ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian untuk menentukan konsentrasi radioisotop 32P padadaun tanaman
sawihijau (Brassica rapa var. parachinensis) mengunakan teknikperunut. Peningkatan serta perbaikan kualitas produksi pertanian (intensifikasi) beberapa tahun sebelumnya cukup signifikan, karena tersedianya sumber dayaalam dan teknologi pertanian masih memadai serta berimbangnya ketersediaan lahan dengan meningkatnya jumlah penduduk. Kondisi ini tidak mungkin dapat dipertahankan kedepan, tanpa ada pendekatanbaru yang menawarkan inovasi dan teknik yang dapat meningkatkan produktifitaspertanian. Teknik perunut (tracer) radioisotop adalah salah satu pontensi menuju sistem pertanian berkelanjutan. Pengunaan teknik perunutantara lain untuk mempelajari hubungantanah dengan tanaman, menentukan kondisioptimal bagi penggunaanpupuk (waktu pemupukan), pola perakaranaktif tanaman, jenis dan takaranpupuk, untuk mempelajari prosesdekomposisi dan mineralisasi bahanorganik, sertamempelajari proses fotosintesistanaman, baik dengan metodalangsung maupun tidak langsung. Isotop 32P diberikan melalui akar tanaman sebagai perlakuan terhadap tanaman sawi hijau mulai pukul
07.00, 09.00, 11.00, 13.00, 15.00 dan 17.00 Wita. Selanjutnya isotop 32P dideteksi pada daun tanaman
setelah tiga hari berikutnya. Dengan menganalisis konsentrasi radioisotop 32P pada masing-masing daun
tanaman sesuai perlakuan waktu, dimana waktu pemupukan yang tepat adalah pada pukul 09.00 (perlakuan 2 dengan konsentrasi radioaktif 2984,102 ± 157,702 Bq/g), sehingga optimalisasi pemupukan dapat dicapai, tanpa pemborosan yang tidak berguna.
Kata kunci : konsentrasi radioisotop, isotop32P, teknik perunut. 1. PENDAHULUAN
Teori bagi pertanian berkelanjutan meliputi beberapa komponen-komponen sepertifisik, biologi dan sosioekonomi. Model pertanianyang direpresentasikan untuk pengurangan input bahan-bahankimia dibandingkan dengan model pertaniantradisional. Model tersebut mampu mengendalikan erositanah dan gulma, peningkatan efisiensi kegiatanpertanian (on-farm) dan meminimalkan input bahan-bahankimia, pemeliharaan kesuburantanah dengan menambahkan nutrisitanaman, dan penggunaan dasar-dasarbiologi pada pelaksanaanpertanian. Untuk menuju sestem pertanianberkelanjutan ini perlu adanya perbaikan-perbaikan dan peningkatan kualitas produksi pertanian [1].
Peningkatan serta perbaikan kualitas produksi pertanian (intensifikasi) beberapa tahun sebelumnya cukup signifikan, karena tersedianya sumber dayaalam dan teknologi pertanian masih memadai serta berimbangnya ketersediaan lahan dengan meningkatnya jumlah penduduk. Kondisi ini tidak mungkin dapat dipertahankan kedepan, tanpa ada pendekatanbaru yang menawarkan inovasi dan teknik yang dapat meningkatkan produktifitaspertanian. Efesiensi pemupukan tanaman dengan teknik perunut (tracer) radioisotop adalah salah satu potensi untuk memperoleh data atauinformasi sebagai tindaklanjut perbaikan (problem solving) dari masalah terhadap ancaman krisis pangantersebut. Dengansegala keterbatasan dari teknik perunut diharapkan dapat mengatasi permasalahanpembangunan pertanian yangtidak dapat lagidipecahkan secarakonvensional [2].
