HUBUNGAN AIR DAN TANAMAN

FUNGSI AIR

•         Penyusun tubuh tanaman (70%-90%)

•         Pelarut dan medium reaksi biokimia

•         Medium transpor senyawa

•         Memberikan turgor bagi sel (penting untuk pembelahan sel dan pembesaran sel)

•         Bahan baku fotosintesis

•         Menjaga suhu tanaman supaya konstan

Bentuk Air Tersedia

•         Air kapiler, terletak antara titik layu tetap (batas bawah) dan kapasitas lapangan (batas atas)

•         Air tidak tersedia, air higroskopis (kurang dari titik layu tetap) dan air gravitasi (di atas kapasitas lapangan)

Air pada Kap. Lapangan Menguntungkan

•         Adanya imbangan antara pori makro dg mikro

•         Sebagian besar nutrisi dalam bentuk terlarut

•         Permukaan akar memiliki luasan terbesar untuk menjalankan proses difusi ion dan aliran masa ion

Air Membatasi Pertumbuhan

•         Jumlahnya terlalu banyak (menimbulkan genangan) sering menimbulkan cekaman aerasi

•         Jumlahnya terlalu sedikit, sering menimbulkan cekaman kekeringan

•         Diperlukan upaya pengaturan lengas tanah supaya optimum, melalui pembuatan saluran drainase (mencegah terjadinya genangan) maupun saluran irigasi (mencegah cekaman kekeringan)

•         Air hujan dan irigasi masuk ke tanah lewat infiltrasi, mengisi pori mikro tanah, tertahan sebagai lengas

•         Air tanah memiliki energi kinetik dan potensial

•         Energi kinetik sangat rendah, bergerak sangat lambat

•         Energi potensial tinggi, penjumlahan dari potensial gravitasi, potensial matrik, potensial tekanan, dan potensial solut

•         Status air tanah digambarkan oleh kandungan lengas

•         Status air tanah tergantung pada tekstur dan struktur tanah

•         Tanah lempung menyimpan air lebih banyak daripada tanah pasir, kekeringan di tanah lempung terjadi lebih lambat

Kapasitas Lapangan

•         Seluruh pori mikro terisi air

•         Batas atas air tersedia bagi tanaman

•         Diukur berdasarkan kandungan lengas setelah tanah jenuh dibiarkan bebas terdrainasi selama 2 – 3 hari

•         Cara lain: ditentukan pada tanah jenuh yang mengalami tekanan pada 0.01 Mpa (pasiran) – 0.033 Mpa (lempungan)

Titik Layu Tetap

•         Air yang ada berupa air higroskopis

•         Batas bawah air tersedia

•         Ditentukan dengan mengukur kandungan lengas pada saat tanaman indikator layu, dan tidak dapat segar kembali setelah dibiarkan semalam di udara basah

•         Cara lain: dengan mengukur kandungan lengas dari tanah jenuh setelah diberi tekanan 1.5 Mpa di alat piring tekan

•         Titik layu tetap bukan merupakan tetapan tanah, lebih merupakan tetapan tanaman

•         Titik layu tetap lebih tergantung pada tekanan turgor sel-sel tanaman. Tekanan turgor dipengaruhi oleh komponen osmotik daun, cuaca yang mempengaruhi transpirasi dan komponen yang mempengaruhi ketersediaan air tanah

•         Tidak ada batas bawah ketersediaan air yang tegas untuk berbagai tanaman

Genangan

•         Kandungan lengas tanah di atas kapasitas lapangan

•         Menimbulkan dampak yang buruk terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman

•         Dampak genangan: menurunkan pertukaran gas antara tanah dan udara yang mengakibatkan menurunnya ketersediaan O2 bagi akar, menghambat pasokan O2 bagi akar dan mikroorganisme (mendorong udara keluar dari pori tanah maupun menghambat laju difusi)

•         Pada kondisi genangan, < 10% volume pori yang berisi udara

•         Sebagian besar tanaman pertumbuhan akarnya terhambat bila < 10% volume pori yang berisi udara dan laju difusi O2 kurang dari 0.2 ug/cm2/menit

