Luas Areal /Immature Areal (Ha) tahun 2000-2002

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kegiatan budidaya tanaman merupakan suatu kegiatan yang sangat penting dalam sistem kehidupan manusia.
Kegiatan budidaya tanaman, terutama
tanaman pangan memiliki tujuan akhir untuk mendapatkan hasil yang maksimal.
Usaha-usaha perbaikan kegiatan budidaya tanaman telah banyak dilakukan, dengan tujuan untuk meningkatkan produksi tanaman. Usaha-usaha tersebut pada
dasarnya merupakan kegiatan untuk meningkatkan berbagai faktor yang dapat
mendukung kehidupan tananaman seperti pemupukan, sekaligus mengurangi
faktor-faktor pembatas pertumbuhan dan perkembangan tanaman seperti pengendalian hama penyakit dan gulma.
Faktor-faktor pendukung dan pembatas tanaman mempengaruhi kehidupan
tanaman melalui pengaruhnya terhadap berbagai proses yang terjadi dalam tanaman. Pertumbuhan dan perkembangan merupakan proses yang sangat penting
dalam tanaman yang dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor tersebut.
Pertum-
buhan tanaman merupakan bagian dari sistem kehidupan tanaman yang sangat
menentukan terhadap hasil panen tanaman. Proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman akan menggambarkan suatu siklus panjang tentang tahapan
proses dari awal sel-sel benih tumbuh, hingga organ-organ panen terbentuk serta
siap untuk dipanen.
Menurut Sitompul dan Guritno (1995) pertumbuhan adalah suatu konsep
yang universal dalam bidang biologi dan merupakan resultante dari integrasi
berbagai reaksi biokimia, peristiwa biofisik dan proses fisiologis yang berinteraksi
dalam tubuh tanaman bersama dengan faktor luar. Selanjutnya disebutkan bahwa
paling tidak terdapat tiga proses sebagai fenomena pertumbuhan yaitu perubahan
ukuran, bentuk dan jumlah.
Pertumbuhan tanaman sebagai suatu proses yang sangat kompleks menjadikan pertumbuhan tanaman sebagai objek yang cukup rumit untuk dipelajari apa
adanya, sehingga diperlukan pendekatan pertumbuhan tanaman sebagai suatu
sistem. Sistem dapat diartikan sebagai suatu proses atau lebih yang teratur
(Handoko, 1994). Sistem adalah suatu mekanisme dimana berbagai komponen
berinteraksi untuk membentuk suatu fungsi (Handoko, 2005).
2
Pertumbuhan tanaman sebagai suatu sistem dapat dilihat sebagai kumpulan proses yang saling berinteraksi dalam tanaman dan interaksinya dengan
lingkungannya. Proses pertumbuhan tanaman, dapat meliputi berbagai proses
yang berfungsi sebagai komponen sistem mulai dari
tingkat seluler, hingga
tingkat organ tanaman seperti biji, daun, batang, dan akar. Komponen sistem
pertumbuhan yang berasal dari lingkungan tanaman terutama mencakup komponen agroklimat dan komponen tanah sebagai media tumbuh tanaman.
Komponen agroklimat yang mempengaruhi pertumbuhan terutama adalah
radiasi matahari, di samping komponen lain, seperti suhu udara, kelembaban
udara, angin dan hujan.
Komponen tanah yang mempengaruhi pertumbuhan
terutama adalah unsur hara dan air, di samping suhu tanah, kelembaban tanah, dan
kadar air tanah. Komponen agroklimat dan tanah berinteraksi dengan komponen
sistem tanaman dalam mempengaruhi pertumbuhan, terutama melalui berbagai
proses metabolisme seperti proses fotosintesis, respirasi, dan evapotranspirasi.
Radiasi matahari merupakan komponen agroklimat yang paling berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman melalui proses fotosintesis. Radiasi
matahari merupakan produk yang dibangkitkan oleh fusi nuklir yang merubah
hidrogen menjadi helium.
Radiasi yang dipancarkan oleh matahari berupa
gelombang elektromagnetik sebesar 73.5 juta watt tiap m2 permukaan matahari
(Handoko, 1993).
