Seminar Nasional dalam Rangka Dies Natalis ke-45 UNS Tahun 2021
“Membangun Sinergi antar Perguruan Tinggi dan Industri Pertanian dalam
Rangka Implementasi Merdeka Belajar Kampus Merdeka”
Varietas Jagung Tahan Cekaman Kemasaman Berdaya Hasil Tinggi Untuk
Budidaya di Lahan Gambut
Hidayat
Fakultas Pertanian Universitas Tanjungpura, Jl. Prof. Dr. Hadari Nawawi, Pontianak 78124
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk merakit genotipe jagung menjadi varietas yang tahan cekaman kemasaman sehingga dapat dimanfaatkan untuk budidaya di lahan gambut. Berbagai penelitian dan perakitan varietas telah dilakukan namun untuk varietas tahan cekaman kemasaman belum dilakukan, penelusuran paten tentang varietas tahan cekaman kemasaman telah dilakukan ternyata belum ada paten untuk itu. Penelitian Tahun I :biji jagung F11 ditanam pada dua lokasi
yaitu Rasau Jaya I tipe luapan C (pH 3,5) dengan kematangan gambut safrist pH 4,1 dan Rasau Jaya III dengan tipe luapan B dengan pH 4,0 pada musim kemarau. Penelitian Tahun II : biji F11 tersebut ditanam pada dua lokasi dan dua musim tanam pada lokasi. Di dua lingkungan dan
dua musim tanam, masing-masing menggunakan rancangan acak kelompok lengkap dengan 12 perlakuan yaitu 12 galur terpilih dan 1 varietas kontrol (varietas Arjuna) dengan lima ulangan (kelompok) pada setiap lingkungan. Data penelitian tahun I dan II baru dapat dianalisis varians gabungan, sehingga akan didapatkan varietas adaptif dan stabil, yang tahan cekaman kemasaman dan berdaya hasil tinggi. Hasil penelitian menunjukkan terjadi interaksi genotipe x lingkungan pada semua genotipe jagung yang ditanam, genotipe X dan Y beradapatasi umum dan relative stabil untuk semua lingkungan, terdapat beberapa genotipe yang mampu beraptasi khusus pada lingkungan tertentu, genotipe N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X dan Y berdaptasi pada lingkungan Rasau Jaya I dan III, serta genotipe K, L, dan M hanya berdaptasi pada lingkungan Rasau Jaya I untuk musim tanam II.
Pendahuluan
Usaha intensifikasi menghadapi beberapa kendala antara lain ketersediaan lahan subur yang semakin menyusut akibat persaingan antara sektor pertanian dengan non pertanian yang semakin tajam disamping pelandaian hasil (leveling off). Penyusutan ini per tahunnya diperkirakan sebesar 1 persen atau sekitar 50.000 ha sejak tahun 1981 sampai tahun 1989 (Toemari 1989). Perluasan areal pertanian diarahkan keluar jawa akan menghadapi kondisi lahan marginal dan cekaman lingkungan.
Lingkungan yang mencekam merupakan suatu faktor lingkungan yang potensial tidak menguntungkan bagi kehidupan makhluk pada umum-nya (Levitt, 1980). Pada umumnya cekaman lingkungan dikelompokkan menjadi 2 yaitu : (1). Cekaman Biotik terdiri dari: a) kompetisi intra spesies dan antar spesies, b) infeksi oleh hama dan penyakit. (2). Cekaman abiotik berupa a) suhu (tinggi dan rendah), b) air (kelebihan dan kekurangan), c) radiasi (ultraviolet, infra merah, cahaya terlihat, dan radiasi yang mengionisasi), d) kimiawi (garam, gas, dan pestisida), e) angin, dan f) suara. Cekaman lingkungan pada lahan gambut dapat berupa kemasaman tanah (pH < 5,0 ), kelebihan air (tinggi genangan), pirit, dan salinitas. Daerah-daerah seperti ini banyak terdapat di luar pulau Jawa.