•         Keadaan lingkungan kekurangan O2 disebut hipoksia, dan keadaan lingkungan tanpa O2 disebut anoksia (mengalami cekaman aerasi)

•         Kondisi anoksia tercapai pada jangka waktu 6 – 8 jam setelah genangan, karena O2 terdesak oleh air dan sisa O2 dimanfaatkan oleh mikroorganisme

•         Pada kondisi tergenang, kandungan O2 yang tersisa di tanah lebih cepat habis bila ada tanaman

•         Laju difusi O2 di tanah basah 20000 kali lebih lambat dibandingkan di udara

•         Laju penurunan O2 dipengaruhi oleh tekstur tanah

•         Pada tanah pasiran, kehabisan O2 terjadi pada 3 hari setelah tergenang sedangkan pada tanah lempungan terjadi < 1 hari, porositas lempungan lebih rendah daripada pasiran

•         Penurunan O2 dipercepat oleh keberadaan tanaman di lahan, akar tanaman menyerap untuk respirasi

•         Akar tanaman legum berbintil memerlukan O2 enam kali lebih banyak dibandingkan yang dibuang bintilnya (30 : 4.3 ul O2/g/menit)

•         Genangan selain menimbulkan penurunan difusi O2 masuk ke pori juga akan menghambat difusi gas lainnya, misal keluarnya CO2 dari pori tanah. CO2 terakumulasi di pori, pada tanah yang baru saja tergenang 50% gas terlarut adalah CO2, sebagian tanaman tidak mampu menahan keadaan tersebut

•         dampak kelebihan konsentrasi CO2 mempunyai pengaruh lebih kecil dibandingkan defisiensi O2

•         Genangan mempengaruhi sifat fisik, kimia, dan biologi tanah

•         Struktur tanah rusak, daya rekat agregat lemah, penurunan potensial redoks, peningkatan pH tanah masam, penurunan pH tanah basa, perubahan daya hantar dan kekuatan ion, perubahan keseimbangan hara

•         Tanaman yang tergenang menunjukkan gejala klorosis khas kahat N

•         Kekahatan N terjadi karena penurunan ketersediaan N maupun penurunan penyerapannya

•         Pada kondisi tergenang ketersediaan N dalam bentuk nitrat sangat rendah karena proses denitrifikasi, nitrat diubah menjadi N2, NO, N2O, atau NO2 yang menguap ke udara

•         Pada proses denitrifikasi, nitrat digunakan oleh bakteri aerob sebagai penerima elektron dalam proses respirasi

•         Genangan berdampak negatif terhadap ketersediaan N, tetapi ada pula keuntungan dari timbulnya genangan yaitu peningkatan ketersediaan P, K, Ca, Si, Fe, S, Mo, Ni, Zn, Pb, Co

•         Genangan berpengaruh terhadap proses fisiologis dan biokimiawi antara lain respirasi, permeabilitas akar, penyerapan air dan hara, penyematan N

•         Genangan menyebabkan kematian akar di kedalaman tertentu dan hal ini akan memacu pembentukan akar adventif pada bagian di dekat permukaan tanah pada tanaman yang tahan genangan

•         Kematian akar menjadi penyebab kekahatan N dan cekaman kekeringan fisiologis

•         Pada tanaman legum, genangan tidak hanya menghambat pertumbuhan akar maupun tajuk juga menghambat perkembangan dan fungsi bintil akar

•         Fungsi bintil akar terganggu karena terhambatnya aktifitas enzim nitrogenase dan pigmen leghaemoglobin, kemampuan fiksasi N2 akan menurun

•         Tanaman kedelai termasuk tanaman yang tahan genangan, mampu membentuk akar adventif dan bintil akar pada akar tersebut, efek genangan akan hilang begitu akar adventif terbentuk

•         Pengaruh genangan pada tajuk tanaman: penurunan pertumbuhan, klorosis, pemacuan penuaan, epinasti, pengguguran daun, pembentukan lentisel, penurunan akumulasi bahan kering, pembentukan aerenkim di batang.