Jarak rata-rata matahari bumi 150 juta km, maka radiasi
matahari yang sampai di atmosfer bumi adalah 1360 w/m2, yang selanjutnya
sekitar separuhnya sampai di permukaan bumi, kemudian 30% darinya
dipantulkan kembali ke atmosfer.
Penerimaan radiasi matahari di permukaan bumi sangat bervariasi tergantung tempat dan waktu. Menurut tempat terutama disebabkan oleh perbedaan
letak lintang serta keadaan atmosfer terutama awan (Handoko, 1993), dan secara
mikro jumlah radiasi sangat dipengaruhi oleh arah lereng.
Menurut waktu,
perbedaan radiasi terjadi dalam sehari dari pagi sampai sore, dan secara musiman
dari hari ke hari.
Perbedaan jumlah radiasi secara agroklimat, juga dipengaruhi oleh sistem
budidaya tanaman. Penanaman tanaman seperti kedelai akan menerima jumlah
radiasi matahari yang berbeda antara yang ditanam monokultur terbuka dengan
3
polikultur di bawah tegakan tanaman. Tajuk tanaman di bawah tegakan akan
mendapatkan jumlah radiasi matahari yang lebih sedikit dibanding tajuk tanaman
yang terbuka, yang akan berpengaruh terhadap anatomi, morfologi, dan fisiologi
tanaman.
Faktor yang menyebabkan perubahan pada tanaman dan memiliki potensi
merusak tanaman disebut sebagai stres (cekaman) sedangkan perubahan tanaman
untuk merespon stres disebut sebagai strain (Harjadi dan Yahya, 1988). Kondisi
radiasi matahari yang terhalang untuk sampai di tajuk tanaman, sehingga berpotensi untuk mempengaruhi sistem pertumbuhan tanaman, dikenal dengan istilah
cekaman naungan.
Pancaran radiasi matahari yang sampai di permukaan bumi atau tanaman,
tidak semuanya dapat dimanfaatkan oleh tanaman untuk proses pertumbuhannya.
Pancaran energi radiasi matahari yang dimanfaatkan oleh tanaman dalam proses
fotosintesis, hanya radiasi yang terletak pada panjang gelombang 400-700 nm
yang biasa dikenal dengan radiasi tampak atau radiasi aktif fotosintesis (PAR,
photosyntheticallly active radiation).
Tanaman memberikan respon yang bervariasi terhadap cekaman naungan, yang secara mendasar dikendalikan oleh struktur genetik tanaman tersebut.
Tanaman toleran naungan dimaksudkan sebagai tanaman yang memiliki
kemampuan untuk beradaptasi terhadap cekaman naungan, sedangkan tanaman
peka naungan adalah tanaman yang tidak mempunyai kemampuan untuk
beradaptasi terhadap cekaman naungan, sehingga sistem pertumbuhannya sangat
dipengaruhi secara negatif.
Tanaman kedelai (Glycine max (L.) Merril) merupakan tanaman yang
memerlukan cahaya penuh (La Muhuria, et al., 2006), sehingga adanya intesitas
cahaya rendah menyebabkan tanaman mengalami cekaman intensitas cahaya
rendah atau cekaman naungan. Adaptasi tanaman terhadap terhadap cekaman
naungan, dicapai melalu mekanisme penghindaran dengan meningkatkan efisiensi
penangkapan cahaya dan mekanisme toleran dengan menurunkan titik kompensasi
cahaya (La Muhuria, et al., 2006).
4
Metode adaptasi tanaman sebagai bentuk respon terhadap cekaman naungan, bervariasi dari beberapa galur/varietas tanaman. Respon tanaman kedelai
secara anatomis morfologis dapat berupa peningkatan luas daun, ketebalan daun,
dan peningkatan jumlah stomata, serta secara fisiologis terjadinya penurunan
rasio klorofil a/b (Nyngtyas, 2006). Respon tanaman juga dapat berupa perubahan
fisiologis tanaman melalui perubahan aktivitas fotosintesis dan respirasi (La
Muhuria, 2007).
Respon tanaman tersebut secara integral bertujuan untuk
meningkatkan efisiensi penggunaan cahaya oleh tanaman untuk pertumbuhannya.
