KAJIAN BIOLOGIS TANAMAN SELADA DALAM BERBAGAI KONDISI LINGKUNGAN PADA SISTEM HIDOPONIK
Oleh : Candra Ginting1)
ABSTRACT
Greenhouse experiment of lettuce was conducted using hydroponic system with average 28 to 36 Celcius degree air temperatures along planting season. A highest of organ in dry weight found in leaves. In contrast, lowest found in roots. Chlorophyll-a concentration higher than chlorophyll-b found in leaves a long growth period. Increasing of roots lenght followed by inclining in root area. Root zone temperatures influenced fresh and dry weight and lenght of stems of lettuce. Around 20 Celcius degree is good temperatures of root zone for growth and maximum yield of lettuce.
Key words: lettuce, roots, stems, leaves.
PENDAHULUAN
Tubuh tanaman terdiri atas sejumlah organ, yaitu akar, batang, daun dan bunga. Masing-masing organ terbuat dari sejumlah jaringan, setiap jaringan mengandung banyak sel yang sejenis (Pandey, 1982). Tanaman selada masuk dalam divisi Spematophyta atau tanaman berbiji, subdivisi Angiospermae, kelas
Dikotyledonae, ordo Astereles, famili
Asteraceae, genus Lactuca, spesies Lactuca sativa. Selada yang tergolong spesies Lactuca
sativa yang telah dibudidayakan memiliki
banyak varietas. Tanaman selada tergolong tanaman sayuran daun semusim yang berumur pendek. Daun selada memiliki tangkai daun lebar dan tulang menyirip. Daun bersifat lunak dan renyah apabila dimakan, serta terasa agak manis. Daun memiliki ukuran panjang 20 hingga 25 cm dan lebar sekitar 15 cm. Tanaman selada memilih batang sejati, bersifat kekar, kokoh dan berbuku-buku, ukuran diameter 2-3 cm. Selada memiliki sistem perakaran tunggang dan serabut yang menempel pada batang dan tumbuh menyebar ke segala arah pada kedalaman 20 hingga 50 cm, sedangkan akar tunggang tumbuh lurus ke dalam tanah (Cahyono, 2005). Di samping pada tanah, tanaman selada dapat tumbuh pada media air yang ditanam secara hidroponik dengan masa adaptasi akar 2 minggu dan dapat dipanen 25-30 hari setelah dipindah dari persemaian (Ginting dkk., 2006a). Suhu zona perakaran dalam hal ini larutan nutrisi mempengaruhi kemampuan selada dalam
menyerap unsur hara (Ginting dkk., 2006b). Semakin tinggi suhu larutan nutrisi, oksigen yang terlarut di dalamnya semakin rendah (Morgan, 2005). Oksigen sangat diperlukan untuk berlangsungnya respirasi dalam sel-sel akar dan menghasilkan ATP yang berguna dalam proses pengambilan unsur hara oleh akar tanaman (Mengel dan Kirkby, 1978). Suhu larutan nutrisi mempengaruhi panjang batang, berat segar dan berat kering tanaman selada. Semakin rendah suhu dan berlangsung dalam waktu relatif lama mengakibatkan batang tumbuh lebih pendek, berat segar dan berat kering lebih rendah (Ginting, 2007). Kandungan klorofil-a lebih tinggi dibanding klorofil-b dalam daun selada (Ginting, 2008) sejalan dengan pendapat Ruter dan Ingram (1992) yang menemukannya pada daun tanaman Rotundifolia. Proses pembentukan senyawa klorofil dipengaruhi oleh berbagai unsur hara, seperti S, Fe dan K sekalipun unsur-unsur tersebut tidak turut sebagai penyusun atau konstituen (Marscner, 1986). Kondisi lingkungan baik di sekitar zona perakaran maupun di sekitar tajuk mempengaruhi berbagai aspek dalam analisis pertumbuhan tanaman selada (Ginting, 2010).
BAHAN DAN METODE
Percobaan ini telah dilaksanakan di dalam rumah kaca menggunakan bahan berupa benih selada dan formula yang diracik dengan komposisi unsur hara sbb: nitrogen 53; fosfor 80; kalium 300; kalsium 160; magnesium 80; besi
1,00; mangan 0,51; tembaga 0,51; boron 0,26; seng 0,18 dan molibdenum 0,01 masing-masing dalam satuan ppm.