•         Besarnya kerusakan tanaman sebagai dampak genangan tergantung pada fase pertumbuhan tanaman. Fase yang peka genangan: fase perkecambahan, fase pembungaan, dan pengisian

•         Genangan pada fase perkecambahan menurunkan jumlah biji yang berkecambah (perkecambahan sangat memerlukan O2)

•         Genangan yang terjadi pada fase pembungaan dan pengisian menyebabkan banyak bunga dan buah muda gugur

KEKERINGAN

•         Kekeringan menimbulkan cekaman bagi tanaman yang tidak tahan kering

•         Kekeringan terjadi jika lengas tanah lebih rendah dari titik layu tetap

•         Kondisi di atas timbul karena tidak adanya tambahan lengas baik dari air hujan maupun irigasi sementara evapotranspirasi tetap berlangsung

•         Pertumbuhan dan hasil tanaman tidak hanya dipengaruhi oleh cekaman kekeringan, merupakan hasil integrasi dari semua pengaruh cekaman pada proses fotosintesis, respirasi, metabolisme pertumbuhan, dan reproduksi

•         Proses fisiologis untuk mengetahui dampak kekeringan yang dapat diukur: tekanan turgor, bukaan stomata, laju metabolisme, kerusakan enzim, dan kerapatan akar

•         Faktor yang mempengaruhi penurunan pertumbuhan secara langsung bukan potensial air, tetapi potensial osmotik atau tekanan turgor.

•         Tekanan turgor sel tanaman akan mempengaruhi aktivitas fisiologis antara lain pengembangan daun, bukaan stomata, fotosintesis, dan pertumbuhan akar

•         Pada tanaman yang tahan cekaman kekeringan, tekanan turgor daun tetap dipertahankan meskipun kandungan lengas tanah maupun air jaringan menurun. Hal ini terjadi melalui penurunan potensial osmotik daun yang disebut penyesuaian osmotik

•         Penyesuaian osmotik dapat dilakukan melalui akumulasi atau sintesis zat terlarut yang menurunkan potensial solut dan mempertahankan turgor sel

•         Zat yang sering dihasilkan tanaman untuk penyesuaian osmotik pada tanaman yang tahan cekaman kekeringan adalah senyawa prolin yang terakumulasi di jaringan daun

•         Kandungan prolin pada daun yang mengalami cekaman kekeringan 10 – 100 kali lipat dibandingkan tanaman yang kecukupan air

•         Pada tanaman yang mengalami cekaman, prolin merupakan komponen asam amino terbesar dalam jaringan (30% dari total nitrogen terlarut)

•         Peranan prolin: sebagai penampung nitrogen dari berbagai senyawa nitrogen yang berasal dari kerusakan protein, sebagai senyawa pelindung untuk mengurangi pengaruh kerusakan cekaman air di sel. Begitu tanaman terlepas dari cekaman air, senyawa prolin akan segera terdegradasi menjadi glutamat

•         Cekaman air mampu menurunkan LAB sampai 50%, terutama terjadi karena penurunan laju fotosintesis

ALAT PENGUKUR CURAH HUJAN

Jumlah air hujan diukur menggunakan pengukur hujan atau ombrometer. Ia dinyatakan sebagai kedalaman air, yang merupakan penyingkatan dari liter per meter persegi. Yang terkumpul pada permukaan datar, dan diukur kurang lebih 0.25mm. Satuan curah hujan menurut si adalah milimeter.