Sampai saat ini radioisotop masih menunjukan beberapa efek negatif terhadp kehidupan bagi sebagian orang. Namun, sesungguhnya radioisotop telahmemberikan dampak yang berarti dalam kehidupanmanusia. Radioisotop memberikan keuntungan baik secaralangsung maupun tidaklangsung
dalam menyelesaikanmasalah yangdihadapi oleh umatmanusia. Salahsatu kontribusinya adalahsebagai teknikperunut. Sifat-sifat khas yang dimiliki oleh radioisotop sebagai perunut tidakterlepas dari . Pertama, di manapun radioisotop berada selalu memancarkan radiasi dan mudahdideteksi. Dalam jumlah sedikit saja radioisotop telah dapat diketahui keberadaannya. Pada kisaran pikogram (satu per satu trilyun gram) radioisotop telah dapat dideteksi dengan mudah. Kedua, radioaktivitas merupakan fungsi jumlahatom radioisotop yangada, tidak terpengaruh olehkondisi lingkungan seperti temperatur, tekanan, pH dansebagainya. Yang mempengaruhi penurunan radioaktivitas adalah waktu paro, waktu yang dibutuhkan agar intensitasradiasi menjadisetengahnya. Ketiga, intensitas radiasi tidak dipengaruhi oleh bentuk kimia atau senyawa penyusunya, karena pada reaksi kimia atau ikatankimia yang berperan adalahelektron pada kulit atom terluar, sedangkan peluruhanradioisotop terjadi karena hasil dari perubahanpada intiatom. Keempat, pada radioisotop yang memiliki konfigurasielektron yang sama dengan isotop lain maka sifat kimia yang dimiliki radioisotop tersebut samadengan isotop-isotop lain pada unsur yangsama. Kelima, radiasi utamanya yang dipancarkan adalah radiasi gamma dengan daya tembus yangbesar. Pada ketebalan logam beberapa sentimeter dapat dengan mudah ditembus oleh radiasi gamma dengan energitinggi. Sifatini mempermudah untuk mendeteksi keberadaan radiasi tersebut [3].
2. TEORI
Prinsip dasar teknologi nuklir dalam bidang pertanian adalah pemanfaatan teknik perunut dan teknik radiasi. Teknikperunut dengan isotop stabil adalah isotop yang memiliki sifat kimia spesifik dari unsurkimia yang digunakan namun berat molekulnyaberbeda. Sedangkan teknik perunut dengan isotop radioaktif atau radioisotop didasarkan pada paparan radiasi dari unsur kimia yang digunakan. Dalam bidang pertanian jenis-jenis isotop yang banyak digunakan tercantum pada Tabel 1 [4].
Tabel 1. Jenis-jenis isotop yang umum digunakan dalam tenik perunut
No. Bidang Jenis Radioisotop
1. Tanah dan nutrisi tanaman 15 N, 32P, 65Zn, 86 Rb, 14 C dan 35 S
2. Nutrisi ternak 15 N, 32 P dan 35S
3. Pengendalian hama tanaman 32 P
4. Proses fotositesa 14C
Teknik radiasi yang banyak digunakan dalam bidang pertanian adalah jenis radiasi Gamma (γ) yang merupakan radiasi pengion dengan daya tembus besar sehingga mampu berinteraksi denganmateri biologis sepertiair, DNA, kromosom dansel. Dalam bidang pertanian radiasi gamma yang biasa digunakanadalah 60Co dan 137Cs. Pada saat berinteraksi dengan jaringan hidup, radiasi akan
menimbulkan berbagai pengaruh yang tingkat pengaruhnya tergantung pada dosis radiasi, jenis dan kondisi jaringan. Pada radiasi dalam dosis rendah dapat menimbulkan pengaruh stimulasi pada pertumbuhan, namun pada dosis tinggi dapat menimbulkan kematian sel atau jaringan. Dosis tertentu dapat menimbulakan mutasi yaitu perubahan struktur atau komposisi materi genetik (kromosom ,gen ,DNA).
