2 RESPON GENOTIPE PADI TERHADAP LINGKUNGAN SELEKSI DI LAHAN PASANG SURUT
BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan pada lahan petani (on farm trial) di Desa Mentaren 2, Kecamatan Kahayan Hilir, Kabupaten Pulang Pisau, Provinsi Kalimantan Tengah; Desa Petak Batuah, Kecamatan Kapuas Murung, Kabupaten Kapuas, Provinsi Kalimantan Tengah; dan Desa Danda Jaya, Kecamatan Rantau Badauh, Kabupaten Barito Kuala, Provinsi Kalimantan Selatan. Penelitian dilaksanakan pada bulan Mei- Oktober 2011.
Lahan di Kapuas merupakan tanah sulfat masam, pH 3.93 (sangat masam), kadar besi 148 mg kg-1 (sangat tinggi), tipe luapan air C, ditanami dua kali setahun, sudah dibatasi oleh pematang, dan dikelilingi oleh parit yang menjadi sumber air pada saat musim kemarau dengan sistem pompa. Petani melakukan pengolahan tanah sempurna satu kali bajak, satu kali garu, dan satu kali meratakan tanah. Pengendalian hama tikus dengan menggunakan beberapa cara yaitu: pemasangan pagar plastik dan parit air (trap barrier system), umpan beracun, pengemposan, dan pemasangan kawat beraliran listrik di sawah.
Lahan di Barito Kuala adalah lahan pasang surut bergambut, pH 4.23 (sangat masam), kadar besi 255.64 mg kg-1 (sangat tinggi), tipe luapan B, sawah sistem surjan yaitu setiap petak sawah dibatasi oleh pematang yang tinggi dan lebar yang ditanami dengan tanaman tahunan atau sayur-sayuran, sawah ditanami dua kali setahun tetapi petani disekitarnya masih dominan menanam padi satu kali setahun, pengolahan tanah satu kali bajak dan satu kali garu. Sistem pengairan sudah cukup baik dan ketinggian air mudah dikendalikan yaitu dengan membuka dan menutup pintu air. Pengendalian hama tikus menggunakan pagar plastik dan umpan beracun.
Lahan di Pulang Pisau merupakan tanah sulfat masam, tipe luapan C, pH 4.08 (sangat masam), kadar besi 313 mg kg-1 (sangat tinggi), hamparan tanpa pematang sehingga air pasang bebas keluar masuk, ditanami satu kali setahun, pengolahan tanah minimum, dan pengairan mengandalkan luapan air pada saat pasang besar serta air hujan. Pengendalian hama tikus dengan memasang umpan beracun. Di lahan tersebut lazim ditemukan bronzing yaitu daun padi mengalami nekrosis akibat keracunan Fe.
Sembilan genotipe padi, yaitu: IPB107-F-7-3, IPB107-F-13-1, IPB107-F-40E- 1, IPB107-F-18-2, IPB107-F-20-5, IPB107-F-34-1, IPB107-F-77-3, IPB107-F-10-1, dan IPB Dadahup 1R ditanam sesuai rancangan acak kelompok lengkap yang diulang tiga kali. Setiap unit petak percobaan berukuran 4 m x 5 m. Bibit berumur 21 hss ditanam 1 bibit per lubang tanam dengan jarak tanam 20 cm x 20 cm. Tanaman dipupuk dengan Urea 150 kg ha-1, SP36 100 kg ha-1, dan KCl 75 kg ha-1. Panen
tanaman utama dilakukan setelah 95% malai menguning. Pemotongan batang saat panen dilakukan pada ketinggian 10 cm dari permukaan tanah.
Peubah yang diamati dari tanaman utama adalah jumlah anakan produktif dan hasil dan dari tanaman ratun diamati jumlah rumpun hidup yang dicirikan munculnya tunas ratun pada umur 3 – 7 hari sejak panen tanaman utama. Data dianalisis ragam dan diuji lanjut menurut Tukey.
HASIL
Selama musim tanam tidak terjadi kekeringan di Kapuas dan Barito Kuala tetapi lokasi penelitian di Pulang Pisau mengalami kemarau pada fase vegetatif sehingga air harus dipompa dari saluran sekunder. Tanaman memperoleh air yang cukup hingga musim panen. Kondisi lingkungan secara umum kondusif sehingga tanaman utama tumbuh baik.
Hasil analisis ragam gabungan menunjukkan bahwa interaksi lingkungan dengan genotipe berpengaruh tidak nyata terhadap jumlah anakan produktif dan hasil tanaman utama serta jumlah rumpun hidup ratun. Faktor genotipe berpengaruh sangat nyata terhadap ketiga peubah tersebut. Faktor lingkungan hanya berpengaruh terhadap hasil panen tanaman utama (p<0.01).
