Berk. Penel. Hayati Edisi Khusus: 3A (75–79), 2009 Respons TANAMAN ROSELA (Hibiscus sabdariffa L.) TERHADAP PEMUPUKAN NITROGEN DAN INTERVAL PENYIRAMAN AIR Diah Rachmawati1 dan Amaroh2 of Biology, Gadjah Mada University-Indonesia 2Alumnus of Faculty of Biology, Gadjah Mada UniversityYogyakarta-Indonesia *Corresponsding author (email: [email protected]) 1 Faculty ABSTRACT Roselle (Hibiscus sabdariffa L.) is an annual plant with many benefits, such as its stem can be used as fiber source and its calyx can be processed to produce food, drink and medicine. Response of roselle was studied after treated with different level of nitrogen fertilizer and watering interval. Water is needed in plant metabolism, while nitrogen fertilizer is important to improve the vegetative growth. The experiment was conducted using Complete Randomized Design with two factors, which each factor consist of 4 levels. First factor was concentration of urea as a source of nitrogen which was 0 kg ha-1, 60 kg ha-1, 80 kg ha-1 and 100 kg ha-1. The second factor was watering at intervals of everyday, 2 days, 3 days, and 4 days. Measured parameters were plant height, number of leaves and flowers, plant biomass, vitamin C content of roselle calyx and anatomical structure of roselle stem. The treatment of nitrogen fertilizer and watering increased the growth of roselle. Interval watering treatment gave significant effects on the growth and anatomical structure of roselle stem. Vitamin C content tended to increase as watering interval increased. Key words: roselle (Hibiscus sabdariffa L.), nitrogen fertilizer, watering interval, growth PENGANTAR Rosela (Hibiscus sabdariffa L.) merupakan tanaman semusim yang termasuk anggota Famili Malvaceae. Bagian tanaman rosela seperti biji, kelopak bunga dan daun dapat diolah menjadi berbagai macam makanan. Kelopak bunga rosela dalam bentuk segar maupun kering telah dimanfaatkan sebagai makanan, minuman dan obat. Kelopak bunga rosela mengandung asam-asam organik (asam tartarat, oksalat, malat dan suksinat), glukosa, asam askorbat, beta-karoten dan likopen (El-Sherif and Sarwat, 2007). Pertumbuhan dan produktivitas tanaman rosela dapat ditingkatkan dengan memperbaiki daya dukung lahan seperti pemupukan. Pemupukan ni�������������� trogen sangat dibutuhkan tanaman karena perannya dalam memacu pertumbuhan vegetatif. Nitrogen digunakan oleh tanaman untuk membentuk asam amino yang akan diubah menjadi protein. Nitrogen juga dibutuhkan untuk membentuk senyawa penting seperti klorofil, asam nukleat, dan enzim. Penyerapan nitrogen yang cukup akan meningkatkan fotosintesis, pertumbuhan vegetatif dan akhirnya akan meningkatkan hasil panen (Mohr and Schopfer, 1995). Proses penyerapan unsur hara sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air. Kekurangan air dapat menimbulkan cekaman air pada tanaman dan secara langsung mempengaruhi pertumbuhan tanaman karena air mempunyai peranan penting dalam berbagai proses metabolisme pada tubuh tanaman. Akibat lanjut dari cekaman air adalah menurunnya laju fotosintesis yang mengakibatkan menurunnya akumulasi fotosintat. Toruan-Mathius ��������������� et al., (2001) melaporkan bahwa akumulasi fotosintat yang terbatas mengakibatkan tanaman berada pada tingkat kekurangan karbohidrat dan mengalami hambatan pertumbuhan. ���������������� Respons tanaman terhadap kekurangan air tergantung pada derajat dan lamanya cekaman, genotip, tingkat perkembangan tanaman pertumbuhan dan faktor lingkungan yang menyebabkan terjadinya cekaman (Bray, 1993). Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menganalisis respons tanaman rosela terhadap pemupukan nitrogen dan penyiraman air dilihat dari aspek pertumbuhan, struktur anatomi batang dan kandungan vitamin C kelopak bunga. Penelitian ini merupakan kajian awal untuk mempelajari pertumbuhan rosela pada dosis pupuk nitrogen dan interval penyiraman air yang berbeda dalam upaya untuk pemanfaatan lahan-lahan yang kurang produktif. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian ini merupakan percobaan pot yang dilaksanakan di rumah kaca Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Fakultas Biologi UGM. Percobaan dilakukan menggunakan rancangan acak lengkap dengan dua faktor yaitu pupuk nitrogen dan interval waktu penyiraman. Dosis pupuk nitrogen terdiri atas 4 tingkat, yaitu N0 = tanpa pupuk (kontrol), N1 = 60 kg ha–1, N2 = 80 kg ha–1 dan N3 = 100 kg ha–1. Interval penyiraman air dilakukan dengan 76 Respons Tanaman Rosela (Hibiscus sabdariffa L.) 4 tingkat yaitu K1 = penyiraman setiap hari (kontrol), K2 = penyiraman 2 hari sekali, K3 = penyiraman 3 hari sekali dan K4 = penyiraman 4 hari sekali. Masing-masing penyiraman menggunakan air sebanyak 100 ml. Tiap-tiap kombinasi perlakuan dibuat 5 ulangan. Media tanam berupa tanah dan kompos dengan perbandingan 3:1 dimasukkan ke dalam pot berdiameter 23 cm dengan tinggi 17 cm. Tiap-tiap pot diisi campuran tanah dan kompos sebanyak 3,5 kg. Pada tiap-tiap pot ditanam satu bibit tanaman rosela yang berumur 21 hari. Pemupukan nitrogen dilakukan satu hari sebelum penanaman. Percobaan diakhiri pada 16 minggu setelah tanam. Parameter pertumbuhan yang diamati meliputi tinggi tanaman, jumlah daun, jumlah bunga, biomassa tanaman (berat kering akar dan tajuk), rasio tajuk akar, struktur anatomi batang (panjang jari-jari xilem dan tebal lapisan korteks) dan kandungan vitamin C kelopak bunga rosela. Penentuan kandungan vitamin C dengan 2,6 diklorofenolindofenol (Plummer, 1971). Data dianalisis dengan ANAVA untuk mengetahui adanya pengaruh beda nyata dan dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test pada taraf signifikansi 5% untuk mengetahui beda antar perlakuan. HASIL Pertumbuhan Tanaman Perlakuan pemupukan nitrogen dan interval penyiraman air memberikan pengaruh yang signifikan terhadap pertumbuhan tanaman rosela (Tabel 1). Pada gambar 1 ditunjukkan morfologi �������������������� tanaman rosela pada perlakuan pemupukan nitrogen dan interval penyiraman air. Ketersediaan air yang cukup dapat menunjang pertumbuhan tanaman. Dari hasil yang diperoleh terlihat bahwa penyiraman setiap hari menunjukkan pertumbuhan yang lebih baik daripada perlakuan lainnya. Hal ini sesuai dengan fungsi air dalam proses metabolisme sel. Air diperlukan tanaman dalam proses fotosintesis untuk menghasilkan energi yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhan. Perlakuan pemupukan nitrogen dan interval penyiraman air juga memberikan pengaruh yang signifikan terhadap jumlah bunga dan terdapat kecenderungan jumlah bunga semakin sedikit seiring meningkatnya interval penyiraman air. Pada penelitian ini, tanaman yang berada pada kondisi tercekam cenderung lebih cepat perkembangan bunganya. Tanaman mempercepat fase reproduktifnya sebagai respons terhadap cekaman air��. Tabel 1.�������������������������������������������������������������������������������������������������������� Karakter fisiologi tanaman rosela setelah perlakuan pupuk nitrogen dan interval penyiraman air berbeda Pelakuan Tinggi Tanaman (cm) Jumlah daun Jumlah bunga Bobot Kering (g) Akar Tajuk Rasio tajuk/akar N0K1 82,65 fg 31,00 fg 6,00 e 0,674 e 3,527 de 5,226 de N0K2 54,26 bcd 17,80 bcd 3,00 abcd 0,396 abcd 2,018 abc 5,095 cde N0K3 52,52 bcd 17,40 abcd 2,80 abcd 0,296 abc 1,698 a 5,736 ef N0K4 46,90 ab 14,20 abcd 1,20 ab 0,196 a 1,138 a 5,806 ef N1K1 85,00 fg 22,00 de 4,40 