suhu, energi matahari, dan air dalam hubungan dengan tanaman
TRANSCRIPT
i
BAHAN AJAR
SUHU, ENERGI MATAHARI, DAN AIR DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN
OLEH IR. I WAYAN WIRAATMAJA, MP.
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN UNUD 2017
ii
KATA PENGANTAR
Berkat Asung Kertha Wara Nugraha Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha
Esa, maka Bahan Ajar “Suhu, Energi Matahari, Dan Air Dalam Hubungan Dengan
Tanaman” ini berhasil disusun. Materi Bahan Ajar ini merupakan sub pokok bahasan
dari mata kuliah Ekologi Tanaman.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak, terutama kepada
rekan-rekan staf dosen Program Studi Agroekoteknologi dan Dekan Fakultas Pertanian
Universitas Udayana atas segala bantuannya, baik moril maupun dorongan semangat.
Penulis menyadari bahwa Bahan Ajar ini belum sempurna. Untuk itu kami
mengharapkan saran dan masukan yang sifatnya membangun untuk penyempurnaan.
Semoga tulisan ini bermanfaat.
Denpasar, Juni 2017.
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
JUDUL ……………………………………………………………………………………………………………………… i
KATA PENGANTAR ……………………………………………………………………………………………. ii
DAFTAR ISI……………………………………………………………………………………………………………… iii
I. SUHU DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN………………………………………. 1-13
II. ENERGI MATAHARI DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN..……………. 14-28
III. AIR DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN..………………………………………… 29-41
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………………………………………….. 42-43
1
I. SUHU DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN
1.1. Latar Belakang
Dalam perkembangan dan pertumbuhan tanaman salah satu faktor ekologi yang
sangatmempengaruhi adalah faktor suhu. Faktor tersebut mudah diukur dan seringkali
membatasi pertumbuhan dan distribusi tanaman. Suhu merupakan aspek intensitas dari energi
panas. Aspek kapasitas panas energi juga penting tetapi suhu atau aspek intensitas energi
pengaruhnya lebih langsung.
A. Aspek fisik
Pengertian Suhu mencakup 2 aspek yaitu derajat dan Insolasi.
Insolasi menunjukan energi panas dari matahari dengan satuan gram kalori/ cm2/ jam.
Satu gram kalori adalah sejumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 gram
air sebesar 10o C.
Jumlah insolasi atau suhu suatu daerah tergantung kepada :
a. Latitude (letak 'intang) suatu daerah.
Pada daerah katulistiwa insolasi lebih besar dan sedikit )ariasi dibanding dengan sub
tropis dan daerah sedang. Jadi insolasi semakin kecil dengan bertambahnya latitude
karena sudut jatuh radiasi matahari makin besar atau jarak antara permukaan bumi
makin jauh.
b. Altitude (tinggi tempat dari permukaan laut). Semakin tinggi Altitude insolasi makin
rendah. Setiap naik 1000 kaki suhu turun 30o F.
c. Musim berpengaruh terhadap insolasi kaitannya dengan kelembaban udara dan
keadaan awan.
d. Angin berpengaruh terhadap insolasi kaitannya bila angin membawa uap panas
e.
1. Radiasi kalor
Hampir seluruh energi kalor (panas) di bumi berasal dari matahari. Energi itu terdiri atas
energi radiasi yang tersusun dari bermacam-macam panjang gelombang elektromaknetik .
2
panjang gelombang elektromaknetik yang di pancarkan matahari berbanding terbalik
denganfrekuensinya.
Energi radiasi yang berasal dari matahari sampai ke bumi disebut dengan incoming solar
radiation ( insolasi). Insolasi terdiri dari gelombang pendek dan gelombang panjang Spektrum
gelombang elektromagnetik (matahari) yang terdiri dari gelombang pendek ( kecil dari 400 mu)
disebut dengan sinar ultra ungu . sedangkan gelombang yang panjang gelombangnya lebih dari
760 mu disebut dengan sinar inframerah. Ultra ungu mempunyai efek foto kimia dan inframerah
mempunyai efek fotokimia dan infra merah mempunyai efek fotothermal tertentu. Sudut
pandang sinar matahari tergantung pada latitude, musim dan kemiringan (slope) . Sudut sinar
matahari yang vertikal memberikan isolasi yang lebih besar bila disbandingkan dengan sudut
sinar yang datangnya miring (obligue) . Intensitas isolasi terbesar pada saat tengah hari karena
sudut datang sinar hampir vertikal dan intensitas insolasi yang terkecil terjadi pada pagi dan sore
karena sudut datang lebih miring dibandingkan dengan tengah hari. Sebaran insolasi
dipermukaan bumi bervariasi munurut latitude. Insolasi tahunan terbesar diequator dan menurun
sedikit demi sedikit ke arah kutub. Di daerah katulistiwa (equator) dan jumlah insolasi yang
diterima selama satu tahun hampir empat kali lipat lebih besar dari kutub. Variasi insolasi yang
diterima bumi juga disebabkan oleh :
1. Faktor musim.
Energi matahari yang lebih lemah dimusim dingin daripada musim panas. Pada musim
dingin sinar matahari harus menembus lapisan atmosfer yang lebih tebal . Hal ini juga
berkaitan dengan sudut datang sinar. Pada sudut sinar datang 90 atmosfer manahan 22
% energi radiasi dan 99% untuk sinar datang 5. berkurangnya panas ke arah kutub pada
3
musim panas dapatdiatasi oleh pertambahan panjang hari ( lamanya penyinaran) .
matahari bersinar lebih lama berarti energi yang diterima lebih besar .
2. Faktor sudut datang dan kemiringan yang dikontrol oleh latitude.
3. Faktor kecerahan atmosfir. Atmosfer yang mengandung banyak debu, uap air , gas-gas
tertentu dan awan mengakibatkan energi matahari terhalang mencapai permukaan
bumi, sehingga insolasi kecil. Didaerah tropik lapisan pemantul dan penghambur lebih
tipis dibandingkan dengan daerah sedang, namun pengaruh ini juga berfluktuasi sesuai
dengan musim atau panjang hari.
4. Faktor yang dominan besarnya insolasi ditentukan oleh energi yang dihasilkan oleh
matahari itu sendiri dan jaraknya dengan bumi. Matahari diperkirakan mengeluarkan
energi setiap tahun sebesar 1-3 X 10 kalori. Dari angka itu permukaan bumi menerima
sebesar 2 gram kalori setiap luasan 1 cm dan setiap menit. Angka ini disebut dengan
konstante matahari. Di samping itu besarnya energi matahari yang sampai kepermukaan
bumi ditetukan pula oleh jarak matahari dengan bumi. Selama revolusi bumi ( bumi
beredar mengelilingi matahari pada orbiitnya) bumi membuat jarak yang berbeda
setiap waktu dengan matahari, karena bentuk orbit bumi adalah seperti ellips. Matahari
terletak pada salah satu titik fokusnya. Jarak yang terjauh dicapai bumi disebut dengan
aphellium pada tanggal 1 juli dengan jarak kira-kira 1,52 x 10 km. Jarak terdekat disebut
dengan perihellium , kira-kira 1,49 x 10 km.
2.Transfer panas
Pemindahan panas dari suatu benda ke benda lain dapat berlangsung dengan cara
konduksi, konveksi dan radiasi.
a. Konduksi
Konduksi merupakan cara perambatan panas dari satu molekul ke molekul lainnya ataudari
satu benda ke benda lainnya. Konduksi berlangsung sebagai akibat bersentuhan antara benda
yang suhunya tinggi dengan benda yang suhunya rendah atau dari molekul0ke molekullain yang
berbeda suhunya.
4
b. Konveksi
konveksi adalah transfer panas dengan cara aliran. Konveksi berlangsung sebagai akibat
berkurangnya massa jenis suatu zat bila dipanaskan. Konveksi lebih umum terjadi pada zat cair
dan gas. Massa benda yang dipanaskan akan memuai sehingga massa jenisnya turun dan akan
mengalir ke atas benda yang massa jenisnya lebih besar. Transfer panas di atmosfir pada umunya
berlangsung dengan konveksi . lapisan udara sebelah bawah yang dipanasi oleh radiasi dan
konduksi akan mengembang, berkurang kepadatannya, naik dan diganti oleh udara yang lebih
padat dan berat. Massa udara yang turun dan berat. Massa udara yang turun dan berat itu
menerima panas lagi dari radiasi dan konduksi seperti semula. Begitulah seterusnya sehingga
lapisan atmosfer memperoleh panas yang hampir merata di lapisan dekat permukaan bumi.
c. Radiasi
Radiasi adalah transfer panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Proses
rambatannya telah dibicarakan sebelumnya. Dari seluruh radiasi energi matahari yang
dipancarkan oleh matahari, hanya kira-kira 7 % yang dapat ditangkap oleh tanaman.
Selebihnya dipantulkan kembali ke atmosfir melalui penguapan, refleksi dan lain-lain.
5
ke tiga model transfer panas itu akan mempengaruhi suhu udara dan tanah serta suhu air
permukaan bumi. Hubungan antara suhu udara dan insolasi sering tidak kentara, karena
disebabkan oleh awan dan partikel-partikel yang terdapat di atmosfir yang mengahlangi
radiasiyang di terima atau sama sekali hilang di angkasa. Fluktuasi suhu harian dan insolasi
dipengaruhi oleh kapasitas panas udara dan permukaan tanah serta variasi sudut
penyinaranmatahari selama satu hari. Hubungan antara suhu udara haruan dan insolasi harian
dapat dilihat pada gambar 1.
Setiap kenaikan 100 meter dari permukaan laut di daerah tropik suhu turun kira-kira 0,6
o C sampai pada ketinggian 1,5 km (Lockwood, 1074 dalam Lonteith, 1977), pada ketinggian
yang sama di equator perbedaan suhu udara antara 20 o C dan 30 oC . setiap bulan dalam
setahun. Sedangkan di daerah savana perbedaan panas dan dingin tercatat hanya kira-kira 7 o C
. suhu udara dapat mempengaruhi iklim mikro tanaman. Pada prinsipnya suhu yang dibutuhkan
olehorgan tanaman diekspos dari matahari dan digunakan untuk beberapa proses.