Jumlah keseluruhan curah hujan (presipasi) pada suatu waktu tertentu adalah tinggi air yang aka menutup suatu permukaan tanah yang datar, jika tidak terjadi aliran permukaan (run off), aliran ke bawah (infiltrasi) dan penguapan (evaporasi ). Tinggi genangan ini dinyatakan dalam millimeter. Presipasi inni ada yang berbentuk cair dan es. Untuk daerah tropis yang penting adalah bentuk cair. Ketelitian pengukuran curah hujan di pengaruhi oleh angin, tinggi pemasangan dari permukaan tanah, letak ( jarak dari bangunan atau vegetasi), serta luas alat penangkap air hujan. Angin dan letak dapat menyebabkan perbedaan 50%. Penangkapan air hujan merupakan fungsi ketinggian alat. Makin terbuka tempatnya akan semakin besar perbedaan penangkapan dengan perbedaan ketinggian. Untuk akurasi hasil harus memperhatikan arah dan kecepatan angin yang naik. Dalam pelaksanaan ukuran penangkap hujan mempunyai pengaruh yang kecil saja terhadap jumlah hujan yang diterima kecuali untuk tipe-tipe yang percikan dan evaporasi air yang melekat pada corong kira-kira 1-2 persen.

HUBUNGAN CAHAYA DAN TANAMAN

STAF LAB. ILMU TANAMAN

Cahaya

Cahaya merupakan faktor esensial pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Cahaya memegang peranan penting dalam proses fisiologis tanaman, terutama fotosintesis, respirasi, dan transpirasi. Fotosintesis : sebagai sumber energi bagi reaksi cahaya, fotolisis air menghasilkan daya asimilasi (ATP dan NADPH2). Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton akan tetapi tidak semua radiasi matahari mampu diserap tanaman, yang dapat ditangkap  cahaya tampak  dengan panjang gelombang 400 s/d 700 nm

Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang sampai ke bumi: sudut datang, panjang hari, komposis atmosfer. Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan daun dan transpirasi. Peranan cahaya dalam respirasi adalah fotorespirasi dan menaikkan suhu. Sedangkan peranan cahaya dalam transpirasi ialah transpirasi stomater serta mekanisme bukaan stomata.

Kebutuhan intensitas cahaya berbeda untuk setiap jenis tanaman, dikenal tiga tipe tanaman C3, C4, CAM. C3 memiliki titik kompensasi cahaya rendah dan dibatasi oleh tingginya fotorespirasi, sedangkan C4 memiliki titik kompensasi cahaya tinggi sampai cahaya terik dan tidak dibatasi oleh fotorespirasi.

Besaran yang menggambarkan banyak sedikitnya radiasi matahari yang mampu diserap tanaman adalah ILD. ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik menyebabkan pertumbuhan tanaman 90% maksimum. ILD optimum menyebabkan pertumbuhan tanaman (CGR) maksimum. ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda tergantung morfologi daun. Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ILD optimum, misalnya jarak tanam (kerapatan tanaman) maupun sistem tanam. Faktor eksternal mempengaruhi radiasi yang diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek penaungan (mutual shading)

Penaungan adalah distribusi cahaya dalam tajuk tidak merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR rendah, CGR rendah, telah tercapai titik kompensasi cahaya, ILD telah melampaui nilai optimumnya. Kaitannya dengan ILD optimum setiap jenis tanaman perlu dilakukan kajian mengenai jarak tanam yang menyebabkan tercapainya ILD optimum tersebut. Pengaturan jarah tanam ditentukan oleh tingkat kesuburan lahan maupun habitus tanaman (morfologi tanaman)

Penentuan kerapatan tanaman dipengaruhi juga oleh hasil ekonomis yang akan diambil dari pertanaman. Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk reproduktif yang lain). Kalau dibuat grafik hubungan antara kerapatan dengan hasil, kurve berbentuk parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan kerapatan tanaman setelah LAI optimum, menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis digunakan lebih banyak untuk keperluan vegetatif. Hasil ekonomis tanaman berupa bagian vegetatif tanaman, grafik hub antara kerapatan dengan hasil berbentuk asimtotik. Jarak tanam dibuat serapat mungkin supaya penyerapan radiasi maksimum cepat tercapai, dapat dikatakan tidak ada LAI optimum

