ANTISIPASI PERUBAHAN IKLIM DENGAN PERAKI

(1)

Seminar Nasional Inovasi Teknologi Pertanian, 2013

ANTISIPASI PERUBAHAN IKLIM DENGAN PERAKITAN VARIETAS

JAGUNG TOLERAN KEKERINGAN DAN GENANGAN

Roy Efendi dan Suwarti Balai Penelitian Tanaman Serealia

ABSTRAK

Perubahan iklim global mengakibatkan pergeseran musim yang mengakibatkan kemungkinan terganggunya praktek budidaya tanaman jagung. Perakitan varietas jagung toleran kekeringan dan genangan menjadi salah satu strategi untuk mengantisipasi dampak perubahan iklim. Cekaman kekeringan dan genangan merupakan dampak dari perubahan iklim yang pada gilirannya akan berdampak terhadap produksi jagung. Beberapa penelitian telah dilakukan oleh Balai Penelitian Tanaman Serealia untuk menghasilkan galur yang akan digunakan untuk perakitan varietas jagung tahan cekaman kekeringan dan genangan. Varietas jagung hibrida yang dihasilkan dan mampu berproduksi tinggi dalam kondisi cekaman kekeringan adalah Bima 3, Bima 7, dan Bima 8. Sedangan varietas jagung komposit adalah Lamuru dan Gumarang. Hasil seleksi plasma nutfah untuk perakitan varietas jagung tahan genangan pada tahun 2013 menghasilkan 7 genotip yang terseleksi tahan cekaman genangan pada fase vegetatif. Korelasi yang nyata antara genotip tahan cekaman kekeringan dengan genotip tahan cekaman genangan membuka peluang untuk merakit varietas jagung yang multi toleran (tahan cekaman kekeringan sekaligus tahan cekaman genangan).

Kata kunci:perubahan iklim global, jagung, cekaman kekeringan, cekaman genangan

PENDAHULUAN

Perubahan iklim global adalah berubahnya kondisi fisik atmosfer bumi antara

lain suhu dan distribusi curah hujan yang membawa dampak luas terhadap berbagai

sektor kehidupan manusia khususnya sektor pertanian. Laporan Intergovenrmental

Panel on Climate Change IPCC menyatakan bahwa selama 157 tahun terakhir

menunjukkan bahwa suhu permukaan bumi mengalami peningkatan sebesar 0,05

o

C/dekade. Selama 25 tahun terakhir peningkatan suhu semakin tajam, yaitu sebesar

0,18 oC/dekade (Las et al. 2009). Peningkatan suhu secara global dikarenakan

meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi sebagai akibat meningkatnya jumlah

emisi gas rumah kaca di atmosfer yang menyerap sinar panas yaitu sinar infra merah

yang dipancarkan oleh bumi.

Hasil analisis global terhadap indeks perubahan iklim, yaitu suatu indeks yang

(2)

Roy Efendi dan Suwarti: Antisipasi Perubahan Iklim ….

menunjukkan bahwa Indonesia akan mengalami peningkatan frekuensi kejadian iklim

ekstrim seperti banjir dan kekeringan pada masa datang. Banjir yang semakin sering

terjadi menyebabkan berkurangnya luas areal panen dan turunnya produksi tanaman

pangan secara siginifikan (Surmainiet al.2008)

Tiga faktor utama yang terkait dengan perubahan iklim global, yang berdampak

terhadap sektor pertanian adalah: 1) perubahan pola hujan, 2) meningkatnya kejadian

iklim ekstrim seperti banjir (La Nina) dan kekeringan (El Nino), dan 3) peningkatan

suhu udara dan permukaan air laut (Salinger 2005). Salah satu sektor yang paling

terpengaruh dengan perubahan iklim adalah sektor pertanian, terutama subsektor

tanaman pangan. Hal ini karena tanaman pangan umumnya merupakan tanaman

semusim yang relatif sensitif terhadap cekaman, terutama kelebihan dan kekurangan

air. Secara teknis, kerentanan sangat berhubungan dengan sistem penggunaan lahan

dan sifat tanah, pola tanam, teknologi pengelolaan tanah, air, dan tanaman, serta

varietas tanaman (Laset al.2009)

