ANALISIS PERTUMBUHAN TANAMAN

Parameter  apakah yang harus diamati dan bagaimana cara mengamatinya?

1.    Tinggi tanaman

2.    Jumlah daun

3.     Luas daun

4.    Berat kering tanaman

Mengapa perlu dihitung/ukur ???

1.    Teknologi perhitungan produktivitas yang handal  yang dapat mencakup area yang luas,

2.    waktu yang cepat serta hasil yang cukup akurat.

3.    Dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi yang diinginkan

Pertanian pada dasarnya merupakan sistem pemanfaatan energi matahari melalui proses fotosintesis.
Produksi tanaman budidaya pada dasarnya tergantung pada ukuran dan efisiensi sistem fotosintesis

Indeks Luas Daun (ILD) atau Leaf Area Index (LAI) Laju Asimilasi Bersih (LAB) atau Net Assimilation Rate (NAR)

Laju asimilasi bersih adalah laju penimbunan berat kering per satuan luas daun per satuan waktu. LAB merupakan ukuran rata-rata efisiensi fotosintesis  daun dalam suatu komunitas tanaman budidaya. LAB paling tinggi nilainya pada saat tumbuhan masih kecil dan sebagian besar daunnya terkena sinar matahari langsung. Dengan bertumbuhnya tanaman budidaya dan dengan meningkatnya  LAI, makin banyak daun terlindung, menyebabkan penurunan LAB sepanjang musim pertumbuhan. Laju asimilasi bersih merupakan ukuran rata-rata efisiensi  fotosintesis daun dalam suatu komunitas tanaman budidaya (Gardner et al., 1991).

NAR  yaitu tingkat asimilasi CO2 bersih, yaitu jumlah total CO2 yang diambil tanaman dikurangi dengan jumlah yang hilang melalui respirasi  (Sitompul dan Guritno, 1995).

Laju asimilasi bersih dapat menggambarkan produksi bahan kering atau merupakan produksi bahan kering per satuan luas daun dengan asumsi bahan kering tersusun sebagian besar dari CO2 (Kastono  et al, 2005).

Nisbah Luas Daun (NLD) atau Leaf Area Ratio (LAR)

Suatu peubah pertumbuhan yang dapat digunakan untuk mencerminkan
morfologi tanaman adalah nisbah luas daun (NLD), yaitu hasil bagi dari luas daun  dengan berat kering total tanaman.

Indeks ini mencangkup proses pembagian dan translokasi asimilat ke tempat sintesa bahan daun dan efisiensi penggunaan substrat dalam pembentukan luasan daun (Sitompul dan Guritno, 1995).

Laju Pertumbuhan Relatif (LPR) atau Relative Growth Rate (RGR)

Merupakan pertambahan berat kering tanaman pada suatu waktu tertentu  (Beadle, 1993).

Laju Pertumbuhan Relatif (LPR) merupakan peningkatan berat kering tanaman dalam suatu interval waktu, erat hubungannya dengan berat awal tanaman.

Asumsi yang digunakan untuk persamaan kuantitatif LPR adalah bahwa pertambahan biomassa tanaman per satuan waktu tidak konstan tetapi tergantung  pada berat awal tanaman.

Bahwa keseluruhan tanaman yang dinyatakan dalam biomassa total tanaman dipertimbangkan sebagai suatu kesatuan untuk menghasilkan bahan baru tanaman (Sitompul dan Guritno, 1995).

Tanaman yang tergolong ke dalam tanaman C4 seperti jagung mempunyai LPR yang tinggi, jauh lebih tinggi dari LPR tanaman golongan C3 seperti Theobroma cacao (Sitompul dan Guritno, 1995).

Luas Daun Spesifik (LDS) atau Specific Leaf Area (SLA)

Luas daun spesifik yaitu hasil bagi luas daun dengan berat daun. Indeks ini mengandung informasi ketebalan daun yang dapat mencerminkan unit  organela fotosintesis.

