Hubungan Arsitektur Tajuk dengan Fotosintesis

I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu masalah krusial yang dihadapi bangsa Indonesia saat ini adalah
kekurangan pasokan energi. Pasokan energi dalam negeri terutama berbasis fosil
dan minyak bumi mengalami kendala akibat produksi yang lebih rendah
dibanding tingkat konsumsinya yang berakibat ketergantungan pada impor.
Berdasarkan data migas terjadi impor bahan bakar minyak dari 86.6 juta barrel
tahun 2001 dengan nilai 2.6 milyar USD meningkat menjadi 124.8 juta barrel
dengan nilai 5.8 milyar USD tahun 2004. Pada tahun 2007 kebutuhan solar
nasional mencapai 30.40 juta liter. Kebutuhan solar ini akan meningkat pada
tahun 2010 hingga mencapai 34.89 juta liter. Kondisi ini harus diantisipasi
pemerintah dengan pengembangan berbagai sumber energi yang dapat
diperbaharui. Dalam periode 1995-2004, produksi minyak mentah nasional ratarata mengalami penurunan 12.06 juta barel per tahun, atau sekitar 2.31% per tahun
(BPS, 2005) dan berdasarkan data Pertamina (2005) persediaan minyak untuk
memenuhi kebutuhan konsumsi Indonesia diperkirakan akan cukup hingga 20
tahun ke depan.
Indonesia memiliki ketersediaan sumber daya genetik tanaman penghasil
minyak nabati yang cukup tinggi yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku
biodisel. Salah satu diantaranya adalah Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). Minyak
jarak pagar (crude jatropha oil) memiliki sifat fisika dan kimia yang sesuai
dengan minyak diesel, sehingga pemerintah memprogramkan untuk mensubtitusi
10 % dari kebutuhan minyak diesel. Tanaman jarak pagar selain dapat dijadikan
sebagai sumber energi alternatif (penghasil minyak nabati non pangan) juga
bermanfaat sebagai obat tradisional, insektisida nabati, tanaman pelindung dan
pencegah erosi / konservasi, serta dapat diolah menjadi pakan ternak, pupuk
organik dan surfaktan (Gubitz et al., 1996).
Jarak pagar merupakan salah satu tanaman yang diunggulkan di Indonesia,
namun demikian, produktivitasnya masih relatif rendah, sehingga perlu upaya
untuk
meningkatkan
produktivitas
menjadi
menunjukkan bahwa produktivitas jarak
prioritas. Hasil penelitian
pagar pada tahun pertama cukup
bervariasi, yaitu 0.3 kg/pohon atau 833 kg/ha (Heller, 1996), 400 kg/ha/tahun
(Jones dan Miller, 1992), dan 200 kapsul/tanaman atau 0.36 kg/pohon (Hasnam et
al., 2007), dan 880 kg/ha (Santoso et al., 2008). Sementara itu, kandungan minyak
biji (oil content in whole seed) yang dihasilkan oleh berbagai propenan di India
sekitar 33.50 % - 38.42 % (Ginwal et al., 2003), IP-2A 31 % - 32 %, IP-2P 32 %
- 34 %, dan IP-2M 31%-32% (Hasnam et al., 2008).
Perbaikan teknik budidaya untuk meningkatkan produksi jarak pagar di
Indonesia perlu dilakukan karena hingga saat ini teknologi budidaya berdasarkan
kondisi spesifik wilayah Indonesia masih sangat terbatas.
Observasi pendahuluan menunjukkan bahwa tanaman jarak pagar yang
ditanam atau tumbuh secara alami yang berasal dari biji mempunyai karakter (1)
secara alamiah percabangan (tajuk) yang terbentuk tidak teratur dan tidak
produktif, (2) cabang umumnya terbentuk setelah bunga atau buah pertama
terbentuk (memiliki 60 – 70 daun), (3) tinggi pohon mencapai 5-7 meter, (4) tunas
cabang umumnya terbentuk bersamaan dengan perkembangan reproduktif, (5)
bunga muncul pada ujung-ujung pucuk (bunga terminal).
Pembentukan arsitektur tajuk bertujuan untuk mengoptimalkan intersepsi
cahaya dan mengarahkan strategi pertumbuhan dan perkembangan ke arah yang
menguntungkan sehingga produktivitas tinggi dan memudahkan manajemen
kebun. Tujuan ini dapat dicapai dengan mengurangi kompetisi antara organ,
vegetatif dan generatif serta keseimbangan alokasi asimilat yang harus ditunjang
oleh intersepsi dan distribusi cahaya yang baik.