Dampak Perubahan Iklim

Peningkatan suhu udara global selama 100 tahun terakhir rata-rata 0,57°C

(Runtunuwu dan Kondoh 2008). Peningkatan suhu menyebabkan terjadinya

peningkatan transpirasi yang selanjutnya menurunkan produktivitas tanaman pangan

(Las et al. 2009), meningkatkan konsumsi air, menurunkan mutu hasil, dan

mendorong berkembangnya hama penyakit tanaman. Berdasarkan hasil simulasi

tanaman, kenaikan suhu sampai 2°C di daerah dataran rendah dapat menurunkan

produksi sampai 40%, sedangkan di dataran sedang dan tinggi penurunan produksi

sekitar 20% (Surmainiet al. 2008). Hasil penelitian Penget al. (2004), setiap kenaikan

suhu minimal 1°C akan menurunkan hasil tanaman padi sebesar 10%. Matthewset al. (1997) menunjukkan bahwa kenaikan suhu 1°C akan menurunkan produksi 5−7%. Penurunan tersebut disebabkan berkurangnya pembentukan sink, lebih pendeknya

periode pertumbuhan, dan meningkatnya respirasi (Matthews and Wassman 2003)

Dampak perubahan iklim terhadap produktivitas (hasil panen) tanaman ternyata

sangat bervariasi antar daerah. Hal ini terjadi karena produktivitas tidak saja dipengaruhi

oleh perubahan iklim tersebut, tetapi juga oleh faktor lain seperti ketersediaan pupuk dan

pestisida tepat waktu, atau sarana irigasi yang mengalami kerusakan sehingga tidak

dapat berfungsi secara optimal (Handokoet al.2008).

(3)

Tabel 2. Perkiraan penurunan hasil jagung pada tahun 2050 akibat peningkatan laju

respirasi tanaman yang disebabkan oleh kenaikan suhu

Provinsi

Jawa Tengah 3,7 3,2 -0,7 -19,9

Yogyakarta 3,2 2,9 -0,6 -18,2

Jawa Barat 5,0 1,6 -0,5 -10,5

Banten 3,0 0,0 0,0 0,0

Pulau lainnya 3,2 1,8 -0,4 -11,7

Rata-rata 3,5

Sumber: Handokoet al. (2008)

Kekeringan pada tanaman jagung menyebabkan penutupan stomata,

penggulungan, senenscence daun, dan degradasi klorofil. Penggulungan daun

disebabkan oleh rendahnya turgiditas sel daun dengan potensial air daun tanaman

mencapai -1.5 MPa. Kekeringan juga dapat menyebabkan pertumbuhan luas daun,

tinggi dan batang menjadi menurun serta organ reproduktif yang terbentuk lebih kecil

dari ukuran normal. Kekeringan yang terjadi pada masa generatif akan mempercepat

waktu panen dan kualitas biji menjadi rendah (Bänzingeret al.2000).

Seleksi kekeringan jagung berdasarkan prosedur CIMMYT dengan perlakuan

cekaman kekeringan saat fase pembungaan atau fase pengisian biji, hasilnya menurun

sekitar 30 - 60% dari hasil pada kondisi optimum. Jika tanaman mengalami kekeringan

pada fase pembungaan sampai masak fisiologis, hasilnya 15 - 30% dari hasil pada

kondisi optimum, sedangkan kekeringan pada masa vegetatif tidak berakibat langsung

terhadap hasil (Bänzingeret al.2000).

Sebagian besar wilayah Asia Tenggara mengalami perubahan pola hujan yang

tidak teratur karena efek pemanasan bumi (Zaidi et al. 2004). Di Indonesia budidaya

sebagian besar dilakukan setelah tanam padi pada akhir musim hujan (April-Juni)

sehingga masih mendapatkan curah hujan yang cukup untuk pertumbuhan awal,

namun pergeseran iklim yang menyebabkan curah hujan tinggi meningkatkan resiko

tergenangnya pertanaman jagung pada fase vegetatif, sehingga dapat mengakibatkan

penurunan produksi.

Genangan air mengakibatkan kondisi anaerobik pada perakaran tanaman,

(4)

terbatasnya ketersediaan O2 pada sekitar perakaran tanaman jagung meyebabkan

tidak stabilnya transpor hara dan air menuju jaringan daun. Proses tersebut dapat

menurunkan potensial air daun yang mengakibatkan menutupnya stomata sehingga

menimbulkan wilting pada tanaman (Bardford and Yang, 1981) dan pada akhirnya

menurunkan hasil.