Interaksi yang tidak nyata antara genotipe dengan lingkungan berarti tidak terjadi perubahan peringkat suatu genotipe antar lingkungan, baik berdasarkan karakter jumlah anakan produktif dan hasil tanaman utama maupun jumlah rumpun hidup ratun. Genotipe dapat mempertahankan peringkatnya pada lingkungan yang berbeda. Hal ini menunjukkan semua genotipe yang diuji sudah tergolong stabil. Genotipe-genotipe juga sudah menunjukkan adaptasi yang baik di lingkungan pasang surut berdasarkan hasil tanaman utama dan kemampuannya menghasilkan ratun. Semua genotipe dapat ditanam di lahan dengan tipe luapan B dan C, baik lahan bergambut maupun sulfat masam untuk mengetahui kemampuan meratun.
Tabel 2.1 menunjukkan bahwa karakter jumlah anakan produktif tidak berbeda nyata antar lokasi. Secara umum semua genotipe menghasilkan jumlah anakan produktif yang rendah. Jumlah anakan produktif yang tertinggi dihasilkan oleh genotipe IPB107-F-34-1 sebanyak 11.1 anakan. Jumlah anakan produktif penting untuk dua hal, yaitu: menentukan hasil panen tanaman utama dan menentukan jumlah tunas ratun yang akan tumbuh setelah panen tanaman utama. Semakin banyak jumlah anakan produktif diharapkan semakin banyak pula tunas ratun yang dihasilkan. Menurut Hairmansis et al. (2010), jumlah anakan produktif memberikan pengaruh langsung yang positif terhadap hasil gabah
Rata-rata hasil panen genotipe lebih baik di Kapuas dan Barito Kuala dibandingkan di Pulang Pisau (Tabel 2.2). Hal ini menunjukkan bahwa cekaman lingkungan di Pulang Pisau lebih berat dibandingkan dua lingkungan lainnya. Cekaman yang berat ini ditunjukkan oleh nilai pH tanah 4.08 (sangat masam) dan kadar besi yang sangat tinggi 313 mg kg-1 sehingga tanaman memperlihatkan gejala keracunan besi di Pulang Pisau. Genotipe IPB107-F-77-3 memberikan rata-rata hasil
tertinggi 3.4 t ha-1. Di lingkungan Pulang Pisau, adaptasi genotipe tersebut lebih baik dibandingkan genotipe-genotipe lainnya. Lingkungan seleksi mampu memperlihatkan perbedaan karakter hasil panen tanaman utama tetapi tidak mampu memperlihatkan perbedaan jumlah rumpun hidup, yang berarti bahwa ketiga tipologi lingkungan tersebut dapat digunakan sebagai lokasi untuk menyeleksi kemampuan meratun padi. Tabel 2.1. Pengaruh genotipe padi terhadap jumlah anakan produktif tanaman utama
Genotipe Jumlah anakan produktif Rata-rata
genotipe Kapuas Barito Kuala Pulang Pisau
1. IPB107-F-7-3 7.0 6.8 6.3 6.7 c 2. IPB107-F-13-1 7.6 7.0 7.1 7.2 bc 3. IPB107-F-40E-1 7.4 8.3 7.6 7.8 bc 4. IPB107-F-18-2 7.6 7.6 6.3 7.1 bc 5. IPB107-F-20-5 7.9 7.1 5.7 6.9 bc 6. IPB107-F-34-1 11.9 12.2 9.2 11.1 a 7. IPB107-F-77-3 10.0 8.7 7.8 8.8 abc 8. IPB107-F-10-1 8.4 7.9 10.9 9.1 ab 9. IPB Dadahup 1R 8.3 9.2 7.7 8.4 bc Rata-rata lingkungan 8.5 8.3 7.6 KK = 19.09%
Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama berarti tidak berbeda nyata menurut uji Tukey 0.05
Tabel 2.2. Pengaruh genotipe padi dan lingkungan terhadap hasil panen tanaman utama
Genotipe Hasil (t ha-1) Rata-rata
genotipe
Kapuas Barito Kuala Pulang Pisau
1. IPB107-F-7-3 3.4 3.2 1.5 2.7 bc 2. IPB107-F-13-1 3.3 3.0 2.2 2.8 abc 3. IPB107-F-40E-1 3.1 2.7 1.6 2.5 c 4. IPB107-F-18-2 3.4 3.3 2.2 3.0 abc 5. IPB107-F-20-5 3.5 3.1 2.0 2.9 abc 6. IPB107-F-34-1 4.0 3.6 2.3 3.3 ab 7. IPB107-F-77-3 3.5 3.9 2.8 3.4 a 8. IPB107-F-10-1 3.3 3.2 1.2 2.6 c
9. IPB Dadahup 1R 3.0 3.3 2.3 2.9 abc
Rata-rata lingkungan 3.4 a 3.2 a 2.0 b
KK = 15.13%
Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama berarti tidak berbeda nyata menurut uji Tukey 0.05.