B. ASPEK FISIOLOGIS
Kisaran suhu di alam antara -273 o C sampai berjuta-juta o C (di pusat matahari) . Untuk
pertumbuhan tanaman diperlukan suhu antara 15-40 o C . Dibawah suhu 15 o C atau diatas 40 o
C pertumbuhan tanaman menurun secara drastis. Suhu akan mengaktifkan proses fisik dan
proseskimia pada tanaman. /nergi panas dapat menggiatkan reaksi0reaksi biokimia pada
tanaman ataureaksi fisiologis dikontrol oleh selang suhu tertentu. Suhu meningkatkan
perkembangan tanaman sampai batas tertentu. Hubungan suhu dengan pertumbuhan tanaman
menunjukkan hubungan yang linear sampai batas tertentu, setelah tercapai titik maksimum
(puncak) hubungan kedua variabel itu menunjukkan hubungan parabolik
6
Pada tahap ab.
Merupakan tahap pertumbuhan yang sangat cepat.
Suhu meningkatkan laju pertumbuhan membentuk garis lurus (linear) dimana kurvanya
merupakan fungsi eksponensial dengan suhu.
Pada tahap ini energi panas dapat mengaktifkan seluruh sistem (perangkat)
pertumbuhan. Sehingga efisiensi penggunaan energi panas oleh tanaman adalah besar.
/nergi panas yang terbuang percuma berada pada jumlah yang kecil, atau energi panas
yang tertangkap molekul dapat meningkatkan gerakan0gerakan molekul dalam
jaringan tanaman.
Pada tahap bc.
Kecepatan pertumbuhan tanaman menurun* sehingga rata0rata fluktuasi pertumbuhan
dapat membentuk garis mendatar.
Fluktuasi kecepatan pertumbuhan pada tahap ini sering disebabkan oleh factor-faktor
tumbuh lainnya diluar suhu seperti air, cahaya, ketersediaan oksigen dan karbondioksida
7
serta unsur hara kadang0kadang menjadi faktor pembatas, tetapi masih dapat ditolerir
oleh tanaman.
Titik - merupakan titik kritis dimana ketersediaan faktor tumbuh diluar suhu memegang
peranan penting. Kondisi sedikit saja dibawah optimum dapat menjadi faktor pembatas
(limiting factor)
Tahap cd.
merupakan tahap pertumbuhan menurun, dimana energi panas tidak lagi dapat
meningkatkan laju pertumbuhan.
Pada tahap ini penurunan kecepatan pertumbuhan sebanding dengan kenaikan suhu.
Dibandingkan dengan tahap ab, garis proyeksi a-b selalu lebih besar daripada garis
proyeksi c-d. Hal ini berarti bahwa percepatan pertumbuhan pada tahap C-D. Kondisi ini
dapat diartikan bahwa kenaikan suhu sebanding dengan penurunan aktivitas enzim
pertumbuhan dan sebanding pula dengan kerusakan protein, sebagai bahan baku enzim.
Dapat diketahui bahwa panas dapat meningkatkan energi kinetik dari molekul-molekul
tanaman yang membuat laju reaksi biokimia meningkat sampai batas tertentu dan
panas yang terlalu tinggi tidak lagi menguntungkan pada tanaman.
Hubungan suhu dengan pertumbuhan tanaman dijelaskan dalam suatu metode
“remainder index” atau heat unit, yaitu suatu metode pendekatan antara agronomi dan
klimatologi. Teknik ini menurut Newman dan Blair, 1969 dan Yahya, 1988 melihat hubungan
antara laju pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan akumulasi suhu rata-rata harian
diatas suhu baku (dasar) suhu dasar bervariasi menurut jenis tanaman.
8
Suhu baku suatu tanaman diukur dalam percobaan terkontrol dalam growth chamber.
Suhu baku adalah titik suhu yang menunjukkan tidak terjadinya proses fisiologis tanaman. Suhu
baku bervariasi pada setiap tanaman dan pada setiap proses perkembangan. Contoh suhu baku
untuk tanaman kentang 7,2 o C, jagung 10 o C, kedele 7,8 o C, dan kapas 16,6 o C.
Penggunaan praktis Reminder Indek adalah untuk menentukan kebutuhan panas reaks-reaksi
fisiologis dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman mulai dari tanam sampai panen.
Perhitungan heat unit (satuan panas) atau remainder indek yang cermat dapat menentukan
saattercapai suatu tahap perkembangan tanaman tertentu, misalnya pembungaan, masak
fisiologis atau panen yang lebih akurat.
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman memerlukan sejumlah panas, hal ini dikenal
sebagai heat unit. Sejumlah suhu di atas batas aktivitas vital merupakan dasar dari sistim
heat unit .Jumlah satuan panas (heat unit) dalam satu hari diperoleh dari pengurangan suhu
aktual dengan suhu dasar pada hari itu. Kebutuhan satuan panas (heat unit) tanaman dapat
dihitung dari awal penanaman sampai panen. Sistim ini disebut juga sebagai “remainder index
system” Nilai-nilai dinyatakan dalam “ day degrees “ atau “ degrees day” atau heat unit
atauthermal unit.
Kegunaan sistim heat unit :
1. Mengemukakan adanya perbedaan lamanya masa pertumbuhan bagi setiap varietas.
2. Menentukan panen.
3. Melindungi panen dan mengurangi masa tidak aktif.
4. Membantu meramalkan kebutuhan pekerja untuk pelaksanaan pabrik.
5. Menolong pemanenan dan biaya produksi.
6. Membantu dalam mengontrol kualitas.
Hal-hal yang membatasi penggunaan sistim heat unit antara lain yaitu :
1. Kesuburan tanah dimana faktor tersebut mempengaruhi kematangan, sebagai contoh
kematangan dipercepat pada tanah yang mengandung P sedang pada tanah banyak
mengandung C memperlambat kematangan.
2. Tipe tanah sandy soil akan cepat panas, sedang heavy soil lambat.
3. Topografi, lereng dan drainase juga penting karena mempengaruhi keadaan kelembaban
9
dan suhu.
4. Altitude dan latitude mempengaruhi heat unit.
5. Frost dan rusak akibat kekeringan tidak diperhitungkan dalam sistim ini
6. Angin, hujan es, taufan, insektisida dan penyakit sangat mempengaruhi hilai
heat unit terhadap tanaman".
7. Intensitas cahaya matahari diukur dalam gram kalori per cm2 lebih dari akumulasi suhu
Masalah pada head unit.
Kelemahan lain dari sistim penjumlahan suhu ini adanya faktor pertumbuhan dan
perkembangan tanaman tidak langsung dipengaruhi oleh suhu. Sistim ini tidak
mempertimbangkan efek suhu siang dan malam dan selang suhu, masalah yang timbul dengan
penerapan reminder indek adalah tidak diperhitungkannya pengaruh merusak atau merugikan
akan suhu ekstrim selama pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Suhu ekstrim (tinggi atau
rendah) diluar suhu kardinal selama pertumbuhan dan perkembangan tanaman selalu ada dan
pengaruhnya terdapat proses fisiologis tanaman sulit untuk dideteksi, karena banyak aspek.
Pengaruh suhu ekstrim dapat menyebabkan kesalahan-kesalahan dalam menetapkan
tercapainya suatu fase pertumbuhan atau perkembangan tanaman. Berdasarkan kenyataan
diatas lahir ide untuk menyusun suatu metode yang bermaksud untuk memperhitungkan
pengaruh-pengaruh merusak akibat suhu ekstrim. Metode ini dikenal dengan indek fisiologis.
Hubungan physiological indek dan remainder indek dapat dilihat pada gambar.
10
Pengaruh Suhu Minimum terhadap Tanaman
a. Pada suhu rendah (minimum) pertumbuhan tanaman menjadi lambat bahkan terhenti,
karena kegiatan enzimatis dikendalikan oleh suhu.
b. Suhu tanah yang rendah akan berakibat absorpsi air dan unsur hara terganggu, karena
transpirasi meningkat. Apabila kekurangan air ini terus menerus tanaman akan rusak.
Hubungan suhu tanah yang rendah dengan dehidrasi dalam jaringan tanaman adalah
apabila suhu tanaman rendah viskositas air naik dalam membran sel, sehingga aktivitas
fisiologis sel-sel akar menurun.
c. Suhu tanah yang rendah akan berpengaruh langsung terhadap populasi mikroba tanah. Laju
pertumbuhan populasi mikroba menurun dengan menurunnya suhu sampai di suhu 0 o C,
sehingga banyak proses penguraian bahan organik dan mineral esensial dalam tanah yang
terhalang. Aktivitas nitrobakteria menurun dengan menurunnya suhu, sehingga proses
nitrifikasi berkurang.
d. Pada tanaman tropik memperlihatkan pertumbuhan yang terhambat pada suhu 20 o C laju
pertumbuhan menurun dengan pesat menjelang suhu 10oC dan mati setelah suhu turun terus
dibawah 10oC.
e. Pada umumnya respirasi menurun dengan menurunnya suhu dan menjadi cepat bila suhu
naik.Pada suhu yang amat rendah respirasi terhenti dan biasanya diikuti pula
11
terhentinyafotosintesa. <ondisi ini dapat diartikan tercapainya suhu vital. Suhu vital berada
sedikit diatastitik beku.
f. Suhu rendah pada kebanyakan tanaman mengakibatkan rusaknya batang, daun muda,
tunas bunga dan buah. Besarnya kerusakan orang atau jaringan tanaman akibat suhu rendah
tergantung pada keadaan air, keadaan unsur hara, morfologis dan kondisi fisiologis tanaman.