STRATEGI MENGHADAPI PERUBAHAN IKLIM: PERAKITAN VARIETAS JAGUNG TOLERAN CEKAMAN KEKERINGAN DAN GENANGAN

Ketersedian Plasma Nutfah

Plasma nutfah tanaman jagung merupakan faktor terpenting dalam

menghasilkan varietas unggul. Keragaman yang tinggi menyebabkan ketersediaan

sumber gen yang makin banyak dalam merakit varietas sesuai dengan kebutuhan

pengguna. Keunggulan yang dimiliki varietas lokal seperti ketahanan terhadap

cekaman biotis dan abiotis adalah aset seorang pemulia dalam bekerja sehingga perlu

dilindungi dari kepunahan. Sifat-sifat unik/karakter tanaman sangat diperlukan para

pemulia, karakterisasi dan evaluasi dilakukan guna mengetahui sifat dan manfaat

plasma nutfah sehingga diketahui potensi dan sifat-sifat yang dimiliki agar dapat

dimanfaatkan dalam program pemuliaan. Oleh karena itu untuk mendapatkan varietas

serealia, utamanya jagung yang spesifik sesuai keinginan pengguna diperlukan

dukungan ketersediaan plasma nutfah yang informatif diantaranya melalui penelitian

karakterisasi sifat agronomik, nutrisi dan lain lain. Evaluasi sifat khusus seperti

kekeringan dan genangan perlu diupayakan karena pembentukan varietas jagung.

Balai Penelitian Tanaman Serealia pada tahun 2012 telah memiliki 643 aksesi

plasma nutfah jagung yang diperoleh dari eksplorasi maupun introduksi dari luar negri

(Balitsereal 2012). Beberapa aksesi plasma nutfah jagung telah di evaluasi

toleransinya pada kondisi cekaman kekeringan dan genangan. Hasil evaluasi 98

aksesi plasma nutfah pada kondisi genangan menghasilkan 7 aksesi yang toleran

cekaman genangan pada vase vegetatif. Pen Busi, Pen Koto, Puket Putih 0636, Leleh

Merah 0678, Lokal Dalle 0773, Jalating Mayung 0799, dan Lokal Bengkale 0794

merupakan aksesi-aksesi yang telah teruji toleran terhadap cekaman genangan. Hasil

penelitian Efendi and Azrai (2010) menyatakan bahwa galur MR 14, DTPY-F46-3-9-nB,

dan G18 Seq C2-nB merupakan galur yang medium toleran cekaman kekeringan.

(5)

Varietas Jagung Toleran Cekaman kekeringan

Sumber genetik dari plasma nuftah berperan penting dalam program

pemuliaan. Paliwal (2000) menyatakan bahwa faktor terpenting dalam pembentukan

hibrida adalah pemilihan plasma nutfah pembentuk populasi dasar yang akan

menentukan tersedianya tetua unggul. Beberapa galur seperti MR 14 yang telah

diketahui memiliki daya gabung umum dan medium toleran cekaman kekeringan

digunakan sebagai tetua jantan dari jagung hibrida yang dirakit di Balai Penelitian

Tanaman Serealia.

Tabel 2. Varietas jagung hibrida dan komposit toleran kekeringan.

Varietas Tetua Umur Potensi

hasil Hibrida

Bima 3 Nei 9008 x MR 14 56 hst silking, masak fisiologis 100 hst 10 t/ha Bima 7 Gj11xGj15 47 hst silking, masak fisiologis 89 hst 12 t/ha Bima 8 CML252 x GJ 15 50 hst silking, masak fisiologis 90 hst 11.7 t/ha Komposit

Lamuru 3 Galur GK, 5 galur SWT, GM4, GM 12, GM 15, GM 11, dan SW 3

55 hst silking, masak fisiologis 95 hst 7.5 t/ha Gumarang Disusun dari 20 galur SW2 50 hst silking, masak fisiologis 82 hst 8 t/ha

Sumber :Balisereal (2013)

Hasil penelitian Suwardi and Azrai (2013) menunjukkan calon hibrida hasil

persilangan CY 2 x MR 14 memiliki produksi tinggi baik pada kondisi pemberian air

optimum (10 t/ha) dan cekaman kekeringan (8 t/ha). Calon hibrida tersebut tergolong

(6)

Tabel 3. Produksi beberapa calon varietas jagung hibrida dengan menggunakan tetua MR 14 (medium toleran cekaman kekeringan)

Hbirida Hasil (t/ha) pada kondisi Indeks sensitivitas Air optimum Kekeringan

Keterangan : AT = agak toleran dan P = peka Sumber: Suwardi dan Azrai, 2013

Varietas Jagung Toleran Genangan

Budidaya jagung di Indonesia umumnya dilakukan setelah padi yaitu pada akhir

musim hujan (April-Juni) yang diharapakan masih mendapatkan curah hujan yang

cukup untuk pertumbuhan awal, akan tetapi pergeseran iklim yang menyebabkan

curah hujan tinggi meningkatkan resiko tergenangnya pertanaman jagung yang

mengakibatkan penurunan produksi. Program pemuliaan tanaman jagung di Indonesia

untuk menghasilkan genotip toleran genangan merupakan hal penting dilakukan untuk

menanggapi perubahan iklim yang dapat mengakibatkan resiko tergenangnya

tanaman. Balai Penelitian Tanaman Serealia sedang melakukan program pemuliaan

yang bertujuan merakit varietas jagung toleran cekaman genangan.