Usaha untuk meningkatkan produktivitas lahan gambut dapat dilakukan melalui perbaikan kesuburan tanah dengan melakukan pemupukan dan pembenahan tanah (pengapuran) dan usaha lainnya seperti pemberian abu, sisa pembakaran, limbah pabrik pengolah kayu, abu janjang (sisa tandan sawit), abu vulkanik, dan lumpur laut.
Upaya seperti ini akan memerlukan biaya yang besar dan input material yang sangat besar pula (misalnya untuk menaikkan pH tanah satu aras diperlukan berat kapur ton/ha) sehingga kurang efisien, salah alternatif yang ditawarkan adalah pencarian dan perakitan varietas yang tahan dan cocok pada lingkungan setempat perlu mendapat perhatian. Faktor genetik juga sangat menentukan pertumbuhan dan hasil yang optimum selain faktor lingkungan, sehingga untuk mendukung pertumbuhan tanaman diperlukan benih yang baik serta jarak tanam dan pemupukan yang seimbang.
Tanah gambut diartikan sebagai material atau bahan organik yang tertimbun secara alami dalam keadaan basah berlebihan, bersifat tidak mampat dan sedikit mengalami perombakan (Noor, 2001). Tanah gambut terdiri dari timbunan bahan organik yang umumnya masih belum melapuk sempurna, dengan kandungan bahan organik yang mencapai 80% lebih (Sarief, 1986). Berdasarkan ketinggian luapan air pada saat pasang, lahan pasang surut dibagi dalam empat tipe ( Wijaya-Adhi dkk, 1992) yaitu :
a) Tipe A, tipe lahan yang selalu terluapi air pasang, baik pasang besar maupun pasang kecil b) Tipe B, tipe lahan yang hanya terluapi oleh pasang besar
c) Tipe C, tipe lahan yang tidak pernah terluapi walaupun pasang besar. Air pasang mempengaruhi secara tidak langsung dan air tanah dekat dengan permukaan tanah <50 cm d) Tipe D, tipe lahan yang tidak terluapi air pasang dan air tanah lebih dalam dari 50 cm dari
permukaan tanah.
Interaksi genotipe x lingkungan telah banyak dikaji antara lain oleh Yates dan Cochran (1938 dalam Luthra dan Singh, 1974), Finlay dan Wilkinson (1963), Rowe dan Andrew (1964
dalam Freeman dan Perkins,1971), Eberhart dan Russell (1966), Breese dan Baker (1969 dalam Luthra dan Singh, 1974), serta Freeman dan Perkins (1971). Menurut Allard dan Bradsaw (1964), interaksi genotipe x lingkungan tersebut bersifat kompleks karena bervariasinya komponen-komponen faktor ling-kungan. Faktor lingkungan dapat dibagi dua, yaitu komponen-komponen faktor ling-kungan yang dapat diperkirakan seperti tipe tanah, panjang hari, dan faktor lingkung-an yang tidak dapat diperkirakan seperti distribusi hujan, jumlah curah hujan, dan perubahan suhu.
Menurut Yang dan Baker (1991), interaksi genotipe x lingkungan sering dilukiskan sebagai perbedaan yang tidak tetap diantara genotipe-genotipe yang ditanam dalam satu lingkungan ke lingkungan yang lain. Macam interaksi tersebut penting diketahui karena dapat menghambat kemajuan seleksi dan sering meng-ganggu dalam pemilihan varietas-varietas unggul dalam suatu pengujian varietas (Eberhart dan Russell, 1966) dan seringkali menyulitkan pengambilan kesimpulan secara sahih dari suatu percobaan varietas yang dilakukan pada kisaran lingkungan yang luas (Nasrullah,1981). Apabila ada dua genotipe diuji pada dua lingkungan maka akan didapatkan tiga macam bentuk garis tanggapan genotipe tersebut yaitu: a) Tidak terjadi interaksi genotipe x lingkungan yaitu kedua garis tanggapan sejajar sehingga
kedua genotipe tersebut mempunyai tanggapan yang sama terhadap lingkungan.
b) Terjadi interaksi genotipe x lingkungan bersifat kuantitatif (non cross over interaction) dimana kedua garis tidak sejajar dan tidak berpotongan pada kisaran lingkungan yang disimak. Interaksi kuantitatif ini merupakan interaksi genotipe x lingkungan yang tidak disertai perubahan peringkat (Gail dan Simon, 1985).
c) Terjadi interaksi kualitatif (cross over interaction) yaitu kedua garis tang-gapan berpotongan dan terjadi perubahan peringkat dalam kisaran lingkungan yang disimak (Azzalini dan Cox 1984; Baker 1988; Virk dan Mangat,1991).