Tanaman yang tumbuh didaerah yang berkecukupan air lebih sensitif daripada tanaman
yang biasa hidup dilingkungan kering terutama pengaruh frost. Tanaman yang jaringannya
kayaunsur kalium biasa lebih tahan terhadap suhu rendah, tetapi jaringan yang banyak
mengandung nitrogen pada umumnya lebih rapuh. Lapisan gabus dan lilin pada organ
tanaman dapat menaruh pengaruh buruk yang disebabkan oleh suhu rendah. Keadaan ini
sangat tergantung pada kondisi fisiologis tanaman
Pengaruh Suhu Optimum terhadap Tanaman
a. Laju pertumbuhan tanaman berjalan pada kecepatan maksimum bila suhu berada pada
kondisi optimum, kalau factor-faktor lain tidak menjadi pembatas.
b. Dalam selang suhu minimum ke optimum, kecepatan pertumbuhan berbeda tidak nyata
kalau waktu cukup lama, tetapi kecepatan pertumbuhan bertambah tinggi bila semakin
dekat dengan suhu optimum.
c. Pada jarak suhu optimum ke suhu maksimum, kecepatan pertumbuhan pada umumnya
menurun, kecuali pada jenis tanaman tertentu pertumbuhan berlangsung cepat. Pada suhu
optimum, dan tanaman tidak stress air suhu daun mengikuti suhu udara dan suhu akar akan
mengikuti suhu tanah.
d. Urutan pengaruh suhu terhadap fungsi tanaman adalah sebagai berikut : Pertumbuhan,
Pembelahan sel, Fotosintesa, dan respirasi.
e. Panas memberikan energi untuk beberapa fungsi tanaman agar tanaman dapat
melaksanakan proses-proses fisiologisnya.
f. Suhu juga mempengaruhi produk sintesa dan metabolisme tanaman. Pada suhu rendah
tanaman terangsang untuk membentuk polisakarida lebih banyak karena respirasi
12
menurun.Hal ini tentu berkaitan dengan kegiatan fotosintesa sebelumnya. Laju akumulasi
karbohidrat akan lebih cepat bila suhu semakin menurun menjelang panen.
g. Tanaman di daerah sedang, suhu optimum untuk fotosintesa lebih rendah dibandingkan
dengansuhu optimum untuk respirasi. Pernyataan ini akan menjawab kenapa tanaman
penghasil karbohidrat memberikan hasil yang lebih tinggi (seperti jagung, kentang) didaerah
beriklim sedang dibandingkan dengan hasil tanaman yang dicapai oleh tanaman yang sama
ditanam pada daerah yang lebih panas.
h. Pada tahap perkecambahan, selain untuk pertumbuhan energi juga dibutuhkan untuk
menembus kulit biji.
i. Kebutuhan energi pada tahap pembungaan ditujukan untuk pertumbuhan vegetatif dan
digunakan untuk membentuk sel-sel gamet. Kebutuhan energi yang besar ini dibuktikan suhu
optimum untuk tahap perkecambahan dan pembungaan lebih besar dari pada suhu optimum
untuk tahap lainnya dalam siklus hidup tanaman. Kalau kebutuhan energi panas tidak terpen
uhi tanaman tida dapat berkecambah atau berbunga.
j. Dalam siklus hidup tanaman kedua tahap ini merupakan fase kritis, fase dimana permintaan
tanaman akan suhu dan faktor tumbuh lainnya adalah besar. Tanaman akan muncul lebih
cepat ke permukaan tanaman, kalau suhu tanah mendekati optimum 21oC.
Pengaruh Suhu Maksimum terhadap Tanaman.
a. Jaringan tanaman akan mati apabila suhu mencapai 45oC sampai 55oC selama 2 jam.
b. Tanaman yang kadar karbohidrat tinggi lebih tahan terhadap suhu ekstrem tinggi, karena
denaturasi karbohidrat lebih tahan dibandingkan protein. Denaturasi portein terjadi pada
45oC sedangkan karbohidrat baru rusak pada suhu diatas 55oC, bahkan ada yang
sampai 85oC.
c. Laju respirasi dipengaruhi oleh suhu respirasi rendah bahkan terhenti pada suhu 0oC dan
maksimal pada suhu 30oC – 40oC. Respon Respirasi terhadap suhu tidak sama pada jenis
tanaman dan pada setiap tahap perkembangan tanaman. Pada tanaman tropis respirasi
maksimal terjadi pada suhu 30oC dan tanaman daerah sedang respirasi maksimal 40oC. Suhu
tinggi (diatas optimum) akan merusak tanaman dengan mengacau arus respirasi dan
13
absorpsiair. Bila suhu udara meningkat, laju transpirasi meningkat karena penurunan defisit
tekananuap dari daya yang hangat dan suhu daun tinggi yang mengakibatkan peningkatan
tekanan uapair padanya. Kelayuan akan terjadi bila laju absorpsi air terbatas karena
kurangnya air atau kerusakan sistem vaskuler atau sistem perakaran. Tingkat kerusakan
akibat suhu tinggi lebih besar pada jaringan yang lebih muda karena terjadi denaturasi
protoplasma oleh dehidrasi.
d. Pada saat pembentukan sel generatif* suhu tinggi mengakibatkan rusaknya sistem
pembelahan mitosis yang berlangsung dengan cytokinesis. Hal ini terlihat adanya kegagalan
pembentukan biji akrena pollengrain yang terbentuk steril.
e. Pada suhu 45o
C akan mengganggu aktivitas enzim diantaranya enzim proteinase dan pepidase.
Enzim proteinase berfungsi uantuk merombak protein menjadi lipids. Sedangkan
Enzim peptidase
merombak peptids menjadi asam amino. Oleh karena itu tidak berkecambahnya biji (teruta
ma kedele dan jagung) pada suhu tinggi karena kegagalan metabolisme biji yang disebabkan
oleh kekurangan bahan dasar, yakni asam amino.
f. Translokasi asimilat terjadi dengan adanya molekul atau ion melintasi membran dari ke
daun jaringan yang merismatik. Pada suhu tinggi translokasi asimilat terhalang karena terjadi
nyadehidrasi, karena respirasi meningkat. Hal ini pula sebabnya suhu tinggi terjadinya
gangguan pertumbuhan pada jaringan merismatik akibat asimilat sebagai bahan dasar tida
dapatmencapai jaringan tersebut.
g. Pada Suhu yang terlalu tinggi dan datangnya tiba-tiba akan menyebabkan terjadinya
perubahan genetis dalam sel atau disebut juga mutasi. Mutasi gene dapat terjadi akibat suhu
tinggi yang datangnya tiba-tiba. Suhu tinggi yang datangnya tiba-tiba mempunyai
daya tembus yang sangat kuat sehingga dapat mencapai bahan genetis dalam inti sel,
akibatnya terjadi perubahan pasangan alel-alel dalam kromosom.
14
II. ENERGI MATAHARI DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN
2.1 Latar Belakang
Cahaya matahari adalah sumber energi utama bagi kehidupan seluruh makhluk
hidup didunia. Bagi tumbuhan khususnya yang berklorofil, cahaya matahari sangat
menentukan proses fotosintesis. Fotosintesis adalah proses dasar pada tumbuhan untuk
menghasilkan makanan. Makanan yang dihasilkan akan menentukan ketersediaan energi
untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. cahaya merupakan faktor penting
terhadap berlangsungnya fotosintesis, sementara fotosintesis merupakan proses yang menjadi
kunci dapat berlangsungnya proses metabolisme yang lain di dalam tanaman.
Pengaruh cahaya juga berbeda pada setiap jenis tanaman. Tanaman C4, C3, dan CAM
memiliki reaksi fisiologi yang berbeda terhadap pengaruh intensitas, kualitas, dan lama
penyinaran oleh cahaya matahari. Selain itu, setiap jenis tanaman memiliki sifat yang berbeda
dalam hal fotoperiodisme, yaitu lamanya penyinaran dalam satu hari yang diterima tanaman.
Perbedaan respon tumbuhan terhadap lama penyinaran atau disebut juga fotoperiodisme,
menjadikan tanaman dikelompokkan menjadi tanaman hari netral, tanaman hari panjang,
dan tanaman hari pendek.
Kekurangan cahaya matahari akan mengganggu proses fotosintesis dan pertumbuhan,
meskipun kebutuhan cahaya tergantung pada jenis tumbuhan. Selain itu, kekurangan cahaya
saat perkembangan berlangsung akan menimbulkan gejala etiolasi, dimana batang
kecambah akan tumbuh lebih cepat namun lemah dan daunnya berukuran kecil, tipis dan
berwarna pucat ( tidak hijau ). Gejala etiolasi tersebut disebabkan oleh kurangnya cahaya
atau tanaman berada di tempat yang gelap. Cahaya juga dapat bersifat sebagai
penghambat (inhibitor) pada proses pertumbuhan, hal ini terjadi karena dapat memacu difusi
auksin ke bagian yang tidak terkena cahaya. Cahaya yang bersifat sebagai inhibitor tersebut
disebabkan oleh tidak adanya cahaya sehingga dapat memaksimalkan fungsi auksin untuk
penunjang sel – sel tumbuhan sebaliknya, tumbuhan yang tumbuh ditempat terang
menyebabkan tumbuhan – tumbuhan tumbuh lebih lambat dengan kondisi relative pendek,
lebih lebar, lebih hijau, tampak lebih segar dan batang kecambah lebih kokoh.
15
Dikarenakan sinar matahari sangat penting dan memberikan pengaruh besar terhadap
pertumbuhan dan perkembangan tanaman, maka pada tugas kelompok kali ini, akan
dibahas lebih lanjut dan mendalam mengenai peranan dan pengaruh sinar matahari terhadap
pertumbuhan tanaman dari sudut pandang proses fisiologi, pertumbuhan vegetatif, dan
pertumbuhan generatif tanaman.
2.2 Pengertian Cahaya
Matahari merupakan sumber energi terbesar di alam semesta. Energi matahari
diradiasikan kesegala arah dan hanya sebagian kecil saya yang diterima oleh bumi. Energi
matahari yang dipancarkan ke bumi berupa energi radiasi. Disebut radiasi dikarenakan aliran
energi matahari menuju ke bumi tidak membutuhkan medium untuk mentransmisikannya.
Energi matahari yang jatuh ke permukaan bumi berbentuk gelombang elektromagentik yang
menjalar dengan kecepatan cahaya. Panjang gelombang radiasi matahari sangat pendek dan
biasanya dinyatakan dalam micron.
2.3 Pengetian Tumbuhan
Tumbuhan adalah salah satu benda hidup yang terdapat di alam semesta. Tumbuhan
adalah organisme benda hidup yang terkandung dalam alam Plantae. Biasanya, organisme
yang menjalankan proses fotosintesis adalah diklasifikasikan sebagai tumbuhan. Tumbuhan
memerlukan cahaya matahari untuk menjalani proses fotosintesis. Tumbuhan merangkumi
semua benda hidup yang mampu menghasilkan makanan dengan menggunakan klorofil
untuk menjalani proses fotosintesis.
Jika dihubungkan dengan fotosintesis, tanaman dibedakan menjadi 3, yaiu tanaman
C3, C4 dan tanaman CAM. Perbedaan yang mendasar antara tanaman tipe C3, C4, dan CAM
adalah pada reaksi yang terjadi di dalamnya. Pada tanaman yang bertipe C3 produk awal
reduksi CO2 (fiksasi CO2) adalah asam 3-fosfogliserat atau PGA. Terdiri atas sekumpulan
reaksi kimia yang berlangsung di dalam stroma kloroplas yang tidak membutuhkan energi
dari cahaya mataharai secara langsung. Sumber energi yang diperlukan berasal dari fase
terang fotosintesis. Sekumpulan reaksi tersebut terjadi secara simultan dan berkelanjutan.