Panjang akar total dibaca dengan areameter pada kedudukan tombol length. Panjang akar dikonversi dengan menggunakan standar, yaitu kawat tembaga dengan garis tengah yang disesuaikan dengan ukuran akar (Murphy dan Smucher, 1995 dalam Indradewa, 2002). Untuk mendapatkan luas permukaan, setelah diukur panjang akar total dibaca luas proyeksi akar pada kedudukan tombol area. Dengan asumsi akar berbentuk silinder maka luas proyeksi akar = 2 rp, r adalah jari-jari, p adalah panjang akar sehingga dapat diperoleh nilai r, diameter akar = 2r. Luas permukaan akar adalah luas kulit silinder tanpa tutup di kedua ujung akar tersebut yaitu keliling dikalikan panjang akar = 2πrp (Smika dan Khute, 1982
dalam Indradewa, 2002). Kandungan klorofil
daun diukur dengan alat spektrofotometer jenis spectronic 21D.
HASIL DAN PEMBAHASAN Rasio akar, batang dan daun
Berdasarkan hasil pengamatan berat kering sebanyak 36 contoh tanaman ternyata akar memiliki proporsi paling rendah, sedangkan daun memiliki proporsi yang tertinggi. Penyebaran angka pada masing-masing organ secara lengkap disajikan dalam Gambar 1. Nampak bahwa ketiga organ tersebut cenderung memiliki rasio yang sama untuk setiap contoh tanaman. Artinya, berat kering total tanaman sangat ditentukan berat kering masing-masing organ yang menyusun tubuh tanaman. Dengan demikian dapat dimengerti bahwa pertumbuhan akar, batang dan daun harus berlangsung secara seimbang dalam membentuk tubuh atau individu tanaman selada tersebut. Seberapa besar persentase berat kering dari masing-masing organ tersebut disajikan dalam Gambar 2. Nampak pada Gambar 2. bahwa persentase akar, batang dan daun tanaman selada yang dipanen 32 hari setelah tanam adalah masing-masing 11, 22 dan 67. Angka-angka tersebut sangat menarik untuk dicermati karena telah diketahui bahwa
masing-masing organ tersebut mempunyai peran khusus.
Gambar 1. Berat kering akar, batang dan daun selada dalam berbagai kondisi lingkungan akar. Akar dengan persentase biomassa yang relatif kecil mampu menjalankan fungsinya untuk mendukung pertumbuhan batang dan daun dengan persentase yang jauh lebih besar. Persentase akar, batang dan daun dari waktu ke waktu disajikan dalam Gambar 3.
Gambar 2. Persentase akar, batang dan daun selada umur 32 hari setelah tanam.
Gambar 3 menunjukkan bahwa pada umur 1 hingga 2 minggu setelah tanam, berat kering akar memiliki persentase yang hampir sama. Hal ini berhubungan dengan masa adaptasi tanaman pada media air yang berlangsung selama 2 minggu pertama setelah tanam. Sebaliknya, akar telah mampu menjalankan fungsinya setelah memasuki minggu ketiga dan berlanjut pada minggu keempat. Dalam hal ini
0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930313233343536 Nomor sampel B e ra t k e ri n g ( g ) akar batang daun total 11% 22% 67% Daun Batang Akar n = 36
larutan nutrisi untuk mendukung pertumbuhan tajuk. Itulah sebabnya persentase berat kering daun atau tajuk semakin mendominasi. Untuk menopang beban biomassa tajuk, organ batang mengalami peningkatan persentase biomassa
yang nampak pada umur 4 minggu setelah tanam. Grafik keadaan rasio daun, batang dan daun terhadap berat kering total sejak minggu pertama sampai keempat disajikan dalam Gambar 4.
Gambar 3. Persentase akar, batang dan daun selada umur 1, 2, 3 dan 4 minggu setelah tanam.
Gambar 4. Persentase berat akar, batang dan daun umur 1 sampai 4 minggu setelah tanam.
Keadaan klorofil dalam daun
Kandungan klorofil terus mengalami peningkatan sejak daun tanaman telah membuka penuh hingga tanaman daun mencapai kondisi dewasa. Perkembangan kandungan klorofil dalam daun selada disajikan dalam Gambar 5 dan 6. Nampak pada Gambar 5 dan 6. bahwa kandungan klorofil-a lebih besar dibanding klorofil-b. Kedua jenis klorofil tersebut berperan menangkap energi matahari, namun masing-masing efektif menangkap panjang gelombang yang berbeda. Klorofil-a efektif menangkap sinar matahari dengan panjang gelombang mendekat ke 700 nm, sedangkan klorofil-b efektif mendekat ke 600 nm (Salisbury dan Ross, 1992). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 2 3 4
Umur tanaman (minggu setelah tanam)
R a s io t h d b e ra t to ta l (% ) akar batang daun akar 14% batang 16% daun 70%
Empat minggu setelah tanam n = 30 akar 17% batang 10% daun 73%
Tiga minggu setelah tanam n = 30 akar 22% batang 8% daun 70%
Dua minggu setelah tanam n = 30 akar 21% batang 12% daun 67%
Satu minggu setelah tanam
Gambar 5. Kandungan klorofil a dan b pada umur 2 minggu setelah tanam.