Untuk mendapatkan informasi perilaku dari obyek dengan teknik perunut adalah dengan cara menandai obyek tersebut dengansuatu bahantertentu. Obyek disini merupakan sistem yang dinamis, artinya bahwa bagian dari sistem tersebut dapat perubahan sebagai fungsidari ruang dan/atauwaktu. Contoh dari sistem dinamis adalah aliran suatu populasimasa atau materialinduk. Dimana yang dimaksud dengan bahantertentu adalah bahan perunut itusendiri. Pada sistem yang dinamis aliran populasi masabercampur denganbahan perunut. Untuk mendapatkan informasi dari sistem tersebut dilakukan
deteksi terhadap bahan perunut yang telah bercampur homogen dengan aliranpopulasi masa darisistem yangdiselidiki [5].
Teknik perunut dapat diaplikasikan jika dalam kondisidimana terdapat suatu aliranpopulasi masa. Selain itu untuk kesempurnaan aplikasi teknik perunut ini maka diperlukan beberapa persyaratanlain, seperti bahan perunut yang digunakanharus mempunyai sifat-sifat atauberkelakuan sama denganbahan dari populasimasa yang diselidiki namunmempunyai identitas khusus sebagai bahan perunut sehinga dapat dideteksidengan suatu alatdeteksi [4].
Pemanfaatan senyawa yang telah ditandai dengan isotop (perunut) adalah suatu proses dari sistem biologi/mekanik sehingga diketahui mekanisme yangterjadi atau diperoleh suatuhasil pengukuran. Pada teknik perunut yang dapatmenggunakan adalah isotop atauradioisotop. Dalam bidangpertanian, banyak digunakan pada penelitian fisiologitanaman, tanah dan nutrisitanaman, nutrisihewan, interaksihama dan tanaman [5]. Teknikperunut juga digunakanuntuk mempelajari hubungantanah dan tanaman, menentukan kondisioptimal bagi penggunaanpupuk (polaperakaran aktif tanaman, jenis dan takaranpupuk), untuk mempelajariproses dekomposisi dan mineralisasi bahanorganik, serta mempelajari prosesfotosintesis tanaman baik mengunakan metoda langsung maupun taklangsung. Metode langsung adalah metode yang mengunakan isotop untuk melabel bahan yang mengandung haratanaman yang ingindipelajari, misalnya pupukurea, bahantanaman dapat dilabel dengan N-15. Metode tidaklangsung artinya bahan yangingin dipelajari tidakdilabel dan pada metode inidiperlukan adanyareferensi. Isotop stabil (misal N-15) maupun isotop radioaktif (misalkan P-32, Zn-65, Rb-86, C-14 dan S-35) sebagai perunut untuk mempelajari kelakuan haratanaman dalamtanah [4].
3. METODELOGI
Pengaplikasian isotop 32P dilakukan setelah tanaman berumur 40 hari setelah tanam (HST), dengan terlebih dahulu dilakukan pemindahan lokasi penempatan tanaman. Jauhnya jarak lokasi pembibitan dan pemeliharaan tanaman dengan lokasi penelitian, mengharuskan proses pemindahan lokasi penempatan tamanan dilakukan 3 hari sebelum pengaplikasian isotop32P yang bertujuan agar pada saat
proses pengaplikasian isotop 32P, tanaman dalam keadaan normal kembali setelah mengalami beberapa
gangguan atau kondisi tanaman stres akibat proses pemindahan. Gangguan yang dialami tanaman tidak berlangsung lama, ini disebabkan karena dilakukannya pemeliharaan kembali dengan cara penyiraman. Kondisi tempat penelitian yang sama dengan kondisi tempat pembibitan dan pemeliharaan tanaman, pada suhu 23-29oC dan kelembaban 60-90 % . Selengkapnya diagram alir penelitian dapat ditunjukkan pada
Gambar 1.