Seleksi genotip jagung toleran cekaman genangan dilakukan melalui dua fase

pertumbuhan yaitu seleksi awal pada fase germinasi hingga 20 hst pada skala green

house, dan seleksi tingkat lanjut pada faseknee high(6-7hst). Jagung yang tercekam

genangan akan mengalami defisit oksigen yang mengakibatkan gangguan metabolism

menurunkan penambatan dan reduksi nitrogen, pada taraf cekaman yang

menyebabkan perubahan nyata aktivitas enzim, pembelahan sel juga dihambat,

stomata mulai menutup yang menyebabkan penurunan transpirasi dan fotosintesis

(Salisbury dan Ross 1995) dan berimbas pada penurunan kualitas pertumbuhan

bahkan kematian. Pada beberapa genotip yang toleran, mekanisme fisiologis dan

morfologis merupakan reaksi adaptif untuk tetap bertahan pad kondisi tergenang. Hasil

(7)

penelitian Saab and Martin (1996), menemukan bahwa pada saat tergenang mRNA

1005 berakumulasi di perakaran tanaman jagung yang dikode pada homolog dari

enzim XET (xyloglucan endo translycosylase); sebuah enzim peluruh dinding putatif

yang aktif selama masa perkecambahan, ekspansi perkembangan dan pelunakan

buah. Secara morfologis, pengembangan akar adventif (akar udara) merupakan reaksi

adaptasi untuk tetap mendapatkan pasokan oksigen dari atmosfir. Kemajuan penelitian

tanaman jagung toleran cekaman genangan telah menghasilkan generasi S4 pada

tahun 2012 yang akan di evaluasi lebih lanjut untuk menghasilkan varietas jagung

toleran cekaman genangan air.

PELUANG PERAKITAN VARIETAS JAGUNG TOLERAN MULTI CEKAMAN (CEKAMAN KEKERINGAN DAN GENANGAN)

Pada akhir musim hujan beberapa lahan pertanaman jagung mengalami

genangan pada fase pertumbuhan vegetatif akibat perubahan atau pergesaran pola

hujan dan pada saat musim yang sama pada fase pembungaan sampai pengisian biji

mengalami cekaman kekeringan. Hal tersebut mengakibatkan tanaman jagung

mengalami multi cekaman yaitu cekaman genangan pada fase vegetative dan

kekeringan pada fase generatif. Sehingga kedepan perlu pengambangan jagung yang

adaptif pada multi cekaman.

Hasil penelitian (Zaidi et al. 2008) menyatakan bahwa 58,7% galur toleran

cekaman kekeringan mampu beradaptasi pada kondisi cekaman genangan (Gambar

1). Namun sebaliknya bahwa galur toleran genangan hanya 28,8% yang toleran

cekaman kekeringan (Gambar 2). Hal ini menunjukkan bahwa ada peluang yang besar

bahwa galur atau varietas yang toleran cekaman kekeringan berpeluang adaptif pada

kondisi cekaman genangan. Sehingga ada peluang yang besar untuk merakit jagung

multi toleran yaitu cekaman kekeringan dan genangan.

C

o

n

fi

d

e

n

ti

a

(8)

Hasil (t/ha) pada cekaman genangan

Gambar 1. Hubungan produksi jagung galur yang toleran cekaman kekeringan pada kondisi tercekam genangan.

Gambar 2. Hubungan produksi jagung galur yang toleran genangan pada kondisi cekaman kekeringan

Hasil penelitian Suwarti et al. (2013) yang mengevaluasi toleransi varietas

hibrida Bima 3 pada kondisi cekaman genangan menunjukkan bahwa Bima 3 agak

toleran cekaman genangan. Hal tersebut menunjukkan bahwa hibrida Bima 3 multi

toleran baik pada kondisi cekaman kekeringan dan genangan.