Gambar 6. Kandungan klorofil a dan b pada umur 4 minggu setelah tanam.
Pada awal pertumbuhan yaitu pada umur 2 minggu setelah tanam kandungan klorofil total tanaman berkisar antara 2 sampai 14 μg (Gambar
5), sedangkan pada umur 4 minggu setelah tanam berubah menjadi lebih dari 10 kali lipat yaitu antara 40 hingga 150 μg (Gambar 6). Keadaan tersebut berkaitan dengan tingkat adaptasi tanaman yang telah diuraikan sebelumnya bahwa pada umur 2 minggu pertama akar berada dalam proses adaptasi. Sebaliknya, pada minggu keempat berlangsung pertumbuhan cepat karena telah didukung dengan sintesis klorofil dalam jumlah lebih banyak. Dalam hal ini baik akar maupun daun telah mampu menjalankan perannya masing-masing secara maksimal.
Persentase klorofil-a dan b masing-masing untuk umur 2 dan 4 minggu setelah tanam yang dihitung berdasarkan hasil pengamatan sejumlah 30 contoh tanaman disajikan dalam Gambar 7. Klorofil-a memiliki persentase lebih tinggi dibanding klorofil-b yang terjadi baik pada umur 2 maupun 4 minggu setelah tanam. Keadaan tersebut menunjukkan bahwa daun selada cenderung membutuhkan sinar merah yang merupakan salah satu sinar yang memiliki panjang gelombang paling besar dari beberapa jenis sinar yang berperan dalam proses fotosintesis. Sinar yang berperan dalam proses fotosintesis adalah sinar yang memiliki panjang gelombang antara 400 sampai 700 nm, semakin besar panjang gelombang sinar energi yang dikandung semakin rendah. Sinar yang memiliki energi tinggi dan dapat mengganggu/merusak tanaman adalah sinar yang memiliki panjang gelombang < 400 nm, yaitu sinar ultra violet (Salisbury dan Ross, 1992). 4 minggu 1 58% 2 42% Klorofil-b Klorofil-a n = 30 2 minggu 1 64% 2 36% Klorofil-b Klorofil-a n = 30 0 2 4 6 8 10 12 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718192021222324252627282930 Nomor sampel K a n d u n g a n ( 1 /1 0 0 0 m g ) b e ra t k e ri n g d a u n Klorofil-a Klorofil-b Total 2 minggu 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718192021222324252627282930 Nomor sampel K a n d u n g a n ( 1 /1 0 0 0 m g ) b e ra t k e ri n g d a u n Klorofil-a Klorofil-b Total 4 minggu
Panjang akar, luas permukaan akar dan daun Akar tanaman merupakan organ yang berperan dalam proses pengambilan air dan unsur hara yang diperlukan untuk kegiatan metabolisme baik katabolisme maupun anabolisme yang berlangsung dalam sel-sel tanaman. Sel akar tidak memiliki klorofil sebagaimana pada daun. Pada umumnya, akar menyerap zat berupa anorganik (mineral) diangkut melalui xilem ke bagian daun untuk diubah menjadi zat organik (protein). Oleh karena itu, akar disuplai zat organik melalui floem dari daun untuk pertumbuhannya.
Gambar 8. Panjang dan luas permukaan akar umur 4 minggu setelah tanam.
Efektivitas akar dalam menjalankan fungsinya ditentukan oleh panjang akar secara keseluruhan yang menentukan besarnya luas permukaan akar sebagai bagian yang bersentuhan dengan air maupun mineral yang terdapat di sekitar zona perakaran tanaman. Panjang dan luas permukaan akar tanaman selada disajikan dalam Gambar 8. Berdasarkan hasil pengamatan sebanyak 30 contoh tanaman diperoleh bahwa panjang akar berkisar antara 2000 hingga 3500 cm pada umur 4 minggu setelah tanam, sedangkan luas permukaan akar berkisar antara 200 sampai lebih dari 500 cm2. Luas permukaan akar jauh lebih kecil dibanding luas permukaan daun yang harus disuplai dengan air dan mineral, perbandingan luas antara keduanya disajikan dalam Gambar 9.