16
Memerlukan energi sebanyak 3 ATP. PGAL yang dihasilkan dapat digunakan dalam peristiwa
yaitu sebagai bahan membangun sel, untuk pemeliharaan sel dan disimpan dalam bentuk
pati. Berdasarkan proses reaksi yang terjadi pada tanaman C3, telah diketahui bahwa
tanaman C3 dapat tumbuh baik dibawah naungan tau ditempat yang intensitas mataharinya
rendah.
Tanaman C4 adalah tanaman yang mampu hidup di lahan yang terpapar intensitas
matahari penuh. Pada tanaman tipe C4 yang menjadi cirinya adalah produk awal reduksi
CO2 (fiksasi CO2) adalah asam oksaloasetat, malat, dan aspartat ( hasilnya berupa asam-
asam yang berkarbon C4). Reaksinya berlangsung di mesofil daun, yang terlebih dahulu
bereaksi dengan H2O membentuk HCO3 dengan bantuan enzim karbonik anhidrase. Memiliki
sel seludang di samping mesofil. Tiap molekul CO2 yang difiksasi memerlukan 2 ATP. Tanaman
c4 juga mengalami siklus calvin seperti peda tanaman C3 dengan bantuan enzim Rubisko.
Sedangkan pada tanaman tipe CAM yang menjadi ciri mendasarnya adalah memiliki
daun yang cukup tebal sehingga laju transpirasinya rendah. Stomatanya membuka pada
malam hari. Pati diuraikan melalui proses glikolisis dan membentuk PEP. CO2 yang masuk
setelah bereaksi dengan air seperti pada tanaman C4 difiksasi oleh PEP dan diubah menjadi
malat. Pada siang hari malat berdifusi secara pasif keluar dari vakuola dan mengalami
dekarboksilasi. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C3 pada siang hari yaitu daur
Calvin. Melakukan proses yang sama dengan tanaman C4 pada malam hari yaitu daur Hatch
dan Slack.
2.4 Pengertian Fotosinesis
Dalam hubungan antara cahaya matahari dengan tanaman, selalu terdapat keterkaitan
antara sinar matahari dan proses fotosintesis. Fotosintesis merupakan proses pembuatan
makanan yang terjadi pada tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari dan enzim-
enzim. fotosintesis adalah fungsi utama dari daun tumbuhan. Proses fotoseintesis ialah proses
dimana tumbuhan menyerap karbondioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen
yang diperlukan sebagai makanannya. Tumbuhan menyerap cahaya karena mempunyai
pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan.
17
Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplast. klorofil menyerap cahaya yang akan
digunakan dalam fotosintesis. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang
mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati
lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya
sebagian besar proses fotosintesis.
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2.
Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan
dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler
yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada
respirasi seluler adalah kebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa)
dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbondioksida, air, dan
energi kimia.
2.5 Pengertian Cahaya dan Peranan dalam Kehidupan
Matahari merupakan sumber energi terbesar di alam semesta. Energi matahari
diradiasikan kesegala arah dan hanya sebagian kecil saya yang diterima oleh bumi. Energi
matahari yang dipancarkan ke bumi berupa energi radiasi. Disebut radiasi dikarenakan aliran
energi matahari menuju ke bumi tidak membutuhkan medium untuk mentransmisikannya.
Energi matahari yang jatuh ke permukaan bumi berbentuk gelombang elektromagentik yang
menjalar dengan kecepatan cahaya. Panjang gelombang radiasi matahari sangat pendek dan
biasanya dinyatakan dalam micron.
Bagi manusia dan hewan cahaya matahari berfungsi sebagai penerang. Sedangkan
bagi tumbuhan dan organisme berklorofil, cahaya matahari dapat dimanfaatkan sebagai
bahan baku dalam proses fotosintesis. Dalam proses ini energi cahaya diperlukan untuk
berlangsungnya penyatuan CO₂ dan air untuk membentuk karbohidrat.
Lebih lanjut, adanya sinar matahari merupakan sumber dari energi yang
menyebabkan tanaman dapat membentuk gula. Tanpa bantuan dari sinar matahari,
18
tanaman tidak dapat memasak makanan yang diserap oleh tanah, yang mengakibatkan
tanaman menjadi lemah atau mati.
2.6 Proses Tanaman Mendapatkan Energi
Pada kegiatan budaya pertanian, Pengaruh unsur cahaya menjadi perhatian serius.
Hal tersebut dikarenakan hampir semua objek agronomi berupa tanaman hijau yang memiliki
kegiatan fotosintesa. Penerapan energi pelengkap dalam bentuk kerja manusia dan hewan,
bahan bakar, mesin, alat-alat pertanian, pupuk, dan, obat-obatan tidak lain adalah sebagai
usaha untuk meningkatkan proses konversi energi matahari ke dalam bentuk produk
tanaman.
Tidak semua energi cahaya matahari dapat diabsorpsi oleh tanaman. Hanya cahaya
tampak saja yang dapat berpengaruh pada tanaman dalam kegiatan fotosintesisnya. Cahaya
itu disebut dengan PAR (Photosynthetic Activity Radiation) dan mempunyai panjang
gelombang 400 mili mikron sampai 750 mili micron. Tanaman juga memberikan respon yang
berbeda terhadap tingkatan pengaruh cahaya yang dibagi menjadi tiga yaitu, intensitas
cahaya, kualitas cahaya, dan lamanya penyinaran.
Oleh tumbuhan radiasi matahari berupa cahaya tampak ditangkap oleh klorofil pada
tanaman dalam proses yang disebut proses fotosintesis. Hasil fotosintesis menjadikan bahan
utama untuk proses pertumbuhan dan cadangan makanan tanaman.
Proses fotosintesis pada tanaman dilakukan di siang hari dikala matahari menyinari
bumi. Dengan menggunakan cahaya matahari tumbuhan mengubah gas karbondioksida dan
unsur-unsur mineral dalam tanah serta air untuk menghasilkan gula (glukosa) dan oksigen.
Proses ini dilakukan oleh zat hijau daun bernama klorofil yang berada di daun dan dilindungi
oleh lapisan lilin untuk mencegah penguapan. Gula hasil fotosintesis disimpan tumbuhan
sebagai cadangan energi, dan oksigen sebagai hasil sampingannya.
Gula yang telah dibuat kemudian digunakan oleh tumbuhan untuk proses
metabolismenya. Pemanfaatan energi gula oleh tumbuhan memerlukan serangkaian proses
sehingga energi yang ada dalam bentuk gelombang elektromagnetik tersebut dapat diubah
menjadi energi kimia (ATP dan NADPH) yang dikenal dengan reaksi terang. Hasil reaksi
19
terang ini (ATP dan NADPH) selanjutnya dapat dimanfaatkan dalam reaksi metabolisme
khususnya reduksi CO.
Seperti telah kita ketahui, reaksi fotosintesis terdiri atas dua tahapan yaitu : tahapan
Reaksi Terang ( disebut juga Reaksi Hill ) dan Reaksi Gelap ( disebut juga Reaksi Blackman
atau siklus Calvin ). Masing-masing tahapan menunjukkan proses reaksi yang berbeda. Namun
keduanya merupakan satu rangkaian reaksi yang tak terpisahkan dari reaksi fotosintesis.
Perbedaan antara reaksi terang dengan reaksi gelap, secara ringkas dijelaskan dalam tabel
seperti berikut ini.
20
21
22
2.6.1 Faktor Pembatas Fotosinstesis
Terdapat beberapa faktor utama yang menentukan laju fotosintesis, yaitu :
1. Intensitas cahaya Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya;
2. Konsentrasi karbon dioksida Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak
jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis;
3. Suhu Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu
optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu
hingga batas toleransi enzim;
4. Kadar air Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup,
menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis;
5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis) Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang,
laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh,
laju fotosintesis akan berkurang;
6. Tahap pertumbuhan Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi
padatumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini
mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan
makanan untuk tumbuh.
2.7 Pengaruh Cahaya terhadap Kehidupan Tanaman
2.7.1 Pengaruh Radiasi Terhadap Pertumbuhan Tanaman
Radiasi matahari yang ditangkap klorofil pada tanaman yang mempunyai hijau daun
merupakan energi dalam proses fotosintesis. Hasil fotosintesis ini menjadi bahan utama dalam
pertumbuhan dan produksi tanaman pangan. Selain meningkatkan laju fotosintesis,
peningkatan cahaya matahari biasanya mempercepat pembungaan dan pembuahan.
Sebaliknya, penurunan intensitas radiasi matahari akan memperpanjang masa pertumbuhan
tanaman. Jika air cukup maka pertumbuhan dan produksi padi hampir seluruhnya ditentukan
oleh suhu dan oleh radiasi matahari.
Radisasi matahari merupakan faktor penting dalam metabolisme tanaman yang
mempunyai hijau daun, karena dapat dikatakan bahwa produksi tanaman dipengaruhi oleh
23
tersedianya sinar matahari. Akan tetapi pada umumnya terjadi fluktuasi hasil panen (hasil
fotosintesis) dari tahun ke tahun, hal tersebut dikarenakan faktor-faktor lain seperti curah
hujan, suhu udara, hama penyakit dan lainnya turut mempengaruhi hasil panen (hasil
fotosintesis).
Pengaruh unsur cahaya pada tanaman tertuju pada pertumbuhan vegetatif dan
generatif. Tanggapan tanaman terhadap cahaya ditentukan oleh sintesis hijau daun, kegiatan
stomata ( respirasi, transpirasi), pembentukan anthosianin, suhu dari organ-organ permukaan,
absorpsi mineral hara, permeabilitas, laju pernafasan, dan aliran protoplasma (Jumin 2008:8).
Secara teoritis, semakin besar jumlah energi yang tersedia akan memperbesar jumlah hasil
fotosintesis.
2.7.2 Pengaruh Kuantitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman
Sebagian besar tanaman dari daerah sedang adalah fotoperiodik. Namun demikian, di
daerah ekuator, panjang siang hari pada setiap bulan menunjukkan perbedaan yang kecil
sehingga pengaruh kuantitas atau lamanya penyinaran matahari dalam satu hari tidak
mempengaruhi pertumbuhandan perkembangan tanaman secara signifikan.