Cekaman lingkungan yang lebih berat di Pulang Pisau ternyata tidak berpengaruh secara nyata terhadap jumlah rumpun hidup ratun (Tabel 2.3). Tingkat kemasaman tanah, kadar besi, dan tipe luapan air yang berbeda tidak menyebabkan rumpun hidup menjadi lebih sedikit di lokasi yang bercekaman lebih berat. Rata-rata jumlah rumpun hidup di semua lokasi sudah cukup tinggi.
Tabel 2.3. Pengaruh genotipe padi terhadap persentase rumpun hidup ratun pada umur 3-7 hari setelah tanaman utama dipanen
Genotipe
Persentase rumpun hidup Rata-rata
genotipe
Kapuas Barito Kuala Pulang Pisau
1. IPB107-F-7-3 86.3 88.7 84.9 86.6 a 2. IPB107-F-13-1 87.3 79.5 80.4 82.4 a 3. IPB107-F-40E-1 85.9 69.1 74.6 76.6 ab 4. IPB107-F-18-2 85.7 83.6 76.1 81.8 a 5. IPB107-F-20-5 73.5 79.8 74.4 75.9 ab 6. IPB107-F-34-1 80.5 87.2 77.4 81.7 a 7. IPB107-F-77-3 75.3 89.8 88.2 84.4 a 8. IPB107-F-10-1 68.3 74.8 64.8 69.3 b 9. IPB Dadahup 1R 82.9 83.7 72.3 79.6 ab Rata-rata lingkungan 80.6 81.8 77.0 KK = 9.12 %
Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama berarti berbeda tidak nyata menurut uji Tukey 0.05
Pengaruh genotipe yang sangat nyata terhadap persentase rumpun hidup menunjukkan adanya perbedaan kemampuan meratun antar genotipe (Tabel 2.3) sebagai akibat adanya keragaman kemampuan mempertahankan viabilitas mata tunas antar genotipe. Hal tersebut menunjukkan kemungkinan memperoleh genotipe ratun yang lebih baik melalui seleksi. Di antara sembilan genotipe yang diuji, hanya satu genotipe yang memiliki persentase rumpun hidup rendah, yaitu IPB107-F-10-1.
Faktor tanah yang berbeda tidak menyebabkan potensi meratun genotipe berbeda jika air cukup tersedia. Lahan tidak harus tergenang untuk menghasilkan tunas ratun. Kadar air tanah pada kapasitas lapang seperti di Pulang Pisau (Gambar 2.1 C) masih mampu menghasilkan ratun yang baik.
Gambar 2.1 Penampilan rumpun hidup genotipe padi pada 3-7 hari setelah panen tanaman utama di Kapuas (A), Barito Kuala (B), dan Pulang Pisau (C).
PEMBAHASAN
Tinggi rendahnya hasil tanaman utama tidak menyebabkan jumlah rumpun hidup ratun antar lokasi berbeda. Hasil tanaman utama lebih rendah di Pulang Pisau tetapi jumlah rumpun yang bertahan hidup hingga musim panen masih tinggi, sama dengan lingkungan lainnya. Efek cekaman lingkungan diduga akan nyata seiring dengan pertambahan umur tanaman. Durasi pertumbuhan dapat menunjukkan tingkat keparahan cekaman atau penurunan hasil karena efek cekaman bersifat kumulatif.
Rendahnya hasil panen tanaman utama di Pulang Pisau berhubungan dengan tingkat cekaman lingkungan yang lebih berat, yaitu kadar besi yang lebih tinggi dibandingkan lokasi lainnya dan tanah lebih masam. Kadar besi yang tinggi tersebut disebabkan oleh oksidasi pirit yang sudah terjadi sebelumnya. Lahan pasang surut tipe luapan C rentan terhadap oksidasi pirit karena sering mengalami kekeringan.