de 0,652 de 3,510 de 5,383 def N1K2 63,54 e 28,00 ef 2,40 abcd 0,474 abcde 3,010 cd 6,350 g N1K3 53,52 bcd 16,00 abcd 1,40 ab 0,270 abc 1,632 a 6,044 ef N1K4 43,50 a 8,60 a 1,60 ab 0,272 abc 1,138 a 4,184 abc N2K1 80,75 f 19,25 cd 4,00 cd 0,532 bcde 2,900 bcd 5,451 def N2K2 61,12 de 28,60 ef 2,00 abc 0,536 bcde 2,922 bcd 5,451 def N2K3 57,04 cde 17,80 bcd 2,80 abcd 0,356 abcd 2,256 bc 6,337 g N2K4 45,46 ab ab 1,80 ab 0,250 ab 1,292 a 5,168 cde N3K1 77,75 f 28,75 ef 3,20 bcd 0,718 e 3,500 de 4���� ,��� 875 bcd N3K� 2 63,28 e 34,20 fg 2,80 abcd 0,574 cde 3,114 cd 5,425 def N3K3 49,32 ab 21,20 de 3,00 abcd 0,344 abc 1,856 ab 5,395 def N3K4 41,80 a 11,20 abc 1,80 ab 0,310 abc 1,234 a 3,981 a 9,80 Keterangan: Angka-angka �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� yang diikuti huruf sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata dengan uji Duncan pada taraf 0.05 77 Rachmawati dan Amaroh Tabel 2. Kandungan vitamin C kelopak bunga rosela setelah perlakuan pupuk nitrogen ����������������������������������� dan penyiraman air berbeda Kadar N Penyiraman Kadar vitamin C (mg)�������������������������������� /100 g berat basah kelopak bunga N0 14,21aa 23,09bc 26,66bc 24,87bc K1 K2 K3 K4 N1 17,77ab 21,30abc 21,30abc 32,00da N2 14,21aa 26,66bc 23,09bc 22,32bc N3 17,77ab 23,09bc 23,09bc 32,00da Keterangan: angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom dan baris menunjukkan tidak ada beda nyata pada uji DMRT taraf 5%. perlakuan pemupukan nitrogen tidak menunjukkan adanya pengaruh beda nyata terhadap kandungan vitamin C kelopak bunga. Kombinasi pemupukan nitrogen dan penyiraman air memberikan pengaruh beda nyata terhadap kandungan vitamin C kelopak bunga rosela. Hal tersebut dapat dilihat pada tanaman N3K4. Struktur Anatomi Batang Gambar 1. Kenampakan morfologi tanaman rosela umur 16 minggu pada perlakuan pupuk nitrogen dan interval penyiraman air. N0: ����������������������������������������������������������� tanpa nitrogen, N1: 60 kg N/ha, N2: 80 kg N/ha dan N3: 100 kg N/ha. K1: penyiraman setiap hari (kontrol), K2: penyiraman 2 hari sekali, K3: penyiraman 3 hari sekali, K4: penyiraman 4 hari sekali. Kandungan Vitamin C Perlakuan interval penyiraman air memberikan pengaruh beda nyata terhadap kandungan vitamin C kelopak bunga rosela (Tabel 2). Kekurangan air meningkatkan kadar vitamin C yang terdapat pada kelopak bunga rosela. Sedangkan Perlakuan pemupukan nitrogen dan penyiraman air memberikan pengaruh beda nyata terhadap panjang jarijari xilem batang rosela. Semakin jarang penyiraman diberikan, panjang jari-jari xilem batang semakin berkurang. Sementara itu, semakin tinggi kadar nitrogen yang diberikan panjang jari-jari xilem semakin meningkar (Tabel 3). Dibandingkan dengan kontrol, tanaman yang diberi perlakuan nitrogen memiliki panjang jari-jari xilem batang yang lebih panjang. Kombinasi pemupukan nitrogen dan penyiraman air juga menunjukkan adanya pengaruh beda nyata terhadap tebal lapisan korteks (Tabel 3). Semakin ��������������������� tinggi kadar nitrogen dan semakin jarang penyiraman yang diberikan, lapisan korteks semakin tebal. Hal ���������������������������� ini dikarenakan semakin tinggi nitrogen, sehingga aktivitas meristem lateral semakin meningkat yaitu membentuk deretan sel parenkim yang menyusun korteks. Tabel 3. Panjang jari-jari xilem (µm) dan tebal lapisan korteks (µm) batang rosela setelah perlakuan pupuk nitrogen dan penyiraman air berbeda Kadar N Penyiraman K1 K2 K3 K4 Panjang jari-jari xilem batang (µm) N0 N1 N2 N3 753,9ha 742,2ha 792,9ha 887,5iaa 433,6de 492,2ef 499,2fa 594,5ga ca cd cd 331,3 369,5 389,8 390,0cd ba ba aa 254,9 248,4 227,3 287,5ab N0 110,16a 146,88b 223,44d 242,19e Tebal lapisan korteks (µm) N1 N2 125,00aa 124,22aa 149,22ba 147,66ba ca 181,25 184,38ca ef 248,44 263,28fg N3 127,34a 150,78b 242,19e 276,56g Keterangan: angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom dan baris menunjukkan tidak ada beda nyata pada uji DMRT taraf 5%. 