Faktor yang Menentukan Besarnya Radiasi Matahari ke Bumi

Sudut datang matahari (dari suatu titik tertentu di bumi) bergantung pada panjang hari, keadaan atmosfer (kandungan debu dan uap air). Panjang hari sering menjadi faktor pembatas pertumbuhan di daerah sub-tropik. Keberadaan radiasi, sering terbatas di sub-tropik pada musim tertentu, sehingga kekurangan radiasi matahari merupakan kendala utama pertanian di sub-tropik. Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu menimbulkan masalah (bukan faktor pembatas), relatif konstan, 12 jam/hari. Yang sering menjadi faktor pembatas adalah masalah kelebihan radiasi (intensitas matahari)


Naungan
Naungan merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi intensitas cahaya yang terlalu tinggi. Pemberian naungan dilakukan pada budidaya tanaman yang umumnya termasuk kelompok C3 maupun dalam fase pembibitan. Pada fase bibit, semua jenis tanaman tidak tahan IC (Intensitas Cahaya) penuh, butuh 30-40%, diatasi dengan naungan. Pada tanaman kelompok C3, naungan tidak hanya diperlukan pada fase bibit saja, tetapi sepanjang siklus hidup tanaman. Meskipun dengan semakin dewasa umur tanaman, intensitas naungan semakin dikurangi. Naungan selain diperlukan untuk mengurangi intensitas cahaya yang sampai ke tanaman pokok, juga dimanfaatkan sebagai salah satu metode pengendalian gulma

Dampak pemberian naungan terhadap iklim mikro antara lain

1.       Mengurangi IC di sekitar sebesar 30-40%

2.       Mengurangi aliran udara disekitar tajuk

3.       Kelembaban udara disekitar tajuk lebih stabil (60-70%)

4.       Mengurangi laju evapotranspirasi

5.       Terjadi keseimbangan antara ketersediaan air dengan tingkat transpirasi tanaman

Hasil penelitian pada tembakau

Dampak pemberian naungan pada pertanaman tembakau :

1.       Laju transpirasi tanaman tembakau menurun sebesar 45,6%

2.       Evapotranspirasi tanah menurun sebesar 60%

3.       Kadar air daun meningkat

4.       Total luas daun tembakau meningkat 40%

5.       Tanaman muda

6.       Memerlukan intensitas cahaya relatif rendah

7.       IC terlalu rendah aktifitas fotosintesis menurun, suplai KH dan auxin untuk pertumbuhan akar menurun, bibit yang kekurangan IC memiliki perakaran yang tidak berkembang

8.       IC terlalu tinggi : fotooksidasi meningkat, suhu tinggi, kelembaban rendah, kematian daun (daun terbakar)

9.       Penelitian pada penyetekan kakao: stek kakao mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan intensitas cahaya 20% lebih rendah dari IC penuh (stek kakao diberi naungan dengan intensitas sedang)

10.   Penelitian pada pembibitan karet: bibit karet mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC 50%

11.   Penelitian pada penyetekan vanili: bibit vanili mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC 30%-50%

Kekurangan Air Diatasi dengan Naungan

1.       Naungan mengurangi volume kecepatan aliran permukaan dan meningkatkan air tersedia bagi tanaman

2.       Pengaruh lingkungan (Tekanan)

3.       Pengaruh merusak yang dipaksakan, dikendalikan oleh lingkungan

4.       Respon adaptasi, dikendalikan oleh tanaman

5.       Kerusakan: kematian sebagian organ maupun keseluruhan tanaman, penurunan pertumbuhan karena kelainan fisiologis

6.       Kerusakan: resistensi tanaman terhadap tekanan lingkungan berkurang

7.       Respon beradaptasi, merupakan pengendali yang halus terhadap resistensi

8.       Resistensi bisa elastis (terbalikkan) maupun plastis (tidak terbalikkan)

9.       Resistensi elastis, efek mekanisme fisiologis (lebih besifat fisiologis)

10.   Resistensi plastis, efek adaptasi morfologis

11.   Tekanan cahaya bisa menimbulkan respon fisiologis (dalam aktivitas fotosintesis) maupun respon morfologis (berubahnya ukuran daun dll)