Pirit (FeS2) pada tanah sulfat masam akan stabil dan tidak berbahaya pada kondisi tergenang (anaerob). Pirit menjadi berbahaya jika permukaan air tanah turun akibat pasang surutnya air laut, musim kemarau atau pembuatan saluran drainase yang menyebabkan oksigen masuk ke pori tanah dan mengoksidasi pirit (van Breemen 1976). Pada saat pasang naik atau saat musim hujan yang menyebabkan sawah tergenang, tanah berada dalam kondisi reduksi sedangkan pada musim kemarau tanah berada dalam kondisi oksidasi. Menurut Fairhurst et al. (2007), oksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ akibat pelepasan oksigen oleh akar menyebabkan pemasaman dalam rizosfer padi dan membentuk lapisan kecoklatan pada perakaran. Konsentrasi tinggi Fe2+ dalam tanah dapat mengganggu penyerapan unsur P dan K. Di bawah kondisi reduksi yang kuat, produksi H2S dan FeS dapat berperan dalam keracunan Fe dengan melemahkan daya oksidasi akar. Faktor penyebab keracunan besi adalah: 1) tingginya konsentrasi Fe2+ dalam larutan tanah karena kondisi reduksi dan/atau pH rendah, 2) status hara tanaman rendah, 3) daya pengeluaran Fe2+ yang buruk karena kahat P, Ca, Mg, atau K, dan adanya akumulasi asam organik, H2S, dan FeS di rizosfer yang bersifat menghambat respirasi.
Peningkatan konsentrasi ion H+ dalam larutan tanah menyebabkan laju absorpsi kation turun akibat dari kompetisi antar ion yang bermuatan sama, sehingga mempengaruhi keseimbangan ionik. Hal tersebut merupakan pengaruh langsung pH terhadap pertumbuhan tanaman. Kondisi tanah yang sangat masam akan menginduksi toksisitas Al, Fe dan Mn, serta ketidakcukupan Ca, Mg, P dan Mo (Alam et al. 1999). Unsur makro seperti N, P, K, Ca dan Mg menjadi tidak tersedia bagi tanaman pada pH < 4. Di sisi lain kadar Al3+ yang bersifat toksik meningkat sehingga menjadi faktor pembatas (Kochian 1995 dan Matsumoto 2000). Ion logam merupakan faktor stress yang dapat mengubah reaksi fisiologis (strain), sehingga vigor tanaman menurun atau dapat secara total menghambat pertumbuhan jika konsentrasinya sangat tinggi (Levit 1980).
Tanaman padi yang mengalami keracunan Fe ditandai oleh bronzing yaitu daun seperti berkarat (bercak coklat kecil yang semakin menyebar) pada daun bagian bawah mulai dari ujung atau seluruh daun berwarna kuning kemerahan hingga coklat (Fairhurst et al. 2007, Römheld dan Nikolic 2007) bagian bawah batang dan akar berwarna agak gelap, akar adventif dan percabangan akar terhambat (Snowden dan
Wheeler 1993). Bronzing disebabkan oleh aktivitas polifenol oksidase yang meningkat akibat keracunan Fe (Peng dan Yamauchi 1993).
Tanaman mempunyai batas toleransi terhadap besi. Sebagai gambaran, varietas Margasari yang menurut Suprihatno et al. (2009) toleran terhadap keracunan besi, ternyata menurut Koesrini dan William dalam Amnal (2009), varietas tersebut sudah menunjukkan gejala keracunan besi pada konsentrasi Fe dalam larutan tanah 400 ppm, dan tanaman mati pada konsentrasi Fe sekitar 600 ppm. Keracunan besi ini terlihat dari gejala bronzing pada daun, tanaman menjadi kerdil, pertumbuhan akar terhambat, biomasa tanaman rendah, umur panen terlambat dan hasil menurun.
Panen tanaman utama ketika tanaman belum kering atau pada saat tanaman masih aktif melaksanakan metabolisme akan menyebabkan kuncup tunas segera tumbuh menjadi ratun. Ratun akan tumbuh selama tidak ada cekaman yang menyebabkan tanaman utama mati. Pengaruh lingkungan maupun interaksi genotipe x lingkungan yang tidak nyata terhadap kemampuan meratun menunjukkan bahwa kemampuan meratun dikendalikan faktor genetik. Pada musim kemarau pun ratun masih dapat tumbuh jika tanaman utama diairi.
Potensi ratun padi dapat diketahui dari kemampuan tunas ratun untuk hidup dan tumbuh beberapa hari setelah panen. Seleksi dapat dilakukan di tiga tipologi lahan karena lingkungan tanah tidak berpengaruh nyata terhadap jumlah rumpun hidup.
SIMPULAN
Respon genotipe-genotipe padi terhadap ketiga lingkungan seleksi berdasarkan tipologi lahan pasang surut tidak berbeda, yang ditunjukkan oleh jumlah rumpun hidup yang sama antar tipologi lahan. Seleksi untuk kemampuan meratun dapat dilakukan pada tipologi lahan sulfat masam maupun lahan bergambut dengan tipe luapan air B dan C. Genotipe IPB107-F-7-3 mampu menghasilkan rumpun hidup terbanyak sebesar 86.6%.