Peningkatan efisiensi cahaya dilakukan tanaman dengan meningkatkan
luas bidang tangkapan yang menyebabkan daun lebih tipis, dan meningkatkan
jumlah klorofil, serta menurunkan ratio klorofil a/b (Khumaida, 2002 ; Sopandie
et al., 2003a; dan Handayani, 2003). Adaptasi karakter fisiologi daun berupa
kandungan klorofil dapat diwariskan dengan nilai heritabilitas tinggi (Kisman et
al., 2008). Kemampuan penggunaan cahaya yang lebih tinggi digambarkan oleh
laju fotosintesis, laju transpor elektron, aktivitas enzim fotosintetik ribulose
biphospate carboxilase/oxigenase (rubisco) dan sucrose phosphate synthase (SPS)
yang lebih tinggi (La Mahuria, 2007). Tanaman toleran memiliki kemam-puan
untuk melakukan respirasi yang lebih efisien (Sopandie et al., 2003b).
Input H2O dalam proses fotosintesis merupakan produk dari sistem neraca
air tanah sekitar perakaran yang juga tidak terlepas dari perubahan sistem
agroklimat yang ada, seperti cekaman naungan. Enzim juga merupakan produk
suatu sistem enzimatik dalam metabolisme tanaman. Begitu pula dengan organorgan fotosintesis yang diperlukan, yang kesemuanya tidak lepas dari sistem
metabolisme yang dimiliki tanaman dan di bawah kendali genetik tanaman itu
sendiri.
Pertumbuhan tanaman dapat diawali dari proses perkecambahan biji atau
bahan tanaman yang memanfaatkan sumber cadangan makanannya berupa
karbohidrat, protein, dan lemak untuk membentuk organ tanaman mulai dari akar,
batang, dan daun.
Setelah daun berfungsi, maka sumber cadangan makanan
tanaman berasal dari hasil fotosintesis yang memanfaatkan radiasi matahari dan
air. Aliran air bersama unsur hara masuk ke organ-organ tanaman bagian atas
melalui serapan akar, bersamaan dengan proses transpirasi.
Unsur hara
5
dipergunakan untuk metabolisme dasar seperti sintesis asam amino.
Hasil
fotosintesis dari bagian daun tanaman akan ditranslokasikan ke bagian tanaman
lain, untuk pemeliharaan organ tanaman, konversi ke bahan struktur tanaman, dan
sisanya disimpan sebagai cadangan makanan.
Cekaman naungan akan membentuk suatu sistem pertumbuhan tanaman
yang terutama berkaitan dengan proses fotosintesis. Sistem pertumbuhan tersebut
masih merupakan suatu hal yang cukup rumit untuk dipelajari secara
komprehensif, sehingga diperlukan penyederhanaan terhadap sistem tersebut.
Penyederhanaan terhadap sistem disebut dengan model (Handoko, 1994). Sistem
produksi tanaman yang kompleks menyebabkan penggunaan model pertumbuhan
tanaman sebagai alat untuk mengoptimalkan pengelolaan budidaya tanaman,
mengintegrasikan pengetahuan tentang fisiologi tanaman dengan pengaruh iklim,
mengendalikan pertumbuhan tanaman, serta untuk mendukung suatu keputusan
terhadap sistem pertanaman (Lee, Goudriaan dan Challa, 2003).
Model pertumbuhan tanaman sudah banyak dilakukan terutama model
pertumbuhan yang didasarkan pada data empirik untuk menghasilkan suatu fungsi
pendugaan pertumbuhan.
Model seperti ini biasanya lebih bersifat sebagai
peringkasan matematik dari populasi data pertumbuhan tanaman yang tersedia,
sehingga
secara
komprehensif
seringkali
tidak
menggambarkan
proses
pertumbuhan secara biologis. Model pertumbuhan tanaman akan lebih bermakna
manakala didasarkan pada komponen-komponen biologis yang ada pada sistem
pertumbuhan tanaman secara aktual yang disederhanakan.
Fokus terhadap
komponen biologis yang menjadi dasar dalam pemodelan pertumbuhan akan
mempengaruhi skala model yang terbentuk. Model pertumbuhan dapat dilakukan
pada skala daun, kanopi, seluruh tanaman, atau suatu populasi tanaman.