Respon fotoperiodik memungkinkan tanaman untuk mengatur waktu bagi pertumbuhan
vegetatif dan pertumbuhan untuk membentuk bunga agar tetap tegar menghadapi
perubahan musim di dalam lingkungannya. Bila satu tanaman dipindahkan ke daerah
dengan garis lintang berbeda, maka akan menghentikan fasenya dan tanaman tersebut
dapat mati, misalnya karena berusaha tumbuh secara vegetatif pada musim dingin atau
musim semi .
2.7.3 Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman
Intensitas cahaya matahari menunjukkan pengaruh primer pada fotosintesis, dan
pengaruh sekundernya pada morfogenetik. Pengaruh terhadap morofogenetik hanya terjadi
pada intensitas rendah. Pengaruh tanaman dalam kaitannya dengan intensitas cahaya salah
satunya adalah penempatan daun dalam posisi di mana akan diterima intersepsi cahaya
24
maksimum. Daun yang menerima intensitas maksimal adalah daun yang berada pada tajuk
utama yang terkena sinar matahari.
Masing-masing tanaman memiliki reaksi yang berbeda terhadap intensitas cahaya.
Berdasarkan perbedaan reaksi tersebut, tanaman dibedakan menjadi tanaman C3, C4, CAM.
Tanaman C3 adalah tanaman yang hidup baik pada intensitas cahaya rendah, dan tanaman
C4 adalah tanaman yang hidup baik pada intensitas cahaya tinggi, sedangkan tanaman CAM
adalah tanaman yang hidup didaerah kering.
Penelitian yang dilakukan oleh Grime dalam Fitter dan Hay (1991:55) membuktikan
bahwa tanaman yang terbiasa hidup tanpa naungan seperti Arenaria servillifolia
memperlihatkan kondisi yang tidak dapat berkembang dan tumbuh jika diberi naungan. Hal
tersebut terbukti oleh habisnya persediaan karbohidat.
Lebih lanjut, jika tanaman yang tanpa naungan ternaungi, terdapat beberapa
kemungkinan yang akan terjadi. Masalah yang dihadapi oleh sebuah daun yang ternaungi
adalah untuk mempertahankan suatu keseimbangan karbon yang positif, dan kerapatan
pengaliran di mana keadan ini tercapai, merupakan titik kompensasi. Dibawah intensitas
cahaya yang rendah terdapat tiga pilihan, yaitu : Pengurangan kecepatan respirasi,
peningkatan luas daun untuk memperoleh permukaan absorbsi cahaya yang lebih besar; dan
peningkatan kecepatan fotosintesis setiap unit energi cahaya dan luas daun.
2.7.4 Pengaruh Kualitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman
Radiasi energi yang diterima oleh bumi dari matahari berbentuk gelombang
elektromagnetik yang bervariasi panjangnya yaitu dari 5000-290 milimikron. Rangkaian
spektrum matahari ini dapat dikelompokan berdasarkan panjang gelombangnya. Cahaya
mempunyai sifat gelombang dan sifat partikel (http://satopepelakan.blogspot.com/).
Cahaya hanya merupakan bagian dari energi cahaya yang memiliki panjang gelombang
tampak bagi mata manusia sekitar 390-760 nanometer. Sipat partikel cahaya biasanya
diungkapkan dalam pernyataan bahwa cahaya itu datang dalam bentuk kuanta dan foton,
yaitu paket energi yang terpotong-potong dan masing-masing mempunyai panjang
gelombang tertentu.
25
Cahaya memberikan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman/pohon
secara langsung melalui tumbuhan hijau atau melalui organisme lain, hal ini tergantung
kepada zat-zat organik yang disintesa oleh tumbuhan hijau. Kualitas cahaya berkaitan erat
dengan panjang gelombang, dimana panjang gelombang ungu dan biru mempunyai foton
yang lebih berenergi bila dibanding dengan panjang gelombang jingga dan merah. Kualitas
cahaya dibedakan berdasarkan panjang gelombang menjadi.
o Panjang gelombang 750-626 mu adalah warna merah.
o Panjang gelombang 626-595 mu adalah warna orange/jingga.
o Panjang gelombang 595-574 mu adalah warna kuninga.
o Panjang gelombang 574-490 mu adalah warana hijau.
o Panjang gelombang 490-435 mu adalah warna biru.
o Panjang gelombang 435-400 mu adalah warna ungu.
Semua warna-warni dari panjang gelombang ini mempengaruhi terhadap fotosintesis dan
juga mempengaruhi terhadap pertumbuhan dan perkembangan pohon baik secara generatif
maupun vegetatif, tetapi kuning dan hijau dimanfaatkan oleh tanaman sangat sedikit,
panjang gelombang yang paling banyak diabsorbsi beada di wilayah violet sampai biru dan
orange sampai merah.
Variasi harian dan variasi musiman tidak hanya mempengaruhi masukan energi, tetapi
juga suatu masukan faktor periode yang penting. Panjang siang hari pada waktu yang
berbeda dalam satu tahun, untuk organisme yang non tropis dan merupakan indikator yang
paling dapat dipercaya dan sebagian besar tanaman bersifat fotoperiodik. Irradiasi langsung
pada dini hari dan senja hari mengandung banyak radiasi panjang gelombang yang
disebabkan oleh celah atmosfer yang lebih panjang dan berakibat penghamburan gelombang
pendek.
2.7.4.1 Cahaya UV
Cahaya dengan kualitas yang berbeda-beda ditemukan dalam dua keadaan terestial
bumi ini : di bawah kanopi daun dan di daerah dengan altitut tinggi. Pada daerah yang
memiliki altitut tinggi, terjadi radiasi dengan penambahan jumlah sinar utra-violet (UV). Di
26
daerah yang altitutnya lebih rendah, UV disaring oleh atmosfir terutama oleh oksigen dan
ozon.
Tetapi perbedaan UV di tempat tinggi dan rendah secara relatif hanya memiliki pengaruh
yang kecil pada vegetasi tempat yang tinggi. Caldwell (1968)dalam (Fitter dan Hay, 1991)
menemukan peningkatan sebesar 26% radiasi matahari langsung pada pita 280-315 nm pada
ketinggian 4450 m bila dibandingkan dengan tempat pada ketinggian 1670 m, tetapi hal ini
sebagai besar diimbangi oleh suatu penurunan dalam radiasi UV difusi, sehingga sinar UV tidak
terlalu nampak berbahaya bagi tanaman.
2.7.4.2 Cahaya Infra Merah
Rangsangan cahaya pada perkecambahan merupakan satu peristiwa yang dapat
melibatkan fitokrom, yaitu komponen daun yang peka terhadap cahaya merah dan infra
merah. Biji dengan ciri peka terhadap rangsangan dapat berkecambah jika terkena cahaya
merah. Akan tetapi biji menjadi tidak akan berkecambah jika diberi cahaya inframerah.
Hal tersebut diperkuat dengan beberapa peneliti yang memperlihatkan bahwa biji yang
peka terhadap cahaya tidak akan berkecambah dibawah kanopi daun. Peningkatan
derajat Infra merah dapat menghambatan perkecambahan tujuh spesies biji-biji yang
tumbuh baik jika diberi rangsangan cahaya.
Kasperbauer dan Peaslee dalam Fitter dan Hay (1991:50) berturut-turut menunjukkan
bahwa tanaman yang diberi perlakuan FR (dianalogikan untuk tanaman-tanaman di bagian
tengan barisan) daun-daunnya lebih panjang, lebih sempit dan lebih ringan dengan stomata
yang lebih sedikit dan klorophyl per unit luasan yang lebih sedikit. Asimilasi karbondioksida
sama atas dasar satuan luasan, tetapi lebih besar berdasarkan berat sehelai daun, yag
memperlihatkan bahwa tanaman-tanaman yang diberi perlakuakn FR telah
mempertahankan asimilasi fotosintetik pada kerapatan pengaliran yang lebih rendah dengan
meningkatkan luas daun.
Pengaruh variasi kualitas cahaya pada tanaman baru saja diamati akhir-akhir ini.
Erez dan Kadman-Zahavi dalam Fitter dan Hay (1991:50) menanam pohon peach (Prunus
persica) pada keadaan ternaungi akan menghalangi secara berturut-turut cahaya biru (tidak
27
ada transmisi di atas 550 nm), biru dengan FR (tembus cahaya di atas 660 nm), dan merah
dengan FR (tembus cahaya di atas 500 nm). Mereka nememukan bahwa luas daun terbesar
terdapat pada keadaan R + FR dan terkecil di bawah biru + FR dan penaungan terbuka.
2.7.4.3 Pengaruh Intensitas Cahaya terhadap Laju Fotosintesis
Pola dari pucuk tanaman diarahkan untuk menuju efisiensi dalam fotosintesis struktur
dari mesosfil kurang dan organ stomata memungkinkan perubahan gas secara cepat, bahkan
adanya fakta bahwa fotosintesis memanfaatkan sebagian besar radiasi panjang gelombang
yang terlihat sangat nyata, karena panjang gelombang ini adalah wilayah spektrum dengan
nilai energi yang paling besar disamping adaptasi diatas, sebenarnya hanya sedikit energi
matahari yang dapat dimanfaatkan dalam proses fotosintesis (0,025%).
Kebanyakan daun telah menjadi jenuh cahaya dan hanya 20% dari cahaya matahari
penuh yang dapat diserap. Dari jumlah ini hanya 20% yang disimpan dalam molekul gula
yang dihasilkan. Sejumlah cahaya yang dibutuhkan untuk fotosintesis, agar dapat seimbang
dengan menggunakan ikatan karbon yang digunakan untuk respirasi. Dalam hal ini
prosentase dari cahaya penuh, titik kopensasiuntuk permudaan tanaman biasanya berada
antara 2 dan 30%.
Cahaya dapat menembus daun dengan 4 cara
1. Irradiasi langsung yang tidak terhalang yang diberikan oleh noda-noda matahari. Noda
matahari ini mempunyai sifat berirradiasi langsung kecuali bila terjadi pengaruh
bayangan. Cahaya matahari langsung nampak menjadi berkurang nilainya pada
sebagian besar di bawah kanopi.
2. Radiasi difusi yang tak terhalang merupakan cahaya langit difusi yang mengiringi noda
matahari.
3. Refleksi daun-daun tidak hanya meneruskan cahaya, tetapi sama dengan permukaan
biologis lainnya, memantulkan sebagian tertentu. Jumlah yang dipantulkan akan
tergantung pada beberapa parameter cahaya yang dipantulkan. Juga diubah
spektrumnya dengan cara yang sama seperti cahaya yang diteruskan.