Menurut Curry (1991) hasil tanaman dapat diprediksi dari perkembangan
pertumbuhan tajuk (shoot), intersepsi cahaya dan distribusinya. Model hubungan
distribusi cahaya dengan proses fungsi fisiologi, seperti induksi pucuk bunga,
jumlah bunga menjadi buah (fruit set), dan kualitas buah dapat menjadi nilai yang
berguna untuk mendesain arsitektur tajuk. Selanjutnya dinyatakan bahwa dalam
kenyataannya aplikasi model intersepsi cahaya dan distribusinya dalam
memodifikasi kanopi pohon secara signifikan meningkatkan efisiensi dan kualitas
buah. Hal ini sejalan dengan yang dilaporkan oleh George et al. (1993) dan
Mowat dan George (1994) yang menyatakan bahwa mikroklimat di dalam kanopi
pohon dapat mempengaruhi inisiasi pembungaan, pembungaan, bunga menjadi
buah (fruit set) dan kualitas buah. Guillermo (2000) menyatakan bahwa intersepsi
photosynthetically active radiation (PAR) selama periode pengisian biji
meningkatkan bobot biji dan konsentrasi minyak pada bunga matahari.
Menurut Costes et al. (2006), untuk menganalisis arsitektur pohon buah
yang berimplikasi pada manajemen pohon dan produksi buah, yang pertama kali
dilakukan adalah mengetahui fenomena pertumbuhan, proses percabangan dan
pembungaan pada kanopi pohon. Selanjutnya, aplikasi analisis arsitektur pada
tanaman difokuskan pada 2 hal, yaitu (1) struktur organ (organ arrangement),
termasuk vegetatif dan organ bunga, (2) cabang buah dan seluruh perilaku pohon.
Kedua hal ini sebagai struktur dasar yang digunakan untuk menginterpretasikan
pengaruhnya pada aspek agronomi secara praktis.
Seni membentuk pohon untuk mengubah tanaman yang berproduksi tinggi
telah dimulai sejak lama pada berbagai tanaman bernilai ekonomi tinggi seperti
kakao, kopi (Halle et al. 1978), tanaman sub tropika apel, pir, peach (Verheij dan
Coronel, 1992) dan famili Rosaceae lain (Ryugo, 1988). Namun untuk tanaman
jarak pagar masih belum banyak diteliti.
Salah satu tindakan agronomis yang dapat dilakukan untuk perbaikan
teknik budidaya
tanaman jarak pagar
adalah pembentukan arsitektur tajuk
melalui pemangkasan. Pengaturan arsitektur tanaman melalui pemangkasan akan
dapat mengefisienkan ruang tempat tanaman tumbuh dan dapat meningkatkan
produktivitas terutama tanaman yang berbunga di ujung ranting (terminal) atau
hasil tanaman per satuan luas karena tujuan pembentukan arsitektur tajuk untuk
mengatur sistem percabangan, meratakan penerimaan cahaya, menyebarkan
percabangan agar dapat membagi ruang tumbuh secara merata, mempermudah
pengelolaan pohon dan mempermudah penyusunan anggaran kebun serta prediksi
hasil karena ukuran dan bentuk pohon seragam (Widodo, 1995).
Tindakan pembentukan arsitektur tajuk melalui pemangkasan pada
tanaman jarak pagar sangat diperlukan untuk memperoleh tajuk tanaman yang
efisien dalam memproduksi buah, meningkatkan produksi hasil panen,
membentuk struktur fisik tanaman (kanopi) seperti semak atau payung dan
meningkatkan cabang produktif. Semakin banyak cabang produktif yang
dihasilkan maka buah dan biji yang dihasilkan akan semakin banyak pula sampai
pada jumlah cabang terminal tertentu (Mahmud, 2006). Hal ini sejalan dengan
pendapat Ginwal et al. (2003) yang menyatakan terdapat korelasi positif antara
jumlah cabang, jumlah kapsul per tandan dengan produksi tanaman jarak pagar
yang dihasilkan.
Cabang tempat tumbuhnya bunga dan buah jarak pagar (selanjutnya
disebut cabang terminal) sangat ditentukan oleh jumlah cabang primer dan
sekunder yang tumbuh dari batang utama. Oleh karena itu pengaturan arsitektur
tajuk yang berdasarkan jumlah cabang primer dan sekunder yang dipelihara
menjadi penting untuk diteliti agar dapat membentuk arsitektur tajuk yang baik
sehingga tanaman mampu menghasilkan bunga, buah serta kualitas minyak yang
berkualitas. Menurut Ferry (2006) jumlah cabang primer yang perlu dipelihara
antara 3 – 5 cabang sedangkan jumlah cabang sekunder yang perlu dipelihara
sebanyak 3 cabang, Hal ini dilakukan agar setiap pohon jarak pagar mempunyai
40-45 cabang terminal. Berdasarkan laporan Mahmud (2006), di India,
menunjukkan bahwa jumlah cabang terminal yang ideal per tanaman pada
tanaman jarak pagar adalah 40 cabang dan jumlah buah 10-15 per tandan.
Selanjutnya dikatakan jika jumlah cabang terminal per pohon lebih dari 40 cabang
maka jumlah buah per tandan akan berkurang dan ukurannya mengecil sehingga
akan mempengaruhi mutu biji yang dihasilkan.