Nilai luas daun spesifik yang semakin besar mengindikasikan  daun semakin tipis dan nilai luas daun spesifik tidak berpengaruh langsung  terhadap bobot biji (Sutoro et al., 2008).

CONTOH:

Produksi jagung nasional meningkat setiap tahun namun hingga kini belum mampu memenuhi kebutuhan domestik sekitar 11 juta ton/tahun, sehingga masih mengimpor dalam jumlah besar yaitu 1 juta ton. Sebagian besar kebutuhan jagung domestik untuk pakan dan industri pakan sekitar 57 persen, sisanya 34 persen untuk pangan dan 9  persen untuk kebutuhan industri lainnya.

Diperkirakan pada tahun 2010 kebutuhan jagung nasional sekitar 21,17 juta ton (Anonim, 2007).

Cahaya matahari merupakan sumber energi bagi proses fotosintesis. Serapan cahaya matahari oleh tajuk tanaman merupakan faktor penting yang menentukan fotosintesis untuk menghasilkan asimilat bagi pembentukan hasil akhir berupa biji. Cahaya matahari yang diserap tajuk tanaman proporsional dengan total luas lahan yang dinaungi oleh tajuk tanaman.(Rohrig et al., 1999)

susunan daun di dalam tajuk lebih menentukan serapan cahaya dibanding indeks luas daun.

Jumlah, sebaran dan sudut daun pada suatu tajuk tanaman menentukan serapan dan sebaran cahaya matahari sehingga mempengaruhi fotosintesis dan hasil tanaman.

Faktor antara lain populasi, jarak antar barisan dan bentuk tajuk akan mempengaruhi sebaran daun (Stewart et al., 2003).

Sebaran daun dalam tajuk mengakibatkan cahaya yang diterima setiap helai daun tidak sama

Bayam

Bayam (Amaranthus sp.) merupakan tumbuhan yang biasa ditanam untuk dikonsumsi daunnya sebagai sayuran hijau. Tumbuhan ini berasal dari Amerika tropik namun sekarang tersebar ke seluruh dunia. Tumbuhan ini dikenal sebagai sayuran sumber zat besi yang penting. Terna semusim yang menyukai iklim hangat dan cahaya kuat. Bayam relatif tahan terhadap pencahayaan langsung karena merupakan tumbuhan C4.
Batang berair dan kurang berkayu. Daun bertangkai, berbentuk bulat telur, lemas, berwarna hijau, merah, atau hijau keputihan. Bunga tersusun majemuk tipe tukal yang rapat, bagian bawah duduk di ketiak, bagian atas berkumpul menjadi karangan bunga di ujung tangkai dan ketiak percabangan. Bijinya berwarna hitam, kecil dan keras. Di tingkat konsumen, dikenal dua macam bayam sayur: bayam petik dan bayam cabut. Bayam petik berdaun lebar dan tumbuh tegak besar (hingga dua meter). Daun bayam cabut berukuran lebih kecil dan ditanam untuk waktu singkat (paling lama 25 hari). (http://id.wikipedia.org/wiki/Bayam, 2011)

DAUN

Daun merupakan organ fotosintetik utama dalam tubuh tanaman, di mana terjadi proses perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dan mengakumulasikan dalam bentuk bahan kering. Pertumbuhan dan perkembangan daun menjadi perhatian utama. Berbagai ukuran dapat digunakan, seperti pengukuran luas daun dan berat daun pada waktu tertentu. Perubahan-perubahan selama pertumbuhan mencerminkan perubahan bagian yang aktif berfotosintetsis.