Analisis data hasil pencacahan berupa count per second (cps). Data tersebut dianalisiskan sehingga diperoleh nilai aktivitas dalam Satuan Internasional (SI) yaitu Becquerel (Bq). Untuk konversi nilai aktivitas 32P sampel (cps) menjadi aktivitas 32P (Bq) dapat digunakan persamaan (3.1) sebagai
berikut [6].:
dps=
cps
………...…………(1)Dimana 1 Bq adalah satu peluruhan per detik (dps) Keterangan:
cps : cacahan per second dps : desintegritas per second
Untuk menentukan konsentrasi zat radioaktif yang terdapat pada daun sawi hijau digunakan persamaan [7].:
K= / ….………. (2)
Dimana,
K : Kadar keradioaktifan daun sawi hijau (Bq/g)
A : Aktivitas32P yang terserap oleh daun sawi hijau (Bq)
m : Massa daun pada tanaman (g)
Diagram alir selengkapnya dari penelitian ini dapat ditunjukan pada seperti Gambar dibawah ini
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian.
P1= Perlakuan 1(jam 07.00), P2 = Perlakuan 2 (jam 09.00), P3 = Perlakuan 3 (jam 11.00),P4 = Perlakuan 4 (jam 13.00), P5 = Perlakuan 5 (jam 15.00) dan P6 = Perlakuan 6 (jam 17.00).
Media Pembibitan
Tanaman Sawi hijau
Pengaplikasian
32P pada Tanah
Perlakuan pada Tanaman
P6 P5 P4 P3 P2 P1
Pemanenan
Timbang Daun
Pencacahan Isotop
32P
Analisa Data
HASIL4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil aplikasi isotop 32P pada tanaman sawi hijau setelah berumur 40 hari setelah tanam yang
dinyatakan dalam konsentrasi isotop32P ditunjukan seperti pada Tabel 1. dan Gambar 2, sebagai berikut
Tabel 1. Konsentrasi zat radioaktif isotop32P untuk semua perlakuan
No. Jenis Perlakuan Konsentrasi32P (K ± ΔK) (Bq/g)
1 Perlakuan 1 405,365 ± 103,879 2 Perlakuan 2 2984,102 ± 157,702 3 Perlakuan 3 1487,603 ± 109,541 4 Perlakuan 4 993,905 ± 129,343 5 Perlakuan 5 1056,568 ± 174,731 6 Perlakuan 6 1471,155 ± 184,095
Gambar 1. Konsentrasi radioisotop32P pada tanaman sawi hijau
Selanjutnya dapat ditentukan konsentrasi radioisotop 32P terhadap berat basah daun sawi hijau
seperti ditunjukan pada Tabel. 2 dan Gambar 3 sebagai berikut.
Tabel 3. Konsentrasi radioisotop32P terhadap berat basah daun sawi hijau
Daun ke Perlakuan 1 2 3 4 5 6 P1 Berat Basah Daun (g) 1.100±0.065 2.100±0.043 2.800±0.077 3.000±0.024 3.400±0.068 3.500±0.045 K ± ΔK (Bq/g) 191.619±14.913 239.771±7.242 352.000±11.835 414.133±17.653 691.368±29.582 862.571±25.423 P2 Berat Basah Daun (g) 1.200±0.087 2.400±0.049 2.900±0.033 3.300±0.090 3.400±0.083 4.500±0.028
K ± ΔK (Bq/g) 1248.33±150.54 1477.333±42,000 1723.862±36.302 1934.118±18.904 2560.089±103.02 4296.000±36.550 P3 Berat Basah Daun (g) 1.200±0.012 1.800±0.056 2.100±0.078 2.700±0.081 3.100±0.029 3.200±0.056 K ± ΔK (Bq/g) 309.778±15.498 685.032±40.616 1024.381±7.783 1207±20.148 1237.778±32.844 2018.667±15.202 P4 Berat Basah Daun (g) 1.100±0.024 1.500±0.056 2.500±0.074 2.900±0.049 3.300±0.043 3.400±0.067 K ± ΔK (Bq/g) 272.485±16.074 442.517±16.135 885.177±25.020 1055.04±39.527 1304±31.450 1530.667±16.986 P5 Berat Basah Daun (g) 2.000±0.036 2.400±0.0199 2.400±0.076 3.100±0.035 3.400±0.054 3.600±0.067 K ± ΔK (Bq/g) 282.667±20.969 548.222±6.602 758.353±11.241 874.065±19.729 1138.667±35.947 2431.6±93.781 P6 Berat Basah Daun (g) 1.800±0.058 2.100±0.018 2.300±0.068 2.500±0.067 3.300±0.082 3.900±0.077 K ± ΔK (Bq/g) 510.24±24.425 607.487±32.251 1107.2±34.446 1347.636±34.533 1515.81±29.353 2717.778±62.381
