_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
1
PENGARUH INTENSITAS CAHAYA MERAH 680 nm TERHADAP LAJU PERTUMBUHAN DAN KADAR KLOROFIL-a PADA FASE PEMBIBITAN TANAMAN
TOMAT
Hery Suyanto, Tri Lina Abriana, Ni Nyoman Rupiasih, Putu Widyatmika
Jurusan Fiska, FMIPA, Universitas Udayana, Jl. Kampus Bukit Jimbaran, Kuta, Badung, Bali
Email : hery6@yahoo.com
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh intensitas cahaya merah (680 nm) terhadap kadar klorofil-a dan laju pertumbuhan pada fase pembibitan tanaman tomat. Intensitas yang digunakan mulai dari 1000 lux sampai 2000 lux dan pengambilan data dilakukan pada hari ke-0 sampai hari ke-8. Parameter pengamatan meliputi laju pertumbuhan, persentase tumbuh dan kadar klorofil-a tanaman tomat. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa laju pertumbuhan tanaman tomat sangat dipengaruhi oleh besar intensitas penyinaran cahaya merah dan nilai optimal tercapai pada intensitas 1750 lux yaitu 1,52 cm/hari. Hasil ini didukung oleh kadar klorofil-a dan persentase tumbuh, yang masing-masing besarnya 9,79 mg/L dan 93,33 %.
Kata kunci: intensitas cahaya, cahaya merah 680 nm, tanaman tomat, fase pembibitan, laju pertumbuhan, klorofil-a,
INFLUENCE OF LIGHT INTENSITIES 680 nm ON GROWTH RATE AND CHLOROPHYLL-a CONCENTRATION ON TOMATO GERMINATION PHASE
Hery Suyanto, Tri Lina Abriana, Ni Nyoman Rupiasih, Putu Widyatmika
Jurusan Fiska, FMIPA, Universitas Udayana, Jl. Kampus Bukit Jimbaran, Kuta, Badung, Bali
Email : hery6@yahoo.com ABSTRACT
An investigation of influence of light intensities 680 nm on growth rate and characteristics of chlorophyll-a on tomato germination phase (0 – 8th day) has been done. The intensities used in this study were 1000 lux until 2000 lux. The observation showed that the growth rate is mostly influenced by the intensity of light with wavelength of 680 nm. On germination phase of the tomato plant, irradiation with intensity of 1750 lux has the greatest growth rate compared to other intensities, even greater than the germination under direct sunlight (or in the wild). The average growth rate obtained was approximately 1.52 cm/day. This fact is also strengthened by the data of chlorophyll–a concentration and the percentage of living plants that were 9.79 mg/l and 93.33 % respectively.
Keywords : intensity of light, light 680 nm, tomato plant, germination phase, growth rate, chlorophyll-a,
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
2
PENDAHULUANFotosintesis merupakan suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan untuk memperoleh nutrisi. Proses ini menggunakan karbondioksida dan air untuk menghasilkan karbohidrat dan oksigen. Untuk menjalankan proses ini diperlukan energi cahaya.
Fotosintesis pada tumbuhan dapat terjadi karena adanya pigmen klorofil yang berfungsi untuk menangkap cahaya. Klorofil terdapat di dalam organel yang disebut kloroplas. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Jumlah penyerapan cahaya oleh klorofil tidak sama pada semua panjang gelombang karena klorofil mengandung beberapa pigmen seperti klorofil-a terutama menyerap cahaya biru-violet (400-500 nm) dan merah (650–700 nm) serta klorofil-b yang menyerap cahaya biru dan oranye (600-650 nm)1 . Klorofil-a berperan langsung dalam reaksi terang (reaksi yang membutuhkan cahaya) sedangkan klorofil-b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Suyanto H2 , diketahui bahwa panjang gelombang merah (680 nm) merupakan panjang gelombang yang paling efektif untuk pertumbuhan tanaman tomat fase pembibitan dibandingkan dengan panjang gelombang lainnya. Dalam penelitian tersebut variabel cahaya yang diamati hanya panjang gelombang. Sedangkan secara teoritik, faktor yang juga mempengaruhi laju fotosintesis adalah energi atau intensitas cahaya.
Berdasarkan uraian tersebut, maka pada penelitian ini telah dilakukan penelitian tentang laju pertumbuhan dan kadar klorofil-a tanaman tomat pada fase pembibitan sebagai fungsi intensitas cahaya merah (680 nm). Pemilihan tanaman tomat sebagai objek, karena tomat merupakan tanaman yang berumur pendek dan cepat panen. Selain itu, tomat adalah salah satu jenis makanan yang sangat bermanfaat bagi kesehatan.