78 Respons Tanaman Rosela (Hibiscus sabdariffa L.) PEMBAHASAN Kajian mengenai respons pertumbuhan tanaman rosela terhadap pemupukan dan kekeringan dilakukan dengan perlakuan pupuk nitrogen dan interval penyiraman air yang berbeda. Pertumbuhan digunakan sebagai indikator untuk mengetahui karakteristik tanaman berkaitan dengan umur dan lingkungannya Air diperlukan tanaman dalam proses fotosintesis untuk menghasilkan energi yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhan. Pertumbuhan tanaman juga berkaitan erat dengan unsur hara yang diserap tanaman dari dalam tanah. Penyerapan unsur hara sangat dipengaruhi oleh adanya air, dengan demikian ada interaksi antara pemupukan dan penyiraman pada pertumbuhan tanaman. Kondisi kekurangan air mengakibatkan berkurangnya laju fotosintesis karena dehidrasi protoplasma akan menurunkan kapasitas fotosintesis yang mengakibatkan hambatan pertumbuhan. Kombinasi pemupukan nitrogen dengan penyiraman air menunjukkan pengaruh beda nyata terhadap tinggi tanaman, jumlah daun, dan biomassa tanaman (Tabel 1). Ju���������������������������������������������� mlah daun sebagai indikator untuk menjelaskan proses pertumbuhan yang terjadi. Jumlah daun yang lebih banyak memungkinkan terjadinya fotosintesis yang lebih cepat sehingga fotosintat yang dihasilkan lebih banyak. Fotosintat ini akan diangkut ke bagian lain dari tubuh tumbuhan untuk pertumbuhan. Tanaman yang mengalami kekurangan air, secara visual daunnya mengalami kelayuan dan menggulung sehingga menghambat fotosintesis. Akibat lanjut dari cekaman air adalah menurunnya laju fotosintesis yang mengakibatkan menurunnya akumulasi fotosintat. Toruan-Mathius et al,. (2001) melaporkan bahwa akumulasi fotosintat yang terbatas mengakibatkan tanaman berada pada tingkat kekurangan karbohidrat dan mengalami hambatan pertumbuhan. Pada pertumbuhan �������������������������� dan perkembangan tanaman, nitrogen berperan baik sebagai komponen struktural maupun komponen molekul fungsional. Dalam kaitannya dengan pertambahan tinggi tanaman, nitrogen diperlukan sebagai bahan struktural lamela tengah, dinding sel primer, membran plasma dan komponen molekul fungsional penyusun protein dan asam nukleat (Marschner, 1995). Rasio tajuk akar berhubungan dengan efektifitas pertumbuhan tanaman. Kombinasi pemupukan nitrogen dan penyiraman air juga memberikan pengaruh beda nyata pada rasio tajuk akar. ������������������������� Pengaruh ini berhubungan dengan fungsi air dan unsur hara bagi pertumbuhan tanaman. Tanaman yang mengalami kekurangan air akan mengalami penghambatan pertumbuhan akar, sehingga penyerapan unsur hara terhambat dan kebutuhan tanaman akan unsur hara menjadi tidak tercukupi (Marschner, 1995). Peningkatan kadar nitrogen mempengaruhi pertumbuhan tajuk yang memungkinkan adanya penggunaan karbohidrat yang tersedia. Engelstad (1997) mengemukakan bahwa cukupnya nitrogen untuk tanaman mendorong pertumbuhan vegetatif bagian di atas tanah, meningkatkan rasio tajuk akar. Peningkatan kandungan vitamin C kelopak bunga rosela pada kondisi kekurangan air dimungkinkan berkaitan dengan pengaturan osmotik sel tanaman yaitu dengan cara mengakumulasi senyawa terlarut seperti gula, asam organik, dan ion khususnya K+ (Taiz and Zeiger, 1998). Vitamin C secara langsung atau tidak langsung berhubungan dengan reaksi fotosintesis dan status osmotik sel. Perubahan status osmotik pada level sel