TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman dan Syarat Tumbuh
Menurut Morton (1987) klasifikasi tanaman biwa adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae, Divisi : spermatophyta, Sub Divisi : Angiospermae, Kelas: Dicotyledoneae, Ordo : Rosales, Famili : Rosaceae, Genus : Eriobotrya, Species:
Eriobotrya japonica Lindl.
Biwa adalah tumbuhan berkayu dengan tinggi tanaman dapat mencapai 2-7 m. Kanopi rapat, lebar 4-6 m, berbentuk payung, dan berdaun hijau. Batang dan daun
bertekstur kasar, dengan sistem perakaran mempunyai akar tunggang (Bangun, dkk, 2004).
Daun biwa berselang-seling, berbentuk lanset, tebal dan kaku dengan susunan tulang daun menyirip, pinggiran daun bergerigi jarang-jarang dan bergelombang. Panjang daunnya mencapai 13,98 – 29,20 cm dan lebarnya 4,37 – 8,70 cm. Sedangkan hasil eksplorasi tahun 2003 – 2004, panjang daunnya mencapai 8,80 – 25,00 cm dan lebarnya 1,93 – 5,93 cm (Bangun et al., tidak dipublikasikan). Warna daun pada bagian permukaan atas hijau tua mengkilat, sedangkan bagian bawah berwarna agak putih atau berbulu halus seperti karat (Karsinah, dkk, 2008).
Bunga tanaman biwa berwarna putih dengan aroma harum dan terbentuk pada ujung ranting. Bunga memiliki 5 sepal dan 20 helai benang sari, biasanya terdapat 60-70 bunga setiap kluster (Bangun, dkk, 2004).
Buah tanaman ini terbentuk dalam kluster, berbentuk bulat, oval, atau lonjong. Dari hasil eksplorasi tahun 2003-2004, buah biwa yang diperoleh berbentuk bulat, oval, dan lonjong (Bangun et al., tidak dipublikasikan). Kulit buah berwarna
kuning atau orange, pada permukaan kulit buah berbulu halus. Daging buah mengandung banyak air, berwarna orange, rasanya manis disertai agak asam atau asam. Tiap buah berisi (1 – 6) biji dengan bobot biji (0,24 – 1,96) g berwarna coklat (Karsinah, dkk, 2008).
Biwa merupakan tanaman asli China bagian Tenggara dan kemungkinan Jepang bagian Selatan, serta telah dibudidayakan di Jepang lebih dari 1000 tahun. Tanaman biwa masuk ke Indonesia diperkirakan dibawa oleh Belanda. Walaupun informasi tentang tanaman biwa masih sangat minim, namun tanaman ini dapat dijumpai di beberapa daerah dataran tinggi seperti di Sumatera Utara (Kab. Karo, Tapanuli Utara, Simalungun, Toba Samosir, dan Dairi), di Jawa Barat (Cipanas, Kab. Cianjur), dan Sulawesi Utara (Bangun, 2004).
Di Amerika tanaman di budidayakan di Selatan bagian Utara, Amerika Tengah dan Meksiko, sampai California. Sejak tahun 1867 tanaman ini dibudidayakan di Florida bagian Selatan dan arah Utara hingga Carolina. Tanaman biwa dikenal sebagai ornamental yang berbuah kecil di kebun California pada akhir tahun 1870-an. Seorang hortikulturis yaitu C.P Taft memulai seleksi seedling dan menyebarkan beberapa tipe unggul, namun perkembangan selanjutnya lambat. Pengembangan tanaman biwa di Israel dilakukan sejak tahun 1960 setelah adanya jenis batang bawah yang berefek mengkerdilkan pohon. Jepang merupakan negara penghasil utama biwa, yaitu setiap tahun dapat menghasilkan sekitar 17.000 ton. Brazil memiliki tanaman biwa sebanyak 150.000 pohon di negara bagian Sao Paulo (Sembiring, 2009).