Adaptabilitas adalah kemampuan tanaman untuk menyesuaikan diri terhadap berbagai kondisi lingkungan pertumbuhannya. Biasanya kemampuan penyesuaian diri tanaman introduksi (baru) terhadap lingkungan belum diketahui sehingga diperlukan pengukuran daya adaptasi (Sadjad, 1993). Ukuran dasar adaptabilitas adalah besar-kecilnya interaksi genotipe x lingkung-an. Namun dengan analisis interaksi sering belum dapat digambarkan dengan baik tentang tanggapan yang dinamis suatu genotipe pada lingkungan yang berbeda-beda. Apalagi bila genotipe yang diuji banyak, maka peringkat masing-masing genotipe akan berubah-ubah dari lingkungan ke lingkungan dan dari musim ke musim sehingga menyulitkan penafsiran (Soemartono dan Nasrullah,1988).
Ditambahkan oleh Soemartono dan Nasrullah (1988) berdasarkan tang-gapannya terhadap lingkungan genotipe dikelompokkan menjadi dua kelompok. Kelompok pertama adalah kelompok yang menunjukkan kemampuan adaptasi pada lingkungan luas, berarti interaksi genotipe x lingkungannya kecil. Kelompok yang kedua yaitu kemampuan adaptasinya sempit atau beradaptasi secara khusus dan berperagaan baik pada suatu lingkungan tetapi berperagaan jelek pada lingkungan yang berbeda, berarti interaksi genotipe x lingkungannya besar.
Stabilitas ialah kemampuan tanaman untuk mempertahankan daya hasil terhadap perubahan lingkungan pada wilayah kisaran pertumbuhan tertentu. Stabilitas ini dapat bersifat dinamik artinya selalu berubah berdasarkan kisaran tertentu pada lingkungan yang berbeda. Sedangkan stabilitas statis ialah kondisi dimana daya hasil suatu genotipe selalu tetap pada berbagai lingkungan. Beberapa pemulia tanaman mengukur stabilitas dengan beberapa parameter.
Belum tentu satu galur harapan baik pada satu lokasi dan musim tertentu akan baik pada lokasi lain dan musim yang berbeda, pencarian galur-galur mana yang baik dan pemisahan/seleksi galur yang jelek menjadi sangat penting dilakukan. Seleksi ini dapat dilihat manakala dilakukan uji multilokasi. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan beberapa genotipe yang adaptif dan mempunyai stabilitas genetik tinggi dan berdaya hasil tinggi sehingga dapat dirilis/dilepas sebagai varietas baru.
Metodologi
Penelitian telah dilakukan di lahan gambut dengan beberapa tingkat kematangan (hemis-safrist) dan variasi tingkat kemasaman ( pH awal 3,5) dengan ketebalan gambut 3-4 m. Lokasi penelitian di desa Rasau Jaya I dan desa Rasau Jaya III pada musim kemarau, lokasi penelitian terletak di kabupaten Kubu Raya Waktu penelitian selama enam bulan per perioe penelitian sejak persiapan sampai panen, sehingga secara keseluruhan memerlukan waktu 24 bulan.
Bahan penelitian berupa 12 nomor galur jagung terpilih yaitu generasi kesebelas (F11)
hasil seleksi pada siklus seleksi jagung, herbisida, pupuk kandang kotoran ayam, pupuk NPK, tali rafia, plastik, kantong kertas, dan karung plastik.