Proses pertumbuhan secara alami telah banyak dipelajari melalui perilaku
morfologis dan karakteristik tanaman, tetapi pemodelan pertumbuhan tanaman
dalam grafis komputer masih jarang dilakukan (Suyantohadi et al., 2010). Model
sederhana tidak cukup untuk menjelaskan proses fisiologis tanaman yang
kompleks, tetapi model sederhana sering berguna untuk interpolasi dan
ekstrapolasi data. Model juga sangat berguna dalam menunjukkan respon tanaman
6
secara umum terhadap lingkungan dan interaksi di antara proses-proses atau
komponen dari sistem produksi tanaman (Gholipouri et al., 2010).
Perumusan Masalah
Pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan, secara umum
merupakan suatu kumpulan proses, mulai dari datangnya radiasi matahari ke daun
tanaman, fotosintesis, partisi karbohidrat, respirasi, evapotranspirasi, dan interaksinya terhadap stadia perkembangan tanaman, naungan, serta agroklimat. Proses
fotosintesis yang dipengaruhi cekaman naungan adalah proses reaksi terang yang
memerlukan cahaya. Berbagai proses tersebut membentuk suatu sistem pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan sebagaimana pertumbuhan
tanaman secara umum yang dapat dideskripsikan pada Gambar 1.
Suhu
Angin
Radiasi
RH
Curah Hujan
NAUNGAN
Intersepsi
Kanopi
Daun
FOTOSINTESIS
(Reaksi Terang)
Evaporasi
Transpirasi
RESPIRASI
Air Tanah
Fotosintat
Air Buangan
Partisi
Karbohidrat
Perkembangan
Tanaman
Polong
Akar
Batang
Daun
Keterangan :
RH
=
=
Kelembaban nisbi
Batas kelompok proses/peubah
= Aliran informasi
= Aliran massa
Gambar 1. Proses-proses utama pertumbuhan tanaman kedelai
di bawah cekaman naungan
7
Berbagai proses dalam sistem pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan tersebut, dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok proses,
yaitu :
1. Pertumbuhan yang mencakup proses fotosintesis, respirasi dan partisi karbohidrat ke organ tanaman.
2. Naungan yang akan mempengaruhi radiasi sampai ke daun dan juga mempengaruhi proses fotosintesis.
3. Stadia perkembangan tanaman yang akan mempengaruhi proses partisi karbohidrat ke organ tanaman
4. Neraca air yang akan mempengaruhi ketersediaan air dalam proses fotosintesis.
Keempat kelompok proses di atas, dipengaruhi oleh unsur-unsur agroklimat, yaitu
radiasi, suhu, curah hujan, kelembaban udara, dan angin.
Sistem pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan yang
sangat komplek, dapat disederhanakan sebagai sistem yang terdiri atas empat sub
sistem, yaitu sub sistem pertumbuhan tanaman, perkembangan tanaman, naungan,
dan sub sistem neraca air. Masing-masing sub sistem dapat disederhanakan menjadi sub model, yang secara komprehensif dapat dijadikan suatu model untuk
pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah untuk menyusun model pertumbuhan tanaman
kedelai di bawah cekaman naungan melalui kegiatan pemodelan.
Hipotesis Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan didasarkan pada beberapa hipotesis :
1. Pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan merupakan suatu
sistem yang dapat dibuat dalam suatu model pertumbuhan tanaman kedelai di
bawah cekaman naungan.
2. Model pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekanaman naungan dapat
menduga pengaruh cekaman naungan terhadap pertumbuhan tanaman kedelai.
8
3. Model pertumbuhan tanaman kedelai di bawah cekaman naungan dapat
menduga pengaruh cekaman naungan terhadap pertumbuhan kedelai varietas
peka dan toleran naungan.
Manfaat Penelitian
Penelitian yang dilaksanakan ini dapat bermanfaat terutama dalam hal :
1. Model yang dihasilkan dapat digunakan sebagai alat penduga pertumbuhan tanaman kedelai genotipe tertentu, jika ditanam pada kondisi cekaman naungan
tertentu.
2. Model yang dihasilkan dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai alat penduga
suatu genotipe kedelai termasuk toleran atau peka naungan.