Benih biwa termasuk benih rekalsitran, pengelompokan tersebut didasarkan atas kepekaannya terhadap pengeringan dan suhu. Benih tanaman dapat dikelompokkam menjadi benih ortodoks, rekalsitran dan benih intermediate. Benih rekalsitran peka terhadap pengeringan, benih ortodoks relatif toleran/tahan terhadap pengeringan, sedangkan intermediate berada antara kedua sifat ortodoks dan rekalsitran. Benih-benih rekalsitran tidak tahan disimpan pada suhu dibawah 20°C. Beberapa spesies tanaman tropis yang mempunyai sifat rekalsitran atau peka terhadap suhu rendah adalah kemiri, kayu manis, pala, kelapa, dan palma lainnya. Kelompok tanaman ini menghasilkan benih yang tidak pernah kering pada tanaman induknya, bila gugur benih masih dalam kondisi lembab dan akan mati bila kadar air kritis. Walaupun benih disimpan pada kondisi lembab daya hidupnya relatif pendek, dari beberapa minggu sampai beberapa bulan tergantung spesiesnya (Husain dan Tuiyo, 2012).
Iklim
Di Indonesia, khususnya Sumatera Utara, biwa tumbuh di dataran tinggi basah dengan ketinggian tempat > 900 m dpl. Di negara Subtropik seperti (China), tanaman biwa tumbuh pada ketinggian 914-2100 m dpl. Di India, biwa tumbuh di ketinggian > 1500 m dpl, sedangkan di Guatemala, tumbuh dan berbuah dengan baik pada ketinggian antara 900 – 1200 m dpl (Karsinah, dkk, 2008).
Tanaman biwa dapat tumbuh dengan baik pada suhu rata-rata < 15oC, dan masih toleran terhadap suhu rendah sampai -10oC, tetapi buah membeku pada suhu rendah sekitar -3oC. Untuk membangun kebun biwa, suhu musim dingin harus lebih
tinggi dari -3oC dan suhu musim panas dibawah 35oC (Bangun, dkk, 2004; Hussain, 2009).
Di Jepang biwa tumbuh di lereng bukit yang hembusan anginnya baik. Panas yang ekstrim dapat merusak tanaman. Kondisi kering dan angin panas menyebabkan daun hangus. Jika iklim terlalu dingin atau panas dan basah yang berlebihan, tanaman masih dapat tumbuh sebagai tanaman hias tetapi tidak berbuah (Karsinah,
dkk, 2008).
Tanah
Tanaman biwa tumbuh dengan baik pada tanah yang kesuburannya sedang yaitu mulai dari tanah lempung berpasir ringan sampai tanah liat berat, tetapi memerlukan drainase yang baik. Kemasaman tanah yang sesuai untuk tanaman biwa berkisar pada pH 4-7 (Bangun, dkk, 2004).
Perkecambahan
Proses perkecambahan benih merupakan satu rangkaian kompleks dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia (Gardner, dkk, 1991; Heddy, 1994; Sutopo, 2010). Perkecambahan meliputi peristiwa-peristiwa yang berhubungan dengan imbibisi dan absorbsi air, hidrasi jaringan, absorbsi O2 , pengaktifan enzim
dan pencernaan, transpor molekul yang terhidrolisis ke sumbu embrio, peningkatan respirasi dan asimilasi, inisiasi pembelahan dan pembesaran sel dan munculnya embrio (Gardner, dkk, 1991).
Adanya air sangat diperlukan disebabkan bahwa biji-biji tanaman dalam keadaan dehidrasi (hanya mengandung air 10 sampai 20% dari beratnya). Beberapa menit atau beberapa jam setelah absorbsi air lapisan luar biji akan melunak, hal ini
menyebabkan berhidrasinya protoplasma yang kesemuanya menyebabkan benih menggembung dan merentangnya kulit biji. Hidrasi dari jaringan ada hubungannya dengan mulai meningkatnya aktivitas metabolisme yang untuk pertama kali terjadi di dalam akar embrio, meningkatnya metabolisme tercermin pada meningkatnya laju respirasi. Meningkatnya respirasi ada hubungannya dengan tersebar ratanya gula pelarut dalam embrio pada perkecambahan. Pada tahap perkecambahan aktivitas molekul-molekul DNA dan RNA menjadi aktif, demikina juga dengan enzim-enzim yang dibentuk bersama pada saat pembentukan biji mulai melakukan aktivitasnya. Pembentukan enzim-enzim itu sendiri akan berlanjut mengikuti proses-proses setelah proses perkecambahan (Heddy, dkk, 1994).