Hardjowigeno (1995) dan Lakitan (1996) menyatakan bahwa unsur N, P dan K sangat dibutuhkan pada saat pertumbuhan reproduktif tanaman. Unsur P lebih dibutuhkan oleh tanaman diwaktu pagi dan sore hari padasaat kelembaban meningkat, sedangkan di siang hari pupuk dengan konsentrasitinggi cenderung menjadihipertonis karena airmenguap, sehingga tanaman tidak dapat menyerap pupuk secara maksimal. Evapotranspirasi juga menjadi salah satu penyebab waktu pemupukan pada siang hari menjadi tidak efektif dikarenakan terjadinya penguapan atau perpindahan sejumlah air dari permukaan tanah dan tanaman langsung ke atmosfer.
Sinar matahari sangat penting untuk diperhatikan apabila melakukan pemupukan pada tanaman. Pada saat terik matahari, pupukakar akan mudah menguap, seperti urea, tidak akansempat diserap olehtanaman. Begitu juga pupuk terjadi pada aplikasi lewat daun. Pelarut atau air akancepat menguapbila terkena sinarmatahari terik. Selainitu, keberhasilan pemupukan padasaat matahari terik semakin kecil dakibatkan mulutdaun pada saat matahari terik cendrung tertutup. Sehingga waktu pemupukan sebainya dilakukan sebelum atau sesudah matahari bersinarterik. Waktu yang tepat untuk pemupukan adalah dilakukan sebelumpukul 10.00 atau sesudahpukul 15.00 sore. Diluar waktu itu, pemupukan hanya dapat dilakukan untuk tanaman yang berada dibawahnaungan yang tidakmemungkinkan adanya sinar matahari terik atau didaerah datarantinggi yang sinar mataharinya tidakterik [8].
Gambar 2. menunjukan bahawa semakin berat dan semakin tua daun sawi hijau semakin banyak radioisotop 32P yang terserap. Sehingga dapat dinyatakan semakin banyak daun sawi hijau akan
membutuhkan pupuk yang semakin banyak. Hal ini sesuai dengan analisis statistik Anova dengan program SPSS menunjukan terdapat perbedaan secara signifikan (p< 0,05) antara daun muda dengan daun tua terhadap serapan (konsentrasi) radioisotop32P pada daun sawi hijau.
5. KESIMPULAN
Beberapa kesimpulan dapat diambil pada penelitian yang telah dilakukan dimana jam makan tanaman atau waktu pemupukan yang efisien dapat ditentukan dengan menggunakan metode perunut radioaktif dengan cara memberikan isotop32P yang disebarkan pada tanaman, yang selanjutnya dilakukan
pencacahan pada daun tanaman sawi hijau menggunakan alat Radiation Alert Inspector. Zat radioaktif yang paling banyak terkandung pada tanaman sawi hijau yaitu pada perlakuan 2 (jam 09.00) dengan jumlah konsentrasi sebanyak 2984,102 Bq/gr yang artinya waktu pemupukan yang paling efisien adalah pada jam 09.00 pagi. Begitu juga terjadi pada berat basah daun terbesar membutuhkan pupuk yang paling banyak.
