STUDI FLUORESENSI KLOROFIL DAN HUBUNGANNYA
DENGAN KANDUNGAN HARA NITROGEN DAN
MAGNESIUM PADA TANAMAN KELAPA SAWIT
(Elaeis guineensis Jacq.)
TESIS
Oleh
MARTIADI KURNIAWAN
117001006
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Judul Tesis : STUDI FLUORESENSI KLOROFIL DAN HUBUNGANNYA DENGAN KANDUNGAN HARA NITROGEN DAN MAGNESIUM PADA TANAMAN KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.)
Nama Mahasiswa : Martiadi Kurniawan
Nomor Pokok : 117001006
Program Studi : Magister Agroekoteknologi
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Ketua
Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi
Anggota
Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP
Ketua Program Studi
Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP
Dekan
Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS
Telah diuji pada
Tanggal: 12 Juni 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi
Anggota : 1. Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP
2. Prof. Dr. Ir. B. Sengli J. Damanik, MSc
3. Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa, MSc
i ABSTRAK
Martiadi Kurniawan, Studi Fluoresensi Klorofil dan Hubungannya Dengan Kandungan Hara Nitrogen dan Magnesium Pada Tanaman Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Dibimbing oleh Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi dan Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP
Deteksi defisiensi hara merupakan masalah yang dihadapi