Fitohormon memulai dan memperantarai proses perkecambahan yang penting. Terdapat bebrapa aktivitas hormon (ZPT) pertumbuhan yang dikenal: (1) Giberelin menggiatkan enzim hidrolitik dalam pencernaan, (2) Sitokinin merangsang pembelahan sel, menghasilkan munculnya akar lembaga dan pucuk lembaga. Perluasan awal pada koleoriza (munculnya ujung akar) terutama karena pembesaran sel, (3) Auxin meningkatkan pertumbuhan karena pembesaran koleoriza, akar lembaga, pucuk lembaga dan aktivasi geotropi (Gardner, dkk, 1991).
Persediaan makanan yang disimpan di dalam kotiledon pada umunya dalam keadaan tidak melarut sebagai polisakarida, sebagai lemak dalam bentuk bulatan dan sebagai butir-butir protein. Endosperm sendiri terdiri dari jaringan-jaringan karbohidrat yang dikelilingi oleh lapisan aleuron (lapisan protein). Pada lapisan aleuron (membran) inilah enzim-enzim penghancur diproduksi (Heddy, dkk, 1994).
maltose (disakarida) dan glukose. Van Overbeck dalam Gardner, dkk (1991) menggambarkan dengan jelas peranan hormon pertumbuhan dalam hidrolisis dan munculnya semai. Beberapa glukose diubah oleh enzim invertase menjadi sukrose, gula yang umunya ditransfor pada tumbuhan.
Lemak dihidrolisis oleh lipase menjadi gliserol dan asam lemak. Asam lemak
didegradasi lebih lanjut oleh peroksidase dan aldehidrogenase dalam oksidasi α, yang
memindahkan atom-atom karbon secara berturut-turut untuk menghasilkan CO2, dan energi tersimpan NADPH. Degradasi asam lemak yang lebih umum adalah dengan
oksidase β, yang memecah asam lemak menjadi satuan-satuan dua karbon (asetil koenzim a) dan ATP (Gardner, dkk, 1994).
Protease memecah ikatan peptida di dalam molekul protein, menghasilkan asam amino sebagai berikut: (1) disintesis kembali menjadi protein baru pada pertumbuhan, (2) transaminasi, pemindahan asam amino ke asam organik, (3)
diaminasi, hidrolisis asam amino menjadi asam organik dan amonia (Gardner, dkk, 1991).
Pada proses perkecambahan, endosperm atau kotiledon bertindak sebagai sumber (source) dan embrio sebagai penerima (sink). Lemak akan dirombak oleh enzim lipase menjadi asam lemak dan gliserol, sedang kedua asam tersebut akan dipakai sebagai bahan pembentuk glukose (bahan bakar respirasi) atau sebgai bahan bakar pertumbuhan. Protein oleh enzim proteolitik diubah menjadi campuran asam amino bebas, yang kemudian akan dipakai sebagai sintesa protein pada sel-sel embrio sebagai hasil perombakan protein, terbentuklah asam amino triftopan dimana asam ini
pada titik tumbuh embrio akan diubah menjadi auxin dan sitokinin yang akan menstimulir pertumbuhan (Heddy, dkk, 1994).
Jaringan pengangkut pada embrio masih sangat sederhana atau belum ada. Itulah sebabnya pengangkutan zat-zat makanan dilakukan melalui proses difusi atau osmosa dari sel satu ke sel yang lain. Sel-sel embrio akan membesar dalam ukuran sedang, sel-sel meristem membagi diri secara mitosis dan kemudian berdiferensiasi. Pertumbuhan pertama kali terjadi pada ujung-ujung tumbuh dari akar, diikuti oleh ujung-ujung tumbuh dari tunas. Proses pembagian sel dan membesarnya tergantung kepada terbentuknya energi dan molekul-molekul tumbuh yang berasal dari jaringan persediaan makanan, seperti molekul-molekul kompleks polisakarida untuk dinding sel. Jadi metabolisme dari sel-sel embrio, dimulai setelah biji mengabsorbsi air, diikuti adanya reaksi-reaksi kimia perombakan yang biasa disebut dengan katabolisme dan diteruskan dengan reaksi-reaksi kimia pembentuk (sintesa) sel-sel komponen untuk pertumbuhan yang biasa disebut dengan anabolisme (Heddy, dkk, 1994).
Sebagian benih tanaman sulit mengabsorbsi air disebabkan oleh impermeabilitas kulit biji baik terhadap air atau gas. Oleh karenanya diperlukan perlakuan pemotongan benih secara horizontal 0,5 mm. Perlakuan pemotongan benih termasuk cara mematahkan dormansi secara skarifikasi. Skarifikasi mencakup cara-cara seperti mengikir, menggosok kulit biji dengan empelas, melubangi kulit biji dengan pisau, menggoncang untuk benih-benih yang memiliki sumbat gabus (Sutopo, 1998).