Gambar 9. Luas permukaan akar dan daun selada pada umur 4 minggu setelah tanam.
Luas permukaan akar berkisar < 500 cm2, sedangkan luas permukaan daun berkisar antara 1000 hingga 2000 cm2. Artinya, peran akar dalam mendukung pertumbuhan tanaman sangat berat karena setiap unit luas akar harus mampu melayani 2 hingga 4 unit luas daun. Itulah sebabnya di sekitar zona perakaran diperlukan kondisi yang optimal meliputi ketersediaan air, oksigen, mineral dan suhu. Suhu yang sesuai diperlukan agar sistem enzim bekerja secara maksimal, sedangkan oksigen dibutuhkan dalam proses respirasi untuk memproduksi energi berupa ATP yang digunakan dalam proses pengambilan mineral atau unsur hara.
Hubungan antara suhu dengan berat segar, berat kering dan panjang batang
Suhu zona perakaran sangat mempengaruhi produksi biomassa atau berat kering yang akan menentukan berat segar hasil panen selada. Sejauhmana berbagai taraf suhu mempengaruhi produksi selada tersebut disajikan dalam Gambar 10. Nampak dalam Gambar 10. bahwa produksi berat kering tinggi terdapat pada suhu zona perakaran sekitar 25oC, sedangkan berat segar berkisar antara 20 hingga 25oC. Produksi biomassa ditentukan oleh aktivitas fotosintesis yang berlangsung dalam kloroplas daun dan suplai mineral yang diserap melalui akar. Suhu di sekitar zona perakaran atau larutan nutrisi menentukan kandungan oksigen di 0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161718192021222324252627282930 Nomor sampel L u a s p e rm u k a a n a k a r (c m 2) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 P a n ja n g a k a r (c m ) Luas akar Panjang akar 4 minggu 0 500 1000 1500 2000 2500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930 Nomor sampel L u a s p e rm u k a a n ( c m 2) Akar Daun 4 minggu
dalamnya. Semakin tinggi suhu maka kandungan oksigen semakin menurun (Morgan, 2005). Di samping itu, suhu juga mempengaruhi kinerja sistem enzim (Salisbury dan Ross, 1992). Itulah sebabnya pada suhu sekitar 15oC produksi biomassa rendah karena kinerja enzim terhambat
sekalipun pada kondisi suhu tersebut konsentrasi oksigen terlarut lebih tinggi. Sebaliknya, pada suhu sekitar 30 hingga 35oC produksi biomassa rendah disebabkan oleh karena kandungan oksigen rendah dan kinerja enzim terhambat.
Gambar 10. Berat segar dan berat kering dalam berbagai suhu zona perakaran. Suhu zona perakaran mempengaruhi
panjang batang tanaman selada yang selengkapnya disajikan dalam Gambar 11. Suhu yang relatif tinggi mengakibatkan batang tumbuh semakin panjang mirip dengan pengaruh etiolasi. Berdasarkan hasil pengamatan terhadap 9 contoh tanaman selada pada suhu sekitar 15oC diperoleh rata-rata panjang batang mendekati 6 cm, sedangkan pada suhu sekitar 35oC mencapai 14 cm (Gambar 11a). Suhu relatif rendah yaitu antara 15 sampai 20oC yang diperlakukan semakin lama sekitar 24 jam mengakibatkan batang tumbuh semakin pendek. Sebaliknya, suhu relatif tinggi yakni antara 25 sampai 35oC lama perlakuan hampir tidak mempengaruhi panjang batang. Pertumbuhan batang yang lebih
panjang pada suhu tinggi mungkin disebabkan tanaman mengalami kesulitan dalam mengambil air dan unsur hara sehingga sel-sel batang cenderung mengalami pemanjangan (cell
elongation) agar kemampuan menyimpan air
meningkat sebagai bentuk adaptasi terhadap kondisi suhu di sekitar tajuk dalam rumah kaca yang relatif tinggi yaitu berkisar antara 28 sampai 36oC (Ginting, 2007). Gambar 11b. Menunjukkan bahwa pada suhu relatif rendah sekitar 20oC yang berlangsung selama 24 jam, panjang batang berada sekitar 4 cm bahkan suhu sekitar 15oC mengakibatkan panjang batang sekitar 2 cm saja. Secara morfologis, sejumlah daun tanaman selada membentuk roset pada batang yang berukuran sangat pendek tersebut.