Alat yang dipergunakan berupa alat bercocok tanam seperti cangkul, parang, tugal, ember, karung plastik, cutter, gunting stek, gunting, dan sebagainya. Benih jagung (F11) ini
selanjutnya dilakukan uji multi lokasi dengan menanam pada dua lingkungan gambut yang berbeda tingkat kemasamannya dan kematangannya pada musim kemarau. Di dua lingkungan
dan dua musim tanam, masing-masing menggunakan rancangan acak kelompok lengkap dengan 12 perlakuan yaitu 12 galur terpilih dan 1 varietas kontrol (varietas Arjuna) dengan lima ulangan (kelompok) pada setiap lingkungan
Perlakuan dan kode perlakuan sebagai berikut : A= Arjuna; B = F11-(SM-1-22)-
89-54-66-77-55; C = F11-(SM-2-32)-86-81-39-82-99; D= F11-(SM-3-16)-96-91-56-100-75; E = F11 -(SM-4-32)-37-67-41-70-45; F = F11-(SM-5-74)-38-31-39-42-41; G= F11 -(SM-6-77)-70-82-44-19-17; H = F11-(SM-7-59)-51-13-45-47-4; I = F11-(SM-8-40)-39-75-24-10-74; J = F11 -(SM-9-54)-70-73-80-77-37; K = F11-(SM-10-72)-99-30-88-66-21; L = F11 -(SM-11-63)-53-58-73-38-50; M = F11-(SM-12-64)-42-14-32-6-44; N= F11-(SM-15-8-6)-68-64-32-26-53; O= F11 -(SM-9-70-82)-21-13-51-2-43; P= F11-(SM-27-95-19)-41-27-45-48-74; Q = F11 -(SM-64-2-73)-69-93-30-20-96; R = F11-(SM-55-84-95)-98-69-27-23-30; S= F11-(SM-98-95-51)-76-2-35-36-8; T= F7-(SM-63-25-70)-38-67-35-40-53; U= F11-(SM-1-66-11)-86-15-4-66-24; V = F11 -(SM-83-49-27)-64-27-50-73-87; W= F11-(SM-21-25-1)-65-86-76-37-83; X = F11 -(SM-87-99-75)-85-77-50-6-69; dan Y = F11-(SM-27-67-16)-70-12-76-19-59.
Setiap set percobaan terdiri dari 125 petak percobaan yang diletakan secara acak, luas petak percobaan adalah 3 m x 5m dan diamati (dipanen ) 2,5 m x 2,5m. Variabel yang diamati adalah berupa gejala keracunan, tinggi tanaman (cm), umur berbunga (hari), umur keluar rambut pada bunga betina (hari), bobot 1000 biji, panjang tongkol, bobot panen/petak (kg). Variabel pendukung lainnya berupa serangan hama penyakit, dan data cuaca selama penelitian. Data yang diperoleh selanjutnya dianalisis interaksi genotipe x lingkungan.
Analisis interaksi genotipe x lingkungan untuk mendeteksi stabilitas dan adaptabilitas genotipe yang dihasilkan dengan menggunakan metode Eberhart dan Rusell, analisis varians gabungan untuk dua lokasi/lingkungan (dua lokasi pada dan dan tiga musim tanam. Penilaian adaptabilitas dilakukan berdasarkan perbandingan rata-rata genotipe pada setiap lingkungan dan musim dengan rata-rata umum
Hasil dan Pembahasan
Hasil penelitian untuk masing-masing lingkungan dan musim tanam dianalisis varians setelah data dianalisis varians pada masing-masing lingkungan dilakukan análisis varians gabungan yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Analisis Varians Gabungan pada Dua Lingkungan dan Tiga Musim Tanam SV db JK KT Fhit F 0.05 Lingkungan 2 3110615.94 1555307.97 15.07* 3,04 Kel/lingk 12 2996964.29 249747.024 2.42* 1,80 Genotipe 24 65339214.8 2722467.28 26.38* 1,57 G x E 48 1446035470 30125739 291.91* 1,42 Sesatan 288 29721848.8 103200.864 Total 374 383198566 KK(%) 8.14
Berdasarkan analisis varaians gabungan pada Tabel 1, ternyata antar genotipe terdapat perbedaan yang nyata. Disamping itu pula terjadi/terdapat interaksi genotype x lingkungan. Lingkungan penelitian memenag menujukkan perbedan baik dari kandungan hara, tingkat kematangan gambut dan musim yang bervariasi.