TEORI
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Berikut persamaan reaksi fotosintesis yang menghasilkan glukosa:3
6H2O + 6CO2 + cahaya C6H12O6 (glukosa) + 6O2 (1) Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat- pusat reaksi. Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi (fotosistem) yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem II terdiri dari molekul-molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nm, sedangkan fotosistem I menyerap
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
3
cahaya dengan panjang gelombang 700 nm. Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis.
Berikut adalah beberapa faktor yang mempengaruhi atau menentukan laju fotosintesis:3 1. Intensitas cahaya
Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya yang diserap oleh tumbuhan. Pada batas- batas tertentu, semakin tinggi intensitas cahaya maka semakin banyak energi cahaya yang diserap oleh klorofil, sehingga laju fotosintesis meningkat. Tetapi, apabila intensitas cahaya terlalu tinggi fotosintesis akan menurun dan bahkan berhenti. Misalnya, tumbuhan di bawah cahaya matahari yang terlalu terik, stomata menutup dan persediaan karbondioksida menurun.
Selain itu cahaya matahari yang mengandung cahaya ultraviolet dengan intensitas tinggi akan dapat merusak klorofil.
2. Konsentrasi karbondioksida
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 fotosintesis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
4. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbondioksida sehingga mangurangi 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 pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
EKSPERIMEN
Langkah-langkah penelitian seperti ditabelkan pada diagram alur gambar 1. Benih yang digunakan tidak disiapkan sendiri melainkan diperoleh dari supplier atau toko khusus tempat penjualan benih. Jenis tomat yang digunakan adalah Permata F1 Cap Panah Merah. Media tanam yang digunakan adalah campuran tanah, pupuk kandang, dan kompos (1:1:1) yang memiliki pH rata-rata yaitu 5,78 ± 0,26 dan suhu ruangan 27 - 29 oC. Media tanam berada dalam pot dan disemai
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
4
sebanyak 15 benih biji tomat.Untuk mengetahui intensitas yang tepat pada pertumbuhan tanaman tomat (laju pertumbuhan, klorofil-a dan prosentase hidup tumbuhan) pada fase pembibitan (0 – 8 hari), maka dilakukan tahapan sebagai berikut :
1. Tahap scanning. Pada tahap ini tanaman tomat disinari cahaya merah 680 nm dengan beda intensitas 100 lux. Intensitas yang digunakan mulai 1000 lux, 1100 lux, 1200 lux, .. 2000 lux.
Bila pada range intensitas ini ternyata intensitas tertinggi (2000 lux) memberikan nilai pertumbuhan paling optimal maka tahap scanning dilajutkan ke range berikutnya 2000 lux s/d 3000 lux. Tetapi sebaliknya bila, nilai pertumbuhan optimalnya diantara 1000 lux -
2000 lux, misal 1600 lux maka dilakukan tahap optimasi di sekitar intensitas tersebut.
2. Tahap optimasi. Pada tahap ini memperkecil range pangamat disekitar daerah optimasi yang dihasilkan pada tahap pertama. Range yang digunakan setiap kenaikan 50 lux.
3. Perhitungan kadar klorofil-a menggunakan metoda absorbansi dar UV-vis spektrometer dengan persamaan sebagai berikut :5
CHL-a (mg/L) = 11.93 E664 – 1.93 E647 (2)
Dimana : E664 = absorbasi pada panjang gelombang 664 nm dan E647 = absorbansi pada panjang gelombang 647 nm
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk mengetahui intensitas (cahaya 680 nm) yang tepat pada pertumbuhan tanaman tomat pada fase pembibitan, maka dilakukan pengamatan tinggi beberapa tanaman dengan intensitas berbeda-beda mulai dari 1000 lux sampai 2000 lux dengan kenaikan 100 lux (disebut tahap scanning ) dan hasilnya ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2, memperlihatkan bahwa, secara umum tinggi tanaman dengan perlakuan (disinari cahaya merah 680 nm) lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman yang mendapatkan cahaya matahari (kontrol). Penyinaran dengan intensitas 1900 lux dan 2000 lux mempunyai tinggi rata-rata relatif lebih rendah dibandingkan perlakuan yang lain. Untuk itu tidak perlu dilakukan perlakuan scanning untuk intensitas diatas 2000 lux. Sedangkan penyinaran dengan intensitas 1600
Pemilihan benih (biji) tomat Persiapan media tanam, berupa campuran tanah, pupuk kandang dan kompos (1:1:1) yang ditempatkan dalam pot berdiameter 30cm
cm
Penyemaian benih pada media tanam yang disinari oleh matahari langsung (sebagai kontrol), dan penyemaian benih pada media tanam yang disinari dengan cahaya panjang gelombang 680 nm dengan
variasi intensitas
Pengukuran tinggi tanaman , perhitungan laju pertumbuhan, pengukuran kadar klorofil -a dan perhitungan persentase jumlah tanaman yang tumbuh
Data dan analisa data Gambar 1 Diagram alur penelitian.