Gambar 11. Panjang batang pada berbagai suhu zona perakaran (a) dan panjang batang pada berbagai
3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 15 20 25 30 35
Suhu zona pe rakara n (o
C) B e ra t k e ri n g ( g ) n = 9 60 65 70 75 80 85 90 15 20 25 30 35
Suhu zona perakaran (oC)
B e ra t s e g a r (g ) n = 9 0 2 4 6 8 10 12 14 16 15 20 25 30 35 P a n ja n g b a ta n g ( c m ) n = 9 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 4 8 12 16 20 24 P a n ja n g b a ta n g ( c m ) suhu 15 suhu 20 suhu 25 suhu 35 n = 3 a b
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Persentase organ tanaman selada paling tinggi adalah daun kemudian disusul dengan batang dan akar merupakan yang terendah. Proporsi masing-masing organ tersebut hampir sama dari waktu ke waktu. Klorofil yang terbentuk di dalam daun tepatnya kloroplas terdiri atas klorofil-a dan klorofil-b yang mana konsentrasi klorofil-a lebih tinggi dibanding klorofil-b dari waktu ke waktu. Semakin bertambah panjang akar maka luas permukaan akar semakin meningkat, namun luas permukaan akar secara keseluruhan hanya 0,25 sampai 0,50 kali luas permukaan daun. Suhu zona perakaran antara 20 sampai 25oC mengakibatkan berat kering dan berat segar yang tinggi, sebaliknya pada suhu relatif rendah sekitar 15oC dan suhu relatif tinggi sekitar 35oC diperoleh berat kering dan berat segar rendah. Suhu zona perakaran relatif rendah yaitu antara 15 sampai 20oC yang berlangsung selama 24 jam mengakibatkan panjang batang sekitar 3 cm, sebaliknya pada suhu relatif tinggi antara 25 sampai 35oC mengakibatkan panjang batang sekitar 14 cm. Saran
Kondisi lingkungan di sekitar zona perakaran tanaman selada perlu mendapat perhatian serius khususnya suhu agar tanaman dapat memproduksi biomassa secara maksimal, yaitu dipertahankan sekitar 20oC.
DAFTAR PUSTAKA
Ginting, C., Tohari, Shiddieq, D. dan Indradewa, D., 2006a. Pengaruh Suhu Medium terhadap
Hasil Selada yang Ditanam Secara
Hidroponik, Agrosains, volume 8 no 2, 75-81.
Ginting, C., Tohari, Shiddieq, D. dan Indradewa, D., 2006b. Pengaruh Suhu Medium terhadap
Serapan Hara Makro pada Pertanaman
Selada Secara Hidroponik, Prosiding
Seminar Nasional Peragi, 500 – 509. Ginting, C. 2007. Pengendalian Suhu Zona
Perakaran pada Pertanaman Selada
(Lactuca sativa, L.) Sistem Hidroponik
(Disertasi). Universitas Gadjah Mada.
Yogyakarta.
Ginting, C. 2008. Pengaruh Suhu Zona Perakaran Terhadap Pertumbuhan dan Kadar Klorofil
Tanaman Selada Sistem Hidroponik,
Agriplus, volume 18 nomor 03 September 2008, 169 – 178.
Ginting, C. 2010. Analisis Pertumbuhan Selada (Lactuca sativa) Dibudidayakan Secara Hidroponik pada Musim Kemarau dan Penghujan, Agriplus, volume 20 nomor 01 Januari 2010, 1 – 8.
Indradewa, D. 2002. Gatra Agronomis dan Fisiologis Pengaruh Genangan dalam Parit pada tanaman Kedelai (Disertasi). Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Marschner, H. 1986. Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, New York.
Mengel, K and Kirkby, E.A. 1978. Principles of Plant Nutrition. International Potash Institute. Bern Switzerland.
Morgan, L. 2005. Powering up the Root System, Growing Edge, Volume 15, Number 4. NewMoon Publishing Cornvallis, Oregon. Pandey, B.P. 1982. Plant Anatomy. S. Chand &
Company Ltd, New Delhi.
Ruter, J.M. and Ingram, D.L., 1992. High Root Zone Temperatures Influence Rubisco Activity and Pigment Accumulation in Leaves of Rotundifolia Holly, J.Amer.Soc.Hort.Sci., 117 (1), 154-157.
Salisbury, F.B. and C.W. Ross. 1992. Plant
Physiology. Wadsworth Publishing