Tabel 2. Peringkat Rata-rata Berat Panen per Petak pada Dua Lingkungan dan Tiga Musim Tanam
Genotipe Rasau Jaya I MT I Prk
Rasau Jaya III
MT I Prk Rasau Jaya I MT II Prk A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y 834* 946* 1042* 1068* 1118* 1132* 1162* 1172* 1174* 1176* 1182* 1214* 1236* 1242* 1289* 1310* 1344* 1354* 1360* 1402* 1450* 1588* 1624* 1626* 1660* 18 21 5 4 10 8 17 15 12 1 6 7 19 20 23 25 23 24 22 16 11 3 9 14 13 106.51 236.05 244.71 283.80 363.70 375.51 378.65 406.23 438.56 442.55 454.12 456.03 488.47 501.64 516.8 520.70 541.44 541.75 576.59 580.54 581.92 605.71 620.16 851.52* 964.79* 1 18 17 8 25 3 24 20 21 12 4 13 5 23 7 9 19 6 2 22 11 10 15 14 16 257.5 297.5 298 386 386 470 482 488 496.67 528 552 556 595 603 662 668 671 679 680 706 778* 787.5* 796* 820* 820* 9 24 16 19 20 25 15 14 8 12 17 6 3 4 23 21 22 5 2 10 7 18 13 11 1 Total 30045 11113.67 13643.17 Rata-rata 1201.8 444.55 545.73 Rata-rata Umum 730.691093
Penilaian genotipe pada masing-masing lingkungan dan musim tanam dengan cara membuat peringkat pada masing-masing lingkungan dan musim tanam, melakukan perbandingan dengan rata-ratanya dan rata-rata umum untuk semua lingkungan dan musim tanam. Hasil analisis disajikan pada Tabel 2.
Berdasarkan peringkat pada Tabel 2, terlihat genotipe B, G, H, Q, U, dan X relative stabil untuk dua lingkungan dan tiga musim tanam. Stablitas yang terlihat adalah sabilitas dinamik. Terdapatnya variasi peringkat ini disebabkan terjadinya interaksi genotipe x lingkungan, dinama faktor lingkungan sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman.
Di lingkungan Rasau Jaya I musim tanam I, saat periode penanaman musim kemarau, sehingga suhu udara relative tinggi dan curah hujan kurang, namun pada akhir penelitian yaitu periode pengisian biji mulai turun hujan, sehingga pertumbuhan tetap baik. Perbedaan hasil antara lingkungan Rasau Jaya I musim tanam I dan Rasau Jaya III pada musim tanam I, disebabkan karena faktor lingkungan yaitu kesuburan tanah, tingkat kemasaman (pH) dan tipe luapan pasang surut, dimana Rasau Jaya I tipe C dan Rasau Jaya III tipe B.
Bila dilihat daya hasil yaitu berat panen per petak, terlihat genotipe X dan Y beradaptasi umum untuk ketiga lingkungan karena hasilnya berda di atas rata-rata umum. Namun jika dilihat per lingkungan dibandingkan dengan rata-rata per lingkungan, maka untuk lingkungan Rasau Jaya I musim tanam I semua genotipe beradapatasi khusus untuk lingkungan tersebut.
Di lingkungan Rasau Jaya III pada musim tanam I, genotipe N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X dan Y beradaptasi baik pada lingkungan tersebut. Genotipe K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X dan Y beradaptasi baik pada lingkungan Rasau Jaya I musim tanam II. Secara keseluruhan lingkungan pertumbuhan Rasau Jaya I, relative cocok untuk pertumbuhan tanaman jagung dikarenakan factor cekaman lingkungannya masih dapat diatasi oleh genotipe jagung yang di tanam. Lingkungan Rasau Jaya III, faktor cekaman yan dominan adalah kemasaman dan hama berupa tikus yang menggangu pada awal pertumbuhan (fase perkecambahan) dan saat buah akan di panen.