28
4. Transmisi derajat penaungan lebih tergantung jumlah cahaya yang diabsorbsi dan yang
dipantulkan oleh daun.
Dari keempat cara tersebut diatas sudah jelas akan mempengaruhi terhadap proses
fotosintesis karena kualitas, intensitas dan fotoperiode cahaya untuk proses fotosintesa
terjadinya pada daun.
29
III. AIR DALAM HUBUNGAN DENGAN TANAMAN
3.1 Latar Belakang
Jumlah air didalam tanaman berkisar antara 80-90 persen dari berat kering tanaman.
Persentase ini akan menjadi lebih besar lagi pada bagian-bagian tanaman yang sedang aktif
tumbuh. Air sangat dibutuhkan pada tanaman karena merupakan bahan penyusun utama
dari pada protoplasma sel. Di samping itu, air adalah komponen utama dalam proses
fotosintesis, pengangkutan assimilasi hasil proses ini kebagian - bagian tanaman hanya
dimungkinkan melalui gerakan air dalam tanaman. Dengan peranan tersebut di atas, jumlah
pemakaian air oleh tanaman akan berkorelasi posistif dengan produksi biomase tanaman,
hanya sebagian kecil dari air yang diserap akan menguap melalui stomata atau melalui proses
transpirasi.
Pada tanaman, air diserap oleh akar. Penyerapan air (water absorbtion) oleh akar ini
sangat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan yaitu air yang tersedia dalam tanah,
temperature tanah, aerasi tanah dan konsentrasi larutan tanah. Air yang bisa diserap oleh
akar disebut juga sebagai air kapiler yaitu air terdapat di pori mikro tanah, melapisi butiran
tanah, diikat longgar oleh partikel tanah dan dapat dilepaskan oleh perakaran. Sedangkan
jenis air lainya yait air gravitasi dan air higroskopis tidak dapat diserap oleh sistem perakaran.
Kebutuhan air pada tanaman didefinisikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan oleh
tanaman pada suatu periode untuk dapat tumbuh dan produksi secara normal. Kebutuhan
setiap tumbuhan terhadap air berbeda beda tergantung pada bentuk, jenis, umur, media
tanam, kondisi lingkungan sekitar tanaman dan musim sehingga setiap tumbuhan memiliki
batas kadar air tertentu untuk pertumbuhanya . Apabila kadar air dalam tumbuhan terlalu
banyak (menimbulkan genangan) sering menimbulkan cekaman aerasi dan jika jumlahnya
terlalu sedikit, sering menimbulkan cekaman kekeringan
3.2 Jumlah Air Pada Tanaman
Menurut Leopold dan Kriedemand (1975) dalam Harwati (2007) menyatakan bahwa
total air dalam tanaman berkisar antara 80-90 persen dari berat kering tanaman. Persentase
ini akan menjadi lebih besar lagi pada bagian-bagian tanaman yang sedang aktif tumbuh.
30
Menurut Crafte et al tahun 1949 Air di dalam tubuh tanaman terdapat disemua sel dan
jaringan yang kadarnya berbeda-beda tergantung pada jenis sel, jenis jaringan dan jenis
tumbuhan. Yang penting yaitu bukan banyaknya ir di dalam tubuh tanaman, tetapi status
(water status) keseimbangan antara penyerapan dan penguapan, dan berapa air itu ada
dalam phase-phase pertumbujhan.
3.3 . Sifat Sifat Air Yang Bermamfaat Untuk Tanaman
Tumbuhan dapat memamfaatkan air disebabkan oleh adanya sifat sifat air yang
mendukung untuk kehidupanya. Diantara sifat sifat air tersebut adalah:
a. Gaya Kohesi
Gaya Kohesi yang dimiliki oleh air berguna untuk penyerapan air secara vertikal dalam
tumbuhan dapat dijelaskan dengan tiga elemen atau konsep kohesi yaitu adanya
perbedaan potensi air antara tanah dan atmosfer sebagai tenaga pendorong, adanya
tenaga hidrasi dinding pembuluh xilem yang mampu mempertahankan molekul air
terhadap gravitasi dan adanya gaya kohesi antara molekul air yang menjaga keutuhan
kolom air dalam pembuluh xylem.
b. Gaya adhesi
Gaya adhesi terjadi antara air dengan dinding xilem pada tumbuhan. Akibat dari adanya
gaya ini terbentuknya kapilaritas. Kapilaritas menyebabkan naiknya cairan ke dalam
tabung yang sempit, yang terjadi karena zat cair tersebut membasahi dinding tabung
(dengan daya adhesi) lalu tertarik ke atas. Pembuluh xilem dapat dipandang sebagai
pembuluh kapiler sehingga air naik di dalamnya sebagai akibat dari adhesi antar dinding
xilem dan molekul air.
c. Sifat polaritas ait
Sifat Polaritas air memungkinkan air untuk mengubah bentuknya menjadi tetesan setelah
melewati xilem pada tumbuhan
d. Menguap pada panas yang tinggi
Sifat air yang menguap pada suhu yang tinggi menyebabkan tumbuhan melakukan
transpirasi yang berfungsi untuk mengatur suhu pada tumbuhan
31
e. Air sebagai Pelarut
Dalam Fitter and Hay (1991) disebutkan, air adalah pelarut yang sangat baik untuk tiga
kelompok bahan (solute) biologis yang penting yaitu : bahan organik, ionion bermuatan
(K+, Ca2+, NO3- dan molekul kecil. Bahan organik dan air dapat membentuk ikatan ion
hidrogen termasuk asam amino, karbohidrat serta protein yang berat molekulnya rendah,
mengandung hidroksil, amine atau gugus fungsional asam karbiksolat. Air juga membentuk
dispersi koloida dengan karbohidrat dan protein dengan berat molekul tinggi.
3.4 Jenis Air Yang Berada Di Media Tumbuh Tumbuhan
Kebutuhan air pada tanaman dapat dipenuhi melalui tanah dengan jalan penyerapan
oleh akar. Besarnya air yang diserap, oleh akar tanaman sangat tergantung pada kadar air
dalam tanah ditentukan oleh pF (Kemampuan partikel tanah memegang air), dan
kemampuan akar untuik menyerapnya.
Ada 3 Jenis jenis air yang ada disekitar media tumbuh tanaman menurut Sri Anggraeni tahun
2010 yaitu:
1. Air Gravitasi
Air gravitasi adalah air yang bebas mengalir ke bawah melalui partikel tanah karena
adanya gaya gravitasi. Dengan bergerak bebas jauh ke bawah, air gravitasi menyebabkan
„pencucian‟ mineral-mineral tanah, termasuk nutrien. Pada level tertentu, air gravitasi ini
akan tertampung, dinamakan „water table‟. Keberadaan „water table„ ini dipengaruhi oleh
musim curah hujan dan topografi.‟Water table‟ merupakan sumber air bagi tanaman yang
hidup di atasnya., Air akan naik ke atas dengan adanya daya kapiler.
2. Air Higroskopis
Air Higroskopis adalah air yang terikat kuat melapisi partikel tanah. Pada partikel liat dan
humus air ini berikatan dengan ikatan hidrogen yang berasosiasi dengan kation. Air
higroskopis sukar digunakan oleh akar tumbuhan . Merupakan air yang paling akhir tersisa
pada tanah kering.
32
3. Air Kapiler
Air kapiler adalah air yang mengisi pori-pori tanah. Sangat mudah menguap tapi yang
paling mudah digunakan diserap oleh tumbuhan. Air yang dapat diikat oleh tanah yang
kering atau jumlah total air yang dapat dipertahankan oleh tanah , yang bisa melawan
gaya gravitasi dan kapiler dinamakan „field capacity‟. Air tanah diperlukan oleh semua
organisme hidup di dalam tanah. Masuk ke dalam sel-selhidup melalui osmosis. Selain itu
juga penting sebagai pelarut nutrien yang akan diambil dalam bentuk larutan oleh
tumbuhan.
3.5 . Pengangkutan Air Pada Tanaman
1. Pengangkutan Ekstravaskuler
Jenis-jenis pengangkutan ekstravaskular adalah sebagai berikut:
a. Apoplas
Apoplas adalah suatu kontinum tak hidup yang terbentuk melalui jalur ekstraseluler yang
disediakan oleh matriks kontinu dinding sel dan berfungsi untuk mengangkut air dari akar
ke xylem. Definisi lainnya menyebutkan bahwa apoplas adalah suatu sistem yang
menyangkut antara dinding sel yang saling berhubungan dengan unsur xilem berisi air.
Apoplas meliputi semua dinding sel pada korteks akar (kecuali dinding endodermis dan
eksodermis dengan pita kaspariannya karena kedua jaringan tersebut tidak permeabel
terhadap air), semua trakeid dan pembuluh pada xilem, semua dinding sel daun, floem,
dan sel lain. Perambatan cairan dari bawah ke bagian atas tumbuhan dapat terjadi
seluruhnya melalui apoplas, terutama di xilem.
b. Simplas
Simplas adalah kontinum sitoplasma yang berhubungan oleh plasmodesmata pada
tumbuhan dan berfungsi untuk mengangkut air dan mineral dari akar ke xilem.. Simplas
mencakup sitoplasma semua sel tumbuhan dan vakuola. Simplas merupakan kesatuan
unit karena protoplas sel yang berdampingan saling berhubungan melalui plasmodesmata.
Bahan seperti glukosa dapat melewati plasmodesmata dari sel ke sel ribuan kali lebih
33
cepat daripada dengan menembus membran dan dinding sel. Tapi partikel yang lebih
besar dari 10 nm tidak dapat melewati plasmodesmata.
2. Pengangkutan Air Intraselular
Pengangkutan intravaskular berlngsung dari akar menuju bagian atas tumbuhan
melalui berkas pembuluh, yaitu xylem. Ada beberapa teori tentang pengangkutan air dan
mineral dari bawah ke atas tubuh tumbuhan oleh xylem, antara lain:
a. teori tekanan akar menytakan bahwa air dan mineral terangkat keatas jika adanya
tekanan akar;
b. teori vital mengemukakan perjalanan air dari akar menuju daun dapat terlaksana
karena pertolongan sel-sel hidup;
c. teory dixion-joly, naiknya air ke atas dikarenakan tarikan dari atas, yaitu daun yang
melakukan transpirasi.