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
5
Gambar 2. Grafik tinggi rata-rata tanaman tomat fase pembibitan sebagai fungsi waktu untuk intensitas penyinaraan 1000 lux-2000 lux
lux dan 1800 lux menunjukkan pertumbuhan yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan sampel yang lainnya. Data inilah yang menjadi dasar untuk melakukan pengamatan tahap selanjutnya yaitu dengan melakukan pengamatan tinggi tanaman tomat pada rentang intensitas 1600 lux – 1800 lux dengan beda intensitas untuk masing-masing sampel lebih sempit yaitu 50 lux agar diperoleh pertumbuhan yang paling optimal.Selanjutnya dengan metoda regresi linier dari semua pengamatan
Gambar 3. Grafik Laju pertumbuhan tanaman tomat fase pembibitan fungsi intensitas cahaya 680nm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2 3 4 5 6 7 8 9
kontrol 1000 lux 1100 lux 1200 lux 1300 lux 1400 lux 1500 lux 1600 lux 1700 lux 1800 lux 1900 lux 2000lux
Tinggi rata-rata (cm)
Hari ke
1600 lux 1800 lux
kontrol
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Laju pertumbuhan rata-rata (cm/hari)
Sampel ke
Sampel 1 - kontrol Sampel 2 - 1000 lux Sampel 3 - 1100 lux Sampel 4 - 1200 lux Sampel 5 - 1300 lux Sampel 6 - 1400 lux Sampel 7 - 1500 lux Sampel 8 - 1600 lux Sampel 9- 1650 lux Sampel 10 - 1700 lux Sampel 11- 1750 lux Sampel 12- 1800 lux Sampel 13- 1900 lux Sampel 14- 2000 lux
1,52 cm/hari
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
6
tinggi tanaman termasuk pada gambar 2, didapatkan laju pertumbuhan seperti ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3, menunjukkan laju pertumbuhan tanaman tomat fase pembibitan fungsi intensitas cahaya 680 nm. Grafik memperlihatkan bahwa laju pertumbuhan tidak linier terhadap kenaikan intensitas namun memperlihatkan adanya tren kenaikan dengan bertambahnya intensitas, kecuali pada intensitas diatas 1900 lux menunjukkan kecenderungan menurun. Grafik juga menunjukkan bahwa laju pertumbuhan tertinggi pada saat tanaman tomat disinari dengan intensitas 1750 lux. Untuk membuktikan bahwa pada intensitas ini merupakan keadaan optimum, maka perlu dilakukan pengetesan kadar klorofil-a yaitu dengan menggunakan metoda absorbansi dari UV-vis spektroskopi dan berdasarkan persamaan 2. Hasil kadar klorofil-a terlihat pada gambar 4.
Gambar 4. Grafik kadar klorofil-a tanaman tomat fase pembibitan (0-8 hari) fungsi intensitas cahaya 680 nm
Gambar 4 memperlihatkan kadar klorofil-a dari tanaman tomat fase pembibitan fungsi intensitas cahaya 680 nm. Grafik menunjukkan kecenderungan yang mirip sama dengan kecenderung pada laju pertumbuhan gambar 3. Ini membuktikan bahwa klrorofil-a mempunyai peranan sangat penting pada pertumbuhan tanaman tomat. Misalkan dari data pada grafik gambar 3, bahwa laju pertumbuhan tertinggi yaitu pada saat tumbuhan tomat disinasi dengan intensitas 1750 lux yang mana ini disebabkan karena kadar klorofil-a pada intensitas tersebut juga paling tinggi dibandingkan yang lain. Selanjutnya untuk membuktikan bahwa intensitas cahaya yang yang diterima oleh tanaman tomat juga mempunyai meranan yang penting dalam kehidupannya, maka perlu dilihat prosentase kehidupan dan hasilnya seperti pada gambar 5.
4 5 6 7 8 9 10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Kadar klorofil-a (mg/l)
Sampel ke
Sampel 1 - kontrol Sampel 2 - 1000 lux Sampel 3 - 1100 lux Sampel 4 - 1200 lux Sampel 5 - 1300 lux Sampel 6 - 1400 lux Sampel 7 - 1500 lux Sampel 8 - 1600 lux Sampel 9- 1650 lux Sampel 10 - 1700 lux Sampel 11- 1750 lux Sampel 12- 1800 lux Sampel 13- 1900 lux sampel 14 - 2000 lux
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
7
Gambar 5. Grafik prosentase hidup tanaman tomat fase pembibitan (0-8 hari) fungsi intensitas Gambar 5, menyatakan persentase hidup tanaman tomat fase pembibitan fungsi intensitas.