Berdasarkan hal di atas, kajian model arsitektur tajuk, mekanisme
percabangan dan pembungaan yang terjadi pada tanaman jarak pagar, produksi
dan kandungan minyak biji dengan melakukan intervensi terhadap bentuk
arsitektur tajuk perlu untuk dilakukan dalam memperbaiki teknik budidaya
tanaman jarak pagar.
Tujuan Umum Penelitian
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk menemukan arsitektur tajuk
yang memiliki jumlah cabang primer dan sekunder yang dapat mendukung
pertumbuhan, fotosintesis, produksi dan kandungan minyak jarak pagar melalui
berbagai level pemangkasan batang utama dan cabang primer dan sekunder.
Tujuan Khusus Penelitian
1. Menganalisis pola pembentukan cabang, model tajuk, dan mengobservasi
pembentukan bunga pada arsitektur tajuk tanaman jarak pagar.
2. Mengkaji karakteristik fisiologi dan potensi “source” daun secara morfofisiologi berdasarkan posisi dan umur daun pada kanopi cabang tanaman jarak
pagar dalam kaitannya dengan kemampuan fotosintesis, terutama dalam
menentukan nomor daun terbaik sebagai referensi.
3. Mengkaji pengaruh arsitektur tajuk berdasarkan tinggi pangkasan batang utama
dan jumlah cabang primer yang dipelihara terhadap pertumbuhan, produksi
dan kandungan minyak jarak pagar
4. Mengkaji pengaruh arsitektur tajuk berdasarkan jumlah cabang primer dan
sekunder yang dipelihara terhadap pertumbuhan, produksi dan kandungan
minyak jarak pagar
Kegunaan Penelitian
Kegunaan
hasil
percobaan
ditinjau
dari
konstribusinya
untuk
pengembangan ilmu dan pembangunan di bidang pertanian adalah :
1. Menemukan model tajuk dan pola percabangan jarak pagar yang alami dan
dipangkas batang utamanya
2. Menemukan daun referensi untuk mengukur laju fotosintesis pada tanaman
jarak pagar
3. Menemukan tinggi pangkasan batang utama dan jumlah cabang primer yang
optimal terhadap pertumbuhan, produksi dan kadar minyak jarak pagar
4. Menemukan jumlah cabang primer dan sekunder yang optimal terhadap
pertumbuhan, produksi dan kadar minyak jarak pagar
5. Menemukan karakter fisiologi dan fotosíntesis arsitektur tajuk tanaman jarak
pagar
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan dalam empat percobaan, (1) mengkaji pembentukan
cabang, model tajuk dan mengobservasi pembentukan bunga pada arsitektur tajuk
tanaman jarak pagar, (2) studi karakteristik daun pada arsitektur tajuk jarak pagar
secara morfologi dan fisiologi berdasarkan posisi daun dan umur daun pada
kanopi cabang tanaman jarak pagar dalam kaitannya dengan kemampuan
fotosintesis, terutama dalam menentukan nomor daun terbaik sebagai referensi,
(3) menemukan arsitektur tajuk yang memiliki jumlah cabang yang dapat
mendukung pertumbuhan dan meningkatkan produksi serta hasil minyak jarak
pagar melalui : pengujian pengaruh arsitektur tajuk berdasarkan tinggi pangkasan
batang utama dan jumlah cabang primer yang dipelihara terhadap pertumbuhan,
produksi, dan
kandungan minyak, dan (4) menemukan arsitektur tajuk yang
memiliki jumlah cabang primer dan sekunder yang dapat meningkatkan
pertumbuhan, produksi dan kandungan minyak serta menemukan laju fotosintesis
berdasarkan arsitektur tajuk yang dibentuk. Adapun alur penelitian dapat dilihat
pada Gambar 1.
Masalah :
1. Percabangan tidak teratur
2. Produktivitas tanaman rendah
Percobaan 1 : Análisis Percabangan
dan Model Tajuk
(Pebruari 2007- Mei 2008)
Percobaan 2 : Karakteristik daun
jarak pagar hubunganya
dengan fotosintesis
(November 2007-Pebruari 2008)
Studi Arsitektur Tajuk Jarak Pagar Hubungannya dengan Pertumbuhan,
Produksi dan kandungan minyak jarak pagar melalui :
Percobaan 3 : Studi pangkas batang utama dan jumlah cabang primer yang dipelihara
(Pebruari 2007-Mei 2008)
Percobaan 4 : Studi Jumlah cabang Primer dan Sekunder yang dipelihara
(Pebruari 2007-Mei 2008)
-
Arsitektur tajuk yang teratur
Kapasitas fotosíntesis yang tinggi
Produksi dan kadar minyak tinggi
efisien dalam panen
Gambar 1. Diagram alur penelitian jarak pagar guna mengatasi kendala cabang
yang tidak teratur dan prodiktivitas tanaman yang rendah