3.6 PERANAN AIR TERHADAP TUMBUHAN
3.6.1 Peranan Air Secara Umum Terhadap Tumbuhan
Dalam fisiologi tumbuhan air merupakan hal yang sangat penting, Jackson (1977) dalam
Harwati, 2007 berpendapat, peranan air dalam pertumbuhan tanaman, yaitu :
1. Air merupakan bahan penyusun utama dari pada protoplasma. Kandungan air yang
tinggi aktivitas fisiologis tinggi sedang kandungan air rendah aktivitas fisiologisnya
rendah.
2. Air merupakan reagen dalam tubuh tanaman, yaitu pada proses fotosintesis.
3. Air merupakan pelarut substansi (bahan-bahan) pada berbagai hal dalam reaksi-reaksi
kimia (Kramer dan Kozlowski, 1960). Fitter and Hay (1991) dalam Eliakim et. al. (2008)
disebutkan, air adalah pelarut yang sangat baik untuk tiga kelompok bahan (solute)
biologis yang penting yaitu : bahan organik, ion-ion bermuatan (K+, Ca2+, NO3-) dan
molekul kecil. Bahan organik dan air dapat membentuk ikatan ion hidrogen termasuk
asam amino, karbohidrat serta protein yang berat molekulnya rendah, mengandung
34
hidroksil, amine atau gugus fungsional asam karbiksolat. Air juga membentuk dispersi
koloida dengan karbohidrat dan protein dengan berat molekul tinggi.
4. Air digunakan untuk memelihara tekanan turgor. Menurut Tso (1972) Turgor adalah
penentu utama pertumbuhan yaitu perluasan daun. Turgor adalah penentu utama
pertumbuhan, perluasan daun dan berbagai aspek metabolisme tanaman. Penutupan
dan pembukaan stomata banyak dikendalikan oleh tersedianya air. Tanaman yang
cukup air, stomata dapat dipertahankan selalu membuka untuk menjamin kelancaran
pertukaran gas-gas di daun termasuk CO2 yang berguna dalam aktivitas fotosisntesis,
aktivitas yang tinggi menjamin pula tingginya kecepatan pertumbuhan tanaman.
5. Sebagai pendorong proses respirasi, sehingga penyediaan tenaga meningkat dan tenaga
ini digunakan untuk pertumbuhan.
6. Secara tidak langsung dapat memelihara suhu tanaman.
7. Berperan perpanjangan sel
3.6.2 Peranan Air Terhadap Pertumbuhan Tanaman
Air telah mempengaruhi pertumbuhan tanaman dimulai dari perkecambahan biji yang
terjadi setelah adanya dormansi. Peran air dalam prosesini adalah sebagai berikut:
1. Air yang diserap oleh biji berguna untuk melunakkan kulit biji dan menyebabkan
pengembangan embrio dan endosperm. Hal ini mengakibatkan pecah atau robeknya
kulit biji
2. Air memberikan fasilitas untuk masuknya oksigen kedalam biji. Dinding sel yang kering
hamper tidak permeable untuk gas, tetapi apabila dinding sel diimbibisi oleh air, maka
gas akan masuk kedalam sel secara difusi. Apabila dinding sel kulit biji dan embrio
menyerap air maka supply oksigen meningkat kepada sel-sel hidup sehingga
memungkinkan lebih aktifnya pernafasan. Sebaliknya juiga CO2 yang dihasilkan oleh
pernapasan tersebut lebih mudah mendifusi keluar.
3. Air berguna untuk mengencerkan protoplasma sehingga dapat mengaktifkan
bermacam-macam fungsinya. Sebagian air didalam protoplasma sel-sel embrio dan
bagian hidup lainnya pada biji, hilang sewaktu biji tersebut telah mencapai masak
35
sempurna dan lepas dari induknya (seed are shed) Semenjak saat ini aktifitas
protoplasma hamper seluruhnya berhenti sampai perkecambahan dimulai. Sel-sel hidup
tidak bias aktif melaksanakan proses-proses yang normal separti pencernaan(digestion) ,
pernapasan (respiration), asimilasi (assimilation), dan tumbuh (growth), apabila
protoplasma tidak mengandung sejumlah air yang cukup.
4. Air berguna sebagai alat transport larutan makanan dan endosperm atau cotyledon
kepada titik tumbuh pada embryonic axis, didaerah mana diperlukan untuk
membentuk protoplasma baru.
Air merupakan faktor yang penting bagi tanaman, karena berfungsi sebagai pelarut
hara, berperan dalam translokasi hara dan fotosintesis. Translokasi melalui xylem berupa unsur
hara yang dimulai dari akar terus ke organ-organ, seperti daun untuk diproses dengan kegiatan
fotosintesis. Stress air memperlihatkan pengaruhnya melalui terhambatnya proses translokasi.
Pengaruhnya tidak langsung terhadap produksi adalah berkurangnya penyerapan hara dari
tanah. Berkurangnya penyerapan unsur hara akan menghasilkan laju sintesis bahan kering,
antara lain protein yang rendah pula.
3.6.3 Pengaruh Kadar Air Abnormal Terhadap Pertumbuhan
Sebelum membahas pengaruh kadar air abnormal, ada beberapa faktor-faktor mempengaruhi
kebutuhan kadar air pada tanaman yaitu:
a. Jenis, Bentuk dan Umur Tanaman
Berdasarkan kebutuhan air, umumnya ada tiga jenis tanaman, yaitu:
o Jenis Suka Air, memerlukan air yang cukup banyak untuk dapat hidup dengan baik,
contohnya jenis Adiantum, Begonia, Calathea, Dracaena, Dieffenbachia, Monstera, Peperomia
serta jenis pakis-pakisan.Jenis
o Jenis menyukai air dalam jumlah sedang, memerlukan air yang cukup tapi tidak berlebih
untuk tumbuh dalam kondisi yang sehat, contohnya adalah Aglaonema, Anthurium,
Philodendron, dan lainnya
36
o Jenis menyukai sedikit air, merupakan jenis tanaman yang dapat tumbuh dengan baik dalam
keadaan sedikit air, contohnya berbagai jenis tanaman sukulen, kaktus, Sansiviera,
Chryptanthus dan lainnya.
Bentuk daun juga harus diperhatikan, jika daunnya besar dan tipis, berarti tanaman
tidak kuat kondisi kering dan membutuhkan relatif lebih banyak air dalam penyiraman. Jika
daun ada lapisan lilinnya berarti sedikit tahan akan kondisi kering. Daun kecil akan menghindari
penguapan air saat siang hari. Akan tetapi penting pula diketahui jenis tanamannya, apakah
tanaman menyukai air atau tidak.
b. Lokasi dan Kondisi Sekitar Tanaman
Lokasi juga mempunyai andil dalam menentukan banyaknya air untuk penyiraman.
Tanaman dalam pot yang diletakkan di bawah naungan dengan yang langsung di bawah sinar
matahari akan mempunyai perbedaan kebutuhan air. Umumnya tanaman yang berada di
daerah naungan membutuhkan jumlah air yang relatif lebih sedikit dari pada tanaman yang
terkena sinar matahari langsung. Peletakan tanaman pada sumber air membutuhkan air yang
berbeda dengan yang diletakkan di tengah lapangan terbuka. Peletakan di dekat sumber air
merupakan jenis tanaman yang menyukai kondisi air cukup banyak untuk pertumbuhannya.
Jenisnya pun berbeda dengan tanaman yang tahan akan sinar matahari.
c. Jenis Media Tanam
Media merupakan material yang bersentuhan langsung dengan akar, bagian tanaman
yang sangat penting untuk penyerapan air dan unsur hara lainnya. Media tanaman yang umum
digunakan adalah tanah, humus, sekam, cocopeat, pasir malang, dan akar pakis. Masing-masing
mempunyai daya ikat air yang berbeda. Humus mengandung banyak sisa-sisa bagian tanaman
yang membusuk. Biasanya bersifat menahan air. Tetapi jika diletakkan di area terbuka, humus
mudah kering dan berbentuk serpihan/butiran halus. Sekam yang umumnya digunakan adalah
jenis sekam biasa dan sekam bakar. Bentuknya yang berupa butiran-butiran sekam kasar
membantu tanah dalam memperbaiki struktur tanah hingga menjadi remah-remah tidak padat
sehingga air dapat mengalir dengan lancar. Untuk itu media tanam sekam murni relatif cocok
37
untuk tanaman hias pada pot, atau campuran media tanam pada musim hujan agar air tidak
merusak akar yang akan mengakibatkan busuk akar.
Cocopeat relatif dapat menyimpan air hingga penggunaan media dengan campuran
bahan ini sangat tepat saat musim kering, tetapi jangan biarkan media ini terlampau kering.
Beda dengan pasir malang yang lebih bersifat tidak menahan air. Sangat cocok digunakan
sebagai campuran media tanam pada musim hujan. Tak jarang untuk penanaman sering kali
media tersebut dicampur dengan jumlah tertentu. Oleh karena itu penting mengetahui sifat
media terhadap daya pegang air untuk mendapat media yang ideal dengan jenis tanaman yang
hendak ditanam.
d. Besar Kecilnya Pot
Terkait dengan tingkat kelembaban media dalam pot. Pot kecil akan mempunyai
tingkat kelembaban yang lebih kecil jika dibandingkan dengan media pada pot yang besar.
Tepai pot besar mempunyai kelebihan dalam pertumbuhan akar tanaman. Banyaknya ruang
yang tersedia dapat memberikan ruang yang cukup untuk bernafasnya akar.
e. Musim
Dua musim utama di Indonesia, musim kering dan musim hujan, akan mempengaruhi
penyiraman terhadap tanaman. Musim kering tanaman harus diperiksa apakah memerlukan
penyiraman satu-dua hari sekali sedangkan musim hujan apakah harus disiram setiap hari atau
tidak. Dalam Buckman and Brady (1982) disebutkan bahwa keberadaan air berdasarkan
klasifikasi biologi air di dalam tanah ada tiga bentuk yaitu : air kelebihan, air tersedia dan air
tidak tersedia. Keberadaan air ini berpengaruh terhadap pertumbuhan tumbuhan karena pada
dasarnya air merupakan pembatas pertumbuhan. Berikut ini adalah penjelasan mengenai
keadaan pertumbuhan tumbuhan terhadap kadar air:
1. kadar air kurang
Air seringkali membatasi pertumbuhan dan perkembangan tanaman budidaya. Respon
tumbuhan terhadap kekurangan air dapat dilihat pada aktivitas metabolismenya, morfologinya,
38
tingkat pertumbuhannya, atau produktivitasnya. Pertumbuhan sel merupakan fungsi tanaman
yang paling sensitif terhadap kekurangan air. Kekurangan air akan mempengaruhi turgor sel
sehingga akan mengurangi pengembangan sel, sintesis protein, dan sintesis dinding sel.