KESIMPULAN

Perubahan iklim sangat berdampak pada sektor pertanian terutama pada

tanaman pangan khususnya jagung. Hasil jagung akan menurun karena kenaikan

suhu, pola curhan hujan yang berubah sehingga tanaman akan mengalami cekaman

Galur toleran genangan

Hasil (t/ha) pada cekaman genangan

(9)

kekeringan atau genangan. Akibat pola hujan yang berubah tanaman jagung dapat

mengalami multi cekaman pada periode hidupnya yaitu cekaman genangan dan

kekeringan. Strategi mengantisipasi perumahan iklim dalam budidaya jagung salah

satunya adalah merakit varietas jagung yang toleran cekaman kekeringan dan

genangan dimana produksinya masih menguntungkan walaupun telah mengalami

cekaman kekeringan atau genangan. Keragaman plasma nutfah jagung yang telah

dimiliki Balai Penelitian Tanaman Serealia memiliki peluang besar untuk merakit

jagung yang multi toleran yaitu toleran cekaman genangan dan kekeringan.

DAFTAR PUSTAKA

Baettig M.B., Wild M., Imboden D.M. (2007) A climate change index: where climate change may be most prominent in the 21st century. Geophys. Res. Lett. 34(6).

Balisereal. (2013) Data Base Varietas Jagung, Balai Penelitian Tanaman Serealia, Balitsereal. diakses 13 Feb 2014. http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/ind/ index.php?option=com_ content&view=category&id=44:database-varietas-jagung&Itemid=92&layout=default

Balitsereal. (2012) Highlight Balai Penelitian Tanaman Serealia, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Balai Penelitian Tanaman Serealia, Maros. pp. 51.

Bänzinger M., Edmeades G.O., Beck D., Bellon M. (2000) Breeding for Drought and Nitrogen Stress Tolerance in Maize: From Theory to Practice, CIMMYT., Mexico, D.F. pp. 68.

Efendi R., Azrai M. (2010) Tanggap genotipe jagung terhadap cekaman kekeringan: peranan akar. Jurnal Penelitian Pertanian Tanaman Pangan 29(1):1-10.

Handoko I., Sugiarto Y., Syaukat Y. (2008) Keterkaitan Perubahan Iklim dan Produksi Pangan Strategis :Telaah kebijakan independen dalam bidang perdagangan dan pembangunan. , SEAMEO BIOTROP for Kemitraan partnership.

Las I., Surmaini E., Ruskandar A. (2009) Antisipasi Perubahan Iklim: Inovasi Teknologi dan Arah Penelitian Padi di Indonesia. , Prosiding Seminar Nasional Padi 2008. , Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Balitbang Pertanian. Departemen Pertanian. . pp. 55-72.

Matthews R.B., Kropff M.J., Horie T., Bachelet D. (1997) Simulating the impact of climate change on rice production in Asia and evaluating options for adoption. . Agric. Syst. 54:399−425.

Matthews R.B., Wassman R. (2003) Modelling the impact of climate change and methane reduction on rice production: A review. . Eur. J. Agron. 19:573−598.

(10)

Saab I.N., and Martin M. Sachs. (1996) Flooding-induced Xyloglucan Endotransglycosylase Homolog in Maize is Responsive to Ethylene and Associated with Aerenchyma. Plant Physiol. 112:385-391.

Salinger M.J. ( 2005) Climate variability and change: past, present, and future over view. Climate Change 70:9−29.

Salisbury F.B., Ross C.W. (1995) Fisiologi Tumbuhan. Jilid 3. Terjemahan D. R. Lukman dan Sumaryono. Penerbit ITB Bandung.

Surmaini E., Rakman, Boer R. (2008) Dampak perubahan iklim terhadap produksi padi: Studi kasus pada daerah dengan tiga ketinggian berbeda. Prosiding Seminar Nasional dan Dialog Sumberdaya Lahan Per¬tanian. Balai Besar Penelitian dan Pengem¬bangan Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor.

Suwardi, Azrai M. (2013) Pengaruh cekaman kekeringan genotipe jagung terhadap karakter hasil dan komponen hasil, Seminar Nasional Serealia.Meningkatkan Peran Penelitian Serealia Menuju Pertanian Berkelanjutan Bioindustri, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Balai Penelitian Tanaman Serealia, Maros, Sulawesi selatan. pp. 149-157.

Suwarti, Efendi R., Azrai M., Thahir N. (2013) Pertumbuhan, hasil dan indeks sensitivitas tanaman jagung terhadap cekaman genangan air, Seminar Nasional Serealia.Meningkatkan Peran Penelitian Serealia Menuju Pertanian Berkelanjutan Bioindustri, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Balai Penelitian Tanaman Serealia, Maros, Sulawesi Selatan. pp. 181-192.

Zaidi P.H., Yadav M., Singh D.K., Singh R.P. (2008) Relationship between drought and excess moisture tolerance in tropical maize (Zea maysL.). Australian Journal of Crop Science 1(3):78-96