Beberapa metode pengukuran luas daun yang sering digunakan untuk mengukur luas daun suatu tanaman antara lain :

1. Metode Kertas Milimeter : Metode ini menggunakan kertas milimeter dan peralatan menggambar untuk mengukur luas daun. Metode ini dapat diterapkan cukup efektif pada daun dengan bentuk daun relatif sederhana dan teratur. Pada dasarnya, daun digambar pada kertas milimeter yang dapat dengan mudah dikerjakan dengan meletakkan daun diatas kertas milimeter dan pola daun diikuti. Luas daun ditaksir berdasarkan jumlah kotak yang terdapat dalam pola daun. Sekalipun metode ini cukup sederhana, waktu yang dibutuhkan untuk mengukur suatu luasan daun relatif lama, sehingga ini tidak cukup praktis diterapkan apabila jumlah sampel banyak.
2. Metode Gravimetri : Metode ini pada prinsipnya luas daun ditaksir melalui perbandingan berat (gravimetri). Ini dapat dilakukan pertama dengan menggambar daun yang akan ditaksir luasnya pada sehelai kertas, yang menghasilkan replika (tiruan) daun. Replika daun kemudian digunting dari kertas yang berat dan luasnya sudah diketahui. Luas daun kemudian ditaksir berdasarkan perbandingan berat replika daun dengan berat total kertas.
3. Planimeter : Planimeter merupakan suatu alat yang sering digunakan untuk mengukur suatu luasan dengan bentuk yang tidak teratur dan berukuran besar seperti peta. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur luas daun apabila bentuk daun tidak terlalu rumit. Jika daun banyak dan berukuran kecil, metode ini kurang praktis karena membutuhkan banyak waktu. Suatu hal yang perlu diingat dalam penggunaan planimeter adalah bahwa pergeseran alat yang searah dengan jarum jam merupakan faktor yang menentukan tingkat ketelitian pengukuran. Ini sering menjadi masalah pada pengukuran daun secara langsung karena pinggiran daun yang tidak dapat dibuat rata dengan tempat pengukuran sekalipun permukaan tempat pengukuran telah dibuat rata dan halus.
4. Metode Panjang Kali Lebar : Metode yang dipakai untuk daun yang bentuknya teratur, luas daun dapat ditaksir dengan mengukur panjang dan lebar daun.
5. Metode Fotografi : Metode ini sangat jarang digunakan. Dengan metode ini, daun-daun tanaman ditempatkan pada suatu bidang datar yang berwarna terang (putih) dipotret bersama-sama dengan suatu penampang atau lempengan (segi empat) yang telah diketahui luasnya. Luas hasil foto daun dan lempengan acuan dapat kemudian diukur dengan salah satu metode yang sesuai sebagaimana diuraikan diatas seperti planimeter. Luas daun kemudian dapat ditaksir kemudian berdasarkan perbandingan luas hasil foto seluruh daun dengan luas lempengan acuan tersebut

Efisiensi Unsur Hara

Perbedaan level kritis unsur hara karena genotif tanaman berhubungan dengan perbedaan pengunaan unsur hara tersebut oleh tanaman dalam arti fisiologis efisiensi unsur hara dapat diekspresikan sebagai unit bahan kering yang dihasilkan per unit unsur hara dalam berat kering (misalnya mg P / Kg berat kering). Sebaga contoh perbedaan efisiensi N pada tanaman C3 dan C4 ditunjukkan pada Tabel dibawah ini.

Tabel.  Hubungan Produksi Berat Kering dan Kandungan N pada Rumput C3 dan C4

Suplai Nitrogen            Berat kering                            Kandungan Nitrogen (ekuivalen kg/ha)             (g/pot)                                      (% berat kering)                                     C3               C4                              C3                C4             0                       11               22                             1,82               0,91            67                      20               35                             2,63               1,18           134                     27               35                             2,77               1,61           269                     35               48                             2,78               2,00

 

Nampak dari Tabel itu bahwa bahan kering yang dihasilkan oleh rumput C4 lebih banyak dibandingkan dengan rumput C3, hal ini merupakan fenomena umum. Tingginya efisiensi N pada tanaman C4 berkaitan mungkin dengan rendahnya penyimpanan N dalam protein enzim yang digunakan pada kloroplas untuk fiksasi CO2.

         Pada tanaman C4 hanya sekitar 10% protein dapat larut ditemukan dalam ribulosebiposfat karboksilase, dibandingkan dengan sekitar 50% pada spesies C3 (Brown, 1978). Untuk fiksasi CO2 melalui lintasan PEP karboksilase pada spesies C4 hanya sedikit protein enzim yang diperlukan. Perbedaan kebutuhan unsur hara yang berbeda-beda ditemukan pada kultivar, strain, dan galur dari suatu spesies.