Kesimpulan
Terjadi interaksi genotipe x lingkungan pada semua genotipe jagung yang ditanam. Genotipe X dan Y beradapatasi umum dan relative stabil untuk semua lingkungan. Terdapat beberapa genotipe yang mampu beraptasi khusus pada lingkungan tertentu, genotipe N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X dan Y berdaptasi pada lingkungan Rasau Jaya I dan III. Genotipe K, L, dan M hanya berdaptasi pada lingkungan Rasau Jaya I untuk musim tanam II.
Ucapan Terima Kasih
Terima kasih kepada Ditlitabmas Dirjen Dikti yang telah memberikan biaya penelitian melalui skim hibah Strategis Nasional, dan berbagai pihak yang terlibat dalam kegiatan penelitian ini.
Daftar Pustaka
Azzalini, A. & Cox, D.R. (1984). Two test associated with analysis of variance. J. R. Statistic.
Soc. B 46. 2:335-343.
Baihaki, A., Stucker, R. E., & Lambert J. W. (1976). Association of genotype x environment interaction with performance level of soybean lines in preliminary yield tests. Crop Sci. 16 : 718 – 721.
Bilbro, J.D. & Ray, L.L (1976). Environmental stability and adaptation of several cotton cultivars. Crop Sci 16: 821-824.
Brennan, P.S. & Byth D. E . (1979). Genotype x environmental interaction for wheat yields and selection for widely adapted wheat genotypes. Aust. J. Agric. Res. 30: 221-232. Buckman, H.O & Brady, N.C. (1982). Ilmu Tanah. Bharata Karya Aksara. Jakarta.
Christiansen, M. N. & Lewis, C. F. (1982). Breeding plants for less favorable environments. John Wiley & Sons. New York. 459 p.
Eberhart, S.A. & W.A.Russel. (1966). Stability Parameters for Comparing Varieties. Crop Sci. 6: 34-41.
Finlay, K.W. & Wilkinson G. N. (1963). The analysis of adaptation in a plant breeding programme. Aust. J. Agric. Res. 14: 742-754.
Freeman, G.H. & J. M.Perkins. (1971). Environmental and genotype-environment component of variability. Heredity 27: 15-23.
Gail, M. & Simon. R. (1985). Testing for qualitative interactions between treatment effects and patient subsets. Biometric 41 :361-372.
Hakim, N.M.Y. Nyakpa, A.M. Lubis, S.G. Nugroho, MR. Saul, M.H. Diha, BH.Go,. & H.H.Bailey. (1986). Dasar-dasar Ilmu Tanah. Universitas Lampung.
Kang, M.S. & D.P. Gorman. (1989). Genotype x environment interaction in maize. Agron. J. 81: 662-664.
Levitt, J. (1980). Responses of Plants to Environmental Stresses. Vol. II : Water, Radiation, Salt, and Other Stresses. Academic Press. New York. 607 p.
Lin, C. S., M.R. Binns, & L.P. Lefkovich. (1986). Stability analysis: where do we stand ?. Crop Sci. 26: 894-899.
Nasrullah. (1981). A Modified procedure for indentifying varietal stability. Agric. Sci. 3(4): 153-159.
Noor, M. (2001). Pertanian Lahan Gambut Potensi dan Kendala. Kanisius. Yogyakarta: 174 h. Purwono, dan Hartono. (2005). Bertanam Jagung Unggul. Penebar Swadaya. Jakarta: 67 h.
Soemartono & Nasrullah. (1988). Genetika Kuantitatif. PAU Bioteknologi.UGM.171p. Toemari, D. (1990). Kebijakan pemerintah dalam pengelolaan sumber daya tanah dan air.
Makalah Budidaya Pertanian untuk Menghadapi Penggunaan Lahan dan Air antara Pertanian dan Bukan Pertanian. Makalah Acara Dies Natalis Fakultas Pertanian UGM. Yogyakarta. 17 h.
Virk, D.S. & B.K. Mangat. (1991). Detection of cross over genotyoe x environment interaction in pearl millet. Euphytica 52: 193-199.