Peristiwa dimana sistem pertunasan muncul di atas tanah disebut dengan emergence of seedling yang selanjutnya akan diikuti oleh pertumbuhan bibit menjadi tanaman dewasa. Bibit adalah tumbuhan muda yang kebutuhan makanannya masih tergantung pada persediaan makanan yang tersimpan di dalam biji. Pada umumnya yang keluar pertama kali dari kulit biji pada proses perkecambahan adalah radikal yang kemudian diikuti oleh plumula.
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT)
Istilah hormon mula-mula dipakai oleh fisiologi hewan. Ahli-ahli fisiologi tumbuhan sangat dipengaruhi oleh konsep-konsep hormon hewan ini dan mereka mencari zat-zat yang serupa pada tumbuhan. Sifat beberapa zat pada tumbuh-tumbuhan dianggap menyerupai sifat-sifat hormon hewan sehingga meyakinkan mereka untuk memakai nama fitohormon (hormon tumbuhan). Penelitian akhir-akhir ini memungkinkan bahwa model hormon hewan tidak sesuai untuk model hormon tumbuhan. Pada tumbuh-tumbuhan, setiap sel yang aktif bermetabolisme sanggup membuat hormon-hormon tumbuhan pada kondisi tertentu. Tidak demikian pada hewan dimana sekumpulan sel-sel tertentu atau jaringan (kelenjar) berfungsi membuat hormon tersebut (Wattimena, 1988).
Kebanyakan ahli fisiologi tumbuhan mempergunakan istilah zat pengatur tumbuh tanaman daripada istilah hormon tanaman karena istilah tersebut dapat mencakup baik zat-zat endogen maupun eksogen (sintetik) yang dapat mengubah pertumbuhan tanaman. Zat pengatur tumbuh tanaman yang dihasilkan oleh tanaman disebut fitohormon sedangkan yang sintetik disebut zat pengatur tumbuh tanaman sintetik.
Zat pengatur tumbuh, baik endogen maupun eksogen pada dasarnya menghasilkan respons tanaman yang sama misalnya, dua ZPT sintesis 2,4 diklorofenoksi asam asetat (2,4-D) dan pikloram, pengganti asam pikolinat sama efektifnya pada kultur jaringan invitro, auxin sintetik diperlukan karena jaringan dipisahkan dari sumber auxin alami. Perangsang pertumbuhan sintetik, dalam campuran yang tepat, merangsang kalus, diferensiasi organ dan morfogenesis seluruh tanaman dari satu sel parenchyma, misalnya parenchyma dari batang tembakau, akar wortel, atau daun kentang (Gardner, dkk, 1991).
Dikenal 5 golongan fitohormon yaitu: auxin, giberelin, sitokinin, asam absisic, dan etilen. Fitohormon ini terdapat di dalam tanaman dalam berbagai bentuk sehingga sulit untuk mengerti cara kerja fitohormon itu dengan baik selain itu tanaman juga mengandung senyawa-senyawa lain yang turut aktif dalam berbagai proses pertumbuhan dan perkembangan (Wattimena, 1988).
Air seni merupakan hasil ekskresi dari ginjal yang mengandung air, urea, dan produk metabolik yang lain. Di dalamnya terkandung pula berbagai jenis mineral dan hormon yang diekstrak dari makanan yang di cerna di dalam usus. Ada dua jenis hormon yang penting yang dikandung air seni ternak yaitu auksin dan asam giberelin (GA). Kadar auksin beragam dari 161,64 sampai 782,78 ppm sedangkan GA dari 0 sampai 937,88 ppm. Keragaman kadar tersebut paling besar dipengaruhi jenis ternak (Suprijadji dan Prawoto, 1992).