dianggap sangat penting dalam toleransi tanaman terhadap kekeringan. Pengaruh pemupukan nitrogen dan penyiraman air juga terlihat pada panjang jari-jari xilem batang dan ketebalan lapisan korteks batang rosela. Pemanjangan jari-jari xilem batang merupakan hasil dari pembelahan dan pembentangan sel-sel xilem. Berkurangnya tekanan turgor yang disebabkan oleh berkurangnya ketersediaan air mengakibatkan pembelahan dan pembentangan sel terhambat. Pembentangan sel merupakan proses yang dikendalikan oleh turgor yang sangat tergantung pada akumulasi senyawa dan penyerapan air (Passioura and Fry, 1992). Berkurangnya pembentangan sel xilem pada tanaman yang mengalami kekurangan air sering dikaitkan dengan kehilangan tekanan turgor dalam pembentangan derivat sel kambium. Berkurangnya aktivitas pembelahan sel pada meristem lateral batang akan berpengaruh pada jaringanjaringan yang terdapat pada batang, termasuk xilem. Dengan demikian, jumlah sel xilem yang berdiferensiasi lebih sedikit sehingga panjang jari-jari xilem batang kecil. Kekeringan dapat berpengaruh secara langsung pada sel-sel kambium atau secara tidak langsung pada fotosintesis dan translokasi fotosintat. Aktivitas kambium dan perkembangan sel-sel xilem sangat tergantung pada ketersediaan fotosintat dan pengaruh air dalam menyediakan fotosintat. Ketebalan lapisan korteks batang rosela cenderung meningkat dengan meningkatnya kadar pupuk nitrogen yang diberikan. Hal ini dikarenakan semakin tinggi pupuk nitrogen, sehingga aktivitas meristem lateral semakin meningkat yaitu membentuk deretan sel parenkim yang menyusun korteks. Jika dilihat dari hasil uji DMRT pada taraf signifikansi 5% (Tabel 3), semakin meningkatnya interval penyiraman air maka semakin tebal lapisan korteksnya. Hal ini kemungkinan karena adanya pengaruh kekurangan air yang dapat menghambat perkembangan Rachmawati dan Amaroh sel-sel pembuluh yang terdapat di sebelah dalam korteks. Kombinasi pemupukan nitrogen dan penyiraman air juga menunjukkan adanya pengaruh beda nyata terhadap tebal lapisan korteks. ������������������������������������������ Semakin tinggi kadar nitrogen dan semakin jarang penyiraman yang diberikan, lapisan korteks semakin tebal. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa pemupukan ����������������������������������������� nitrogen dan penyiraman air meningkatkan pertumbuhan tanaman rosela. Selain itu pemupukan nitrogen dan penyiraman air juga meningkatkan panjang jari-jari xilem dan menurunkan tebal lapisan korteks batang tanaman rosela. KEPUSTAKAAN Bray EA, 1993. Molecular responses to water deficit. Plant Physiol. 103: 1035–1040. El-sherif MH and MI Sarwat, 2007. Physiological and Chemical Variations in Producing Roselle Plant (Hibiscus sabdariffa 79 L.) by Using Some Organic Farmyard Manure. World. J.Agric.Sci. 3(5): 609–616. Engelstad OP, 1997. Teknologi dan Penggunaan Pupuk. Edisi 3. Gadjah Mada University Press. Marschner H, 1995. Mineral nutrition of Higher Plant. 2nd edition. Academic Press. New York. Mohr H and P Schopfer, 1995. Plant Physiology. Translated by Gudrun and DW Lawlor. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York. Passioura JB and SC Fry, 1992. Turgor and cell expansion: beyond the Lockhart Equation. Aust. J. Plant Physiol. 19: 565–576. Plummer DT, 1971. An Introduction to Practical Biochemistry. 3rd edition. Longman. Taiz L and E Zeiger, 1998. Plant Physiology 2nd ed. Sinauer Associates, Inc., Publisher. Sunderland, Masschusetts. Toruan-Mathius N, G Wijana, E Guharja, H Aswidinnoor, S Yahya dan Subronto, 2001. Respons Tanaman Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) terhadap Cekaman Penyiraman air. Menara Perkebunan, 69(2): 29–45.