Persentase tumbuh tanaman diamati dari awal pembibitan. Persentasenya dihitung dari jumlah tanaman yang hidup dibandingkan dengan jumlah biji yang disemai. Dari gambar 5, memperlihatkan bahwa persentase tumbuh tanaman yang diatas 90 % terjadi pada sampel 11, 12 dan 13 yaitu pada intensitas 1750 lux, 1800 lux dan 1900 lux dan persentase tumbuh paling rendah terletak pada sampel yang disinari dengan intensitas 2000 lux.
PEMBAHASAN
Secara umum terdapat tiga fase pada pertumbuhan tanaman tomat yaitu fase pembibitan, fase pertumbuhan(vegetatif) dan fase buah. Setiap fase dari pertumbuhan tanaman tomat membutuhkan panjang gelombang yang berlainan dan menurut penelitian Suyanto H. dkk2 , bahwa panjang gelombang cahaya 680 nm merupakan panjang gelombang paling cocok untuk fase pembibitan. Hal ini karena cahaya merah menimbulkan efek panas yang merupakan energi yang digunakan tanaman untuk pertumbuhan dan fotosintesis. Namun pada penelitian tersebut tidak merinci secara detail tentang intensitas yang optimum. Berdasarkan gambar 2 , 3 dan 4, menunjukkan bahwa ada pengaruh intensitas cahaya 680 nm terhadap tinggi, laju pertumbuhan dan kadar klorofil-a dari tanaman tomat pada fase pembibitan. Berdasarkan data tersebut bahwa intensitas 1750 lux merupakan intensitas paling optimum. Setelah intensitas tersebut laju pertumbuhan akan menurun, hal ini disebabkan karena energi yang diterima untuk fotosintesis lebih besar dari energi ambang maksimum yang diperlukannya. Batas ambang ini disebut titik saturasi cahaya atau titik jenuh cahaya (light saturation point). Diatas keadaan ini cahaya bukan
50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Prosentase hidup tanaman tomat (0-8 hari) (%)
Sampel ke
Sampel 1 - kontrol Sampel 2 - 1000 lux Sampel 3 - 1100 lux Sampel 4 - 1200 lux Sampel 5 - 1300 lux Sampel 6 - 1400 lux Sampel 7 - 1500 lux Sampel 8 - 1600 lux Sampel 9- 1650 lux Sampel 10- 1700 lux Sampel 11- 1750 lux Sampel 12- 1800 lux Sampel 13- 1900 lux Sampel 14- 2000 lux
_______________________________________________________________________
Pengaruh Intensitas Cahaya Merah 680 nm Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kadar Klorofil – a Pada Fase Pembibitan Tanaman Tomat ( Hery Suyanto dkk )
8
lagi bersifat sebagai sumber energi untuk fotosíntesis tetapi sebaliknya bersifat sebagai perusak (fotodestruktif) (Tri Harwati Ch, 2007)4 selain dari itu juga menurunkan kadar klorofil-a nya yang mana disebabkan karena cahaya intensitas tinggi mengakibatkan temperatur daun meningkat dan akibatnya stomata menutup, sehingga sebagian klorofil menjadi pecah dan rusak yang menyebabkan konsentrasi klorofil berkurang. Sebaliknya bila intensitas terlalu rendah akan menyebabkan produksi phytochrome menurun sehingga konsentrasi klorofilnya juga lebih rendah.
Berdasarkan uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa intensitas 1750 lux merupakan intensitas yang tepat untuk pertumbuhan tanaman tomat pada fase pembibitan.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa laju pertumbuhan tanaman tomat sangat dipengaruhi oleh besar intensitas cahaya merah 680 nm, dimana intensitas 1750 lux memberikan laju pertumbuhan yang paling tinggi yaitu 1,52 ± 0,14 cm/hari dan persentase pertambahan laju pertumbuhannya terhadap kontrol sebesar 65,22 %. Pada intensitas tersebut juga menyebabkan kadar klorofil-a dan persentase hidupnya yang paling tinggi yaitu masing-masing 9,7878 mg/L dan 93,3 %.
DAFTAR PUSTAKA
1. Jones, M., R. Fosbery, D. Taylor, and J. Gregory. AS Level and a Level Biology. Univeraity Cambridge Press, New York. p 211-213, 2003
2. Suyanto H. et al. Influence of Light Wavelengths on Growth of Tomato (HFI)(in submission) 2011
3. Anonim. 2007. Fotosintesis. Wikipedia (On-line). http://id.wikipedia.org diakses 10 Desember 2008.
4. Harwati, Tri Ch. 2007. Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari Terhadap Pertumbuhan Anggrek (Orchidaceae) (On-line). http://google.com diakses 25 Juni 2009.
5. SW. Jeffrey and Humphrey. New Spectrophotometric Equations for Determining Chlorophyll a, b, c1, and c2 in Higher Plants, Algae and Natural Phytoplankton., Biochem, Physiol.
Pflazen-167: 191-194. 1967