Air seni merupakan sumber ekskresi N yang penting artinya dalam hubungan tanah dengan hewan. Air seni merupakan Sumber unsur N, K, Mg yang penting. Urin sapi merupakan salah satu ZPT alami yang mengandung hormon dari golongan
IAA, Giberilin dan Sitokinin. Secara fisiologis ZPT berfungsi dalam perkembangan dan diferensiasi sel yang dapat memacu pertumbuhan organ-organ tanaman, seperti akar, tunas dan meristem apikal lainnya. Respon ZPT tersebut akan berlangsung pada konsentrasi yang rendah dan bila diberikan dalam konsentrasi yang tinggi maka ZPT tersebut akan bersifat merusak atau penghambat pertumbuhan (During dan
McNaught, 1961). Urin sapi merupakan salah satu ZPT alami yang mengandung hormon dari golongan IAA, Giberilin (GA) dan sitokinin. Secara fisiologis ZPT berfungsi dalam perkembangan dan diferensiasi sel tanaman yang dapat memacu pertumbuhan organ-organ tanaman seperti akar, daun, tunas dan meristem apikal lainnya. (Adrian dan Muniarti, 2007).
Urin sapi merupakan zat pengatur tumbuh jenis auksin. Beberapa keunggulan urin sapi diantaranya mempunyai kandungan unsur hara yang lengkap diantaranya N, P, K, Ca, Fe, Mn, Zn, dan Cu. Pemberian urine sapi dapat memberikan pengaruh pada pertumbuhan akar tanaman. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Suparman, Sunarno dan Sumarko (1990) didapatkan, bahwa auksin alami yang terkandung dalam urine sapi 25 % (Naswir, 2003).
Urin ternak umumnya memiliki kandungan hara yang lebih tinggi dibandingkan kotoran padat, sehingga pada aplikasinya tidak sebanyak penggunaan pupuk organik padat (Novizan, 2002).
Zat perangsang tumbuh atau hormon tumbuh adalah senyawa organik yang dalam konsentrasi rendah (< 1 mm) mampu mendorong, menghambat, atau secara kualitatif merubah pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Moore, 2005).
Dalam urin sapi juga mengandung sejumlah auksin yang berasal dari makanannya berupa tumbuhan, terutama dari ujung tanaman seperti tunas, kuncup daun, kuncup bunga dan lain-lain, dimana tumbuhan tersebut di dalam sistem pencernaannya diolah sedemikian rupa sehingga auksin diserap bersama dengan zat-zat yang ada pada tumbuhan tersebut, karena auksin tidak terurai dalam tubuh, maka auksin dikeluarkan sebagai filtrat bersama-sama dengan urin. Auksin sebagai salah satu hormon tumbuhan bagi tanaman mempunyai peranan terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Dilihat dari segi fisiologi, hormon tumbuh ini berpengaruh tehadap pembelahan sel, pemanjangan sel hingga terjadi pembentukan akar, batang, daun, dahan, ranting, bunga dan buah.
Pupuk kandang (pukan) cair merupakan pupuk berbentuk cair berasal dari kotoran hewan yang masih segar yang bercampur dengan urin hewan atau kotoran hewan yang dilarutkan dalam air dalam perbandingan tertentu. Umumnya urin hewan telah banyak dimanfaatkan oleh petani seperti urin sapi , kerbau, kuda, babi, dan kambing (Hartatik dan Widowati, 2011).
Menurut Prawoto dan Suprijadji (1992) air seni ternak secara terbatas dapat menggantikan fungsi zat pengatur tumbuh sintetis yang diperlukan untuk memacu berakarnya setek kopi. Konsentrasi urin sapi 25% merupakan konsentrasi yang baik menurut Ardian dan Murniati (2007) untuk mendapatkan pertumbuhan setek batang tanaman jarak pagar. Menurut Yunita (2011) urin sapi konsentrasi 25% merupakan sumber auksin terbaik untuk merangsang pertumbuhan akar setek markisa.
Tabel 1. Kadar Hormon Dalam Air Seni Menurut Jenis Ternak dan Lama Penyimpanan ( ppm)
Ternak Penyimpanan, hari (storage, days) Rata-rata
(Cattle) 1 2 3 4 5 6 7 8 (average) Auksin (ppm) Domba 0 20 168 183 151 267 344 418 200 Kambing 0 208 318 372 413 492 369 318 356 Sapi 599 801 870 1289 2433 90 34 145 783 Kerbau 106 181 341 1122 2831 655 674 57 746 Kuda 0 0 0 55 560 260 232 186 162 Asam Giberellin (ppm) Domba 0 72 453 851 583 791 2432 1212 875 Kambing 0 850 943 967 1013 1195 873 725 938 Sapi 5 11 511 676 503 427 368 192 337 Kerbau 73 147 360 766 89 242 115 91 235 Kuda 0 0 0 0 0 0 0 0 0 *Sumber : Supridadji dkk, (1992).