12.   Kedua respon tsb memerlukan fleksibilitas fenotipe

13.   Respon Morfologi

14.   Makromorfologi: tinggi tanaman, diameter tanaman, sudut percabangan, jumlah daun, luas daun dll

15.   Mikromorfologi: kandungan klorofil daun, ketebalan daun dll

16.   Tinggi tanaman lebih cepat naik di tempat teduh, diameter tanaman lebih cepat naik di tempat tanpa naungan, sudut percabangan lebih besar ditempat ternaungi, luas daun lebih besar di tempat ternaungi, begitu juga dengan jumlah daun

17.   Kandungan klorofil lebih tinggi di tempat terang, ketebalan daun lebih tinggi di tempat terang

EKOLOGI TUMBUHAN

Oleh : Prihadi Santoso

Suatu organisme tidak akan dapat hidup mandiri. Kelangsungan hidup organisme sangat tergantung pada organisme lain dan sumberdaya alam yang ada disekitarnya untuk berbagai keperluannya. Antara lain untuk makan, perlindungan, pertumbuhan, berkembang biak dan sebagainya. Hubungan antara suatu individu dengan lingkungannya sangat rumit dan bersifat timbal balik. Di alam terdapat unsur-unsur hayati (organisme) dan no hayati (zat-zat tak hidup). Hubungan timbal balik antara unsur-unsur tersebut dikenal dengan system ekologi atau ekosistem.

Dilihat dari fungsinya ekosistem terdiri atas dua komponen, yaitu :

1. Komponen autotropik (autos = sendiri dan trophikos = menyediakan makanan), yaitu organisme yang mampu menyediakan atau mensintesis makanannya sendiri yang berupa bahan-bahan organic dan bahan-bahan anorganik dengan bantuan tenaga matahari dan khlorophyl (zat hijau daun). Karena itu semua organisme yang mempunyai/mengandung klorophyl disebut organisme autotropik
2. Komponen heterotropik (hetero = berbeda, lain) yaitu organisme yang mampu memanfaatkan bahan-bahan organic sebagai bahan makanannya dan bahan tersebut disintesis serta disediakan oleh organisme lain. Hewan, jamur dan jasad renik (mikroorgnisme) termasuk dalam kelompok ini.

 Ekosistem bila dilihat segi penyusunnya dapat dibagi menjadi empat komponen, yaitu :

1.  Bahan tak hidup (abiotik, non hayati), yaitu komponen fisik dan kimia yang terdiri atastanah, air, udara, sinar matahari dan sebagainyayang merupakan medium atau substrat untuk berlangsungnya kehidupan.
2.  Produsen, yaitu organisme autotropik yang umumnya berklorophyl, yang mensintesis makanannya dari bahan anorganik yang sederhana.
3. Konsumen, yaitu organisme heterotropik, misalnya hewan, manusia yang memakan organisme lain.
4. Pengurai, atau perombak atau decomposer, yaitu organisme heterotropik yang menguraikan bahan organic yang berasal dari organisme mati (bahan organic komplek), menyerap sebagian hasil penguraian dan melepas bahan-bahan yang sederhana yang dapat dipakai oleh produsen. Bakteri dan jamur mesuk dalam kelompok ini.

Dalam suatu ekosistem terdapat suatu keseimbangan yang dinamakan homeostasis, yaitu kemampuan ekosistem untuk menahan berbagai perubahan dalam system secara keseluruhan. Keseimbangan itu diatur oleh berbagai factor yang rumit. Mekanisme keseimbangan ini termasuk mekanisme yang mengatur penyimpanan bahan-bahan, pelepasan unsur hara, pertumbuhan, system produksi serta dekomposisi bahan-bahan organic. Ekosistem mempunyai daya tahan yang cukup besar terhadap adanya perubahan, meskipun demikian batas mekanisme homeostasis dapat rusak oleh adanya kegiatan manusia. Misalnya kegiatan penebangan hutan yang melampaui batas dan dapat merusak mekanisme homeostasis dalam ekosistem hutan.