          Efisiensi Hara yg tinggi lebih banyak berkaitan dg pertumbuhan dan aktivitas akar dan jg berkaitan dg transport dr akar ke pupus

Pada prinsipnya, effisiensi unsur hara yang tinggi yang ditampilkan oleh level kritis kahat lebih rendah pada satu genotipe dibandingkan dengan genotipe lainnya dalam satu spesies dan dapat didasarkan atas beberapa mekanisme Sbb:

1.   Tingkat Retranslokasi yg lebih tinggi selama pertumbuhan vegetatif dan reproduktif (contoh Zn pada Jagung)

2. Aktivitas Nitrat reduktase yg lebih tinggi dalam daun sehingga penggunaan N untuk penyimpanan protein lebih effisien misalnya dalam biji gandum (Dalling, et,al, 1975) dan umbi kentang (Kapoor dan Lee, 1982)

3.  Proporsi penggantian K oleh Na lebih tinggi sehingga level kritis kahat K lebih rendah misalnya pada tomat.

4.  Proporsi unsur hara yang tidak atau sangat sedikit dibutuhkan untuk proses metabolisme lebih rendah.

5.   Perbedaan rasio pertumbuhan vegetatif pupus (source) terhadap pertumbuhan organ reproduktif atau penyimpanan (sink).

            Analisis kimia tanah menunjukkan potensi ketersediaan unsur hara dimana akar dapat menyerapnya pada kondisi yang menguntungkan untuk pertumbuhan dan aktivitas akar. Analsis tanaman dalam arti sempit menunjukkan status unsur hara tanaman secara aktual. Dengan demikian pada prinsipnya kombinasi kedua metode ini akan lebih baik dalam membuat rekomendasi pemupukan daripada hanya salah satu metode. Analisis tanaman penting sekali dalam membuat rekomendasi dengan cara DRIS (Diagnosis and Recommendation Integrated System) dari Beaufils. Rekomendasi ini didasarkan atas data sebanyak-banyaknya yang mungkin dapat dikumpulkan dari suatu sifat tanah dan komposisi tanaman. Untuk menunjang pembuatan rekomendasi ini diperlukan pula pengembangan model program komputer untuk prediksi kebutuhan pupuk yang dapat memenuhi level relatif cukup pada tanaman.

Reaksi Fotosintesis

·      6CO2 + 12H2O + energy cahaya     –>     C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

·      Oksigen yang dikeluarkan dari tumbuhan berasal dari air dan bukan CO2.  Kloroplas menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen.  Fotosintesis terdiri dari dua proses.  Tahap tersebut adalah reaksi terang dan siklus Calvin.

·      Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia.  Kloroplas menyerap cahaya dan cahaya menggerakkan transfer elektron dan hidrogen ke penerima yaitu NADP+ (nikotinamida adenine dinukleotida fosfat).  Pada proses ini, air terurai.  Reaksi terang pada fotosintesis ini melepaskan O2.  Pada reaksi terang, tenaga matahari mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan menambahkan sepasang electron  bersama dengan nukleus hidrogen.  Pada reaksi terang juga terjadi fosforilasi yang mengubah ADP menjadi ATP.  Jadi energy cahaya diubah menjadi energi kimia dengan pembentukan NADPH: sumber dari elektron berenergi, dan ATP; energy sel yang serba guna.

·      Matahari menyuplai energi yang besarnya sekitar 1 kilowat untuk setiap 1 meter persegi area yang ada di bumi (1 watt = 1 J/s). Tanaman di suatu perkebunan untuk setiap hektarnya mampu menghasilkan 20 Kg sukrosa dalam waktu 1 jam ( 1 hektar = 10.000 m². Apabila proses fotosintesis dapat ditulis dengan menggunakan reaksi berikut:

·      12 CO2 + 11 H2o -> C12H22O11 + 12 O2 ^H= 5640 KJ