Kekurangan air (water deficit) akan mengganggu keseimbangan kimiawi dalam tanaman yang
berakibat berkurangnya hasil fotosintesis atau semua proses- proses fisiologis berjalan tidak
normal. Apabila keadaan ini berjalan terus, maka akibat yang terlihat, misalnya tanaman kerdil,
layu, produksi rendah, kualitas turun dan sebagainya.
Kekurangan air akan menyebabkan tanaman menjadi kerdil, perkembangannya
menjadi abnormal. Kekurangan yang terjadi terus menerus selama periode pertumbuhan akan
menyebabkan tanaman tersebut menderita dan kemudian mati. Sedang tanda-tanda pertama
yang terlihat ialah layunya daun-daun. Peristiwa kelayuan ini disebabkan karena penyerapan air
tidak dapat mengimbangi kecepatan penguapan air dari tanaman. Jika proses transpirasi ini
cukup besar dan penyerapan air tidak dapat mengimbanginya, maka tanaman tersebut akan
mengalmi kelayuan sementara (transcient wilting), sedang tanaman akan mengalami kelayuan
tetap, apabila keadaan air dalam tanah telah mencapai permanent wilting percentage.
Tanaman dalam keadaan ini sudah sulit untuk disembuhkan karena sebagaian besar sel-selnya
telah mengalami plasmolisia. Selain itu, Sintesis klorofil dibatasi pada kekurangan air yang lebih
besar. Defisit air pada saat proses fotosintesa berlangsung, berakibat pada kecepatan fotosintesa.
Defisit air akan menurunkan kecepatan fotosintesa. Dari suatu penelitian disimpulkan bahwa
perluasan daun dibatasi oleh ketersediaan air sehingga menurunkan efisiensi fotosintesa
Kehilangan air dari tanaman oleh transpirasi merupakan suatu akibat yang tidak dapat
dielakkan dari keperluan membuka dan menutupnya stomata untuk masuknya CO2 dan
kehilangan air melalui transpirasi lebih besar melalui stomata daripada melalui kutikula. Indeks
luas daun yang merupakan ukuran perkembangan tajuk, sangat peka terhadap cekaman air,
yang mengakibatkan penurunan dalam pembentukan dan perluasan daun, peningkatan
penuaan dan perontokan daun, atau keduanya. Perluasan daun lebih peka terhadap cekaman
air daripada penutupan stomata. Selanjutnya dikatakan bahwa peningkatan penuaan daun
akibat cekaman air cenderung terjadi pada daun-daun yang lebih bawah, yang paling kurang
39
aktif dalam fotosintesa dan dalam penyediaan asimilat, sehingga kecil pengaruhnya terhadap
hasil.
Cekaman air yang terjadi pada paruh kedua dari siklus hidup tanaman ercis
mengakibatkan penurunan nilai LAI (leaf area index) setelah pembungaan. Hal ini menyebabkan
rendahnya hasil biji ercis bila dibandingkan dengan hasil pada musim tanam sebelumnya, dimana
curah hujan selama paruh pertama siklus hidupnya lebih besar. Kekurangan air dapat
menghambat laju fotosintesa, karena turgiditas sel penjaga stomata akan menurun. Hal ini
menyebabkan stomata menutup. Penutupan stomata pada kebanyakan spesies akan
mengurangi laju penyerapan CO2 pada waktu yang sama dan pada akhirnya akan mengurangi
laju fotosintesa.
Pengaruh kekurangan air selama tingkat vegetatif adalah berkembangnya daun-daun
yang ukurannya lebih kecil, yang dapat mengurangi penyerapan cahaya. Kekurangan air juga
mengurangi sintesis klorofil dan mengurangi aktivitas beberapa enzim (misalnya nitat reduktase).
Kekurangan air justru meningkatkan aktivitas enzim-enzim hidrolisis (misalnya amilase).
Cekaman kekeringan dapat menurunkan tingkat produktivitas (biomassa) tanaman, karena
menurunnya metabolisme primer, penyusutan luas daun dan aktivitas fotosintesis. Penurunan
akumulasi biomassa akibat cekaman air untuk setiap jenis tanaman besarnya tidak sama. Hal
tersebut dipengaruhi oleh tanggap masing-masing jenis tanaman.
2. Kelebihan kadar air
kelebihan air yang terjadi pada tanaman biasanya disebabkan oleh beberapa faktor yaitu:
o Periode hujan lebat
o Pengelolaan irigasi yang buruk
o Drainase jelek
o Meningkatnya permukaan air bawah tanah
Akibat kelebihan air secara umum bagi tanaman adalah sebagai berikut:
o Kelebihan air menyebabkan pori-pori tanah tidak ada oksigen, sementara tanaman
memerlukan oksigen untuk pernapasan dan pertumbuhannya
o Tanaman akan terlihat menguning, pertumbuhan terhambat dan kurus
40
o Tanaman akan mati
o Tanah menjadi gundul
o Beberapa spesies tanaman menjadi lebih toleran terhadap kondisi jenuh air dan akan
mengambil alih vegetasi daerah tersebut.
o Menurunkan potensi hasil antara 30-80% pada beberapa hasil pertanian di daerah
padang rumput yang curah hujannya ≥ 400 ml.
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. Selain itu 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.
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.
Biasanya kelebihan air ini terjadi pada pertengahan musim hujan. Ciri, sinar matahari
terhalangi mendung, suhu udara turun, kelembaban udara absolute (Ah) turun / rendah,
kelembaban udara relatip (Rh) tinggi, frekwensi hujan tinggi, dan sumber air tanah maupun air
permukaan melimpah. Dampak bagi tanaman antara lain Kelembaban (Rh) tinggi pada suhu
41
yang rendah merupakan kondisi ideal pertumbuhan spora jamur. Tanaman yang tidak sehat
atau bagian tanaman yang tua menjadi rentan serangan jamur. Genangan-genangan air pada
bagian batang, bonggol, dan daun (bagian-bagian yang kaya karbohidrat) cepat atau lambat
akan diserbu jamur.
42
DAFTAR PUSTAKA
AAK. 1983. Dasar-Dasar Bercocok Tanam. Yogyakarta: Kanisius Admin. 2009. Pengaruh Cahaya pada Pertumbuhan Tumbuhan.[serial on line]. http ://
kampoengpintar.blogspot.com/2009/03/pengaruh-cahaya-pada-pertumbuhan.html. [7 Maret 2012].
Admin. 2010. Manipulas Pencahayaan untuk Merangsang Pembungaan. [serial online].
http://thejeber.wordpress.com/2010/03/05/manipulasi-pencahayaan-untuk-merangsang-pembungaan/. [7 Maret 2012].
Admin. 2011. Perbedaan Tanaman Jenis C3, C4, CAM. [serial on line]. http://ipul-biologi
.blogspot.com/2011/02/perbedaan-tanaman-jenis-c3-c4-dan-cam.html. [7 Maret 2012]. Admin. 2011. Perbedaan Reaksi Gelap dan Terang. [serial on line]. http://pelajaranbiologi-
sma1.blogspot.com/2011/09/perbedaan-reaksi-terang-dengan-reaksi.html. [7 Maret 2012]. Ali, A. 2013. Pengaruh Air Terhadap Pertumbuhan Tanaman. http://doc-bukanbasabasi.
blogspot.com/2013/04/pengaruh-air-terhadap-pertumbuhan.html. Diakses pada 14 September 2014 pukul 16.00 WIB.
Bayer. J, S. 1976. Water deficits and photosisnthesis in water. Defficite and Plant Growth TT Kozlowski (ed) : Vol. IV 153-190. Academic Press Inc New York Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. 2002. Biologi, Edisi Kelima, Jilid I. Jakarta: Erlangga. Crafte,
A.S., H.B., Currier and C.P. Stocking, 1949. Water in the Physiology of Plants. Waltham, Mass. USA. Published by The Chronoca Botanica Company.
Dwidjoseputro, D. 1984. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Penerbit PT. Gramedia. Jakarta. Pp. 66-
106. Eliakim et. al. 2008. Pengaruh kelebihan air terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman.
Paper. Medan: Universitas Sumatera Utara Fitter A.H. dan Hay R.K.M. 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Yogyakarta: Gadjah Mada
University Press Furqonita D. 2007. Biologi. Indonesia: Penerbit Yudistira Gardner, F. P. ; R. B. Pearce dan R. L. Mitchell. 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Terjemahan:
Herawati Susilo. UI Press, Jakarta. Harwati, T. 2007. Pengaruh kekurangan air (Water Deficit) terhadap pertumbuhan dan
perkembangan tanaman tembakau. Jurnal Inovasi Pertanian. 6(1): 44 - 51. Jackson, I, J., 1971. Climate, Water and Agriculture in the Tropics. Published in the United States of
America by Longman Inc. New York. Jumin, H.B. 2008. Dasar-Dasar Agronomi. Jakarta: PT Rajagrafindo Persada Tjasjono Bayong.
1995. Klomatologi Umum. Bandung: Penerbit ITB Bandung Jumin, H. B. , 1992, Ekologi Tanaman suatu Pendekatan Fisiologi, Rajawali Press, Jakarta.
43
Kramer, P.J. and T.T. Kozlowski, 1960. Physiology of Trees. Mc Graw-Hill Book Co. Inc. New York. Mudakir, Imam. 2004. Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia Salisbury FB, Ross CW. 1995.Fisiologi Tumbuhan. Indonesia: Penerbit ITB Bandung. Solichatun et. al. 2005. Pengaruh ketersediaan air terhadap pertumbuhan dan kandungan bahan
aktif saponin tanaman ginseng jawa (Talinum paniculatum Gaertn.). Biofarmasi. 3 (2):47 - 51. Syamsuri, Istamar. 2006. Biologi untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga. Tso, T.C., 19072. Physiology and biochemistry of tobacco plants. Dowden Hutchinson and Rose Inc
Stroudsburg Pa. Wahyu, D. 2013. Pengaruh jenis air terhadap kecambah tanaman kacang hijau. http://dewahyu-
wm.blogspot.com/2013/10/pengaruh-jenis-air-terhadap-pertumbuhan.html. Diakses pada tanggal 14 September 2014 pukul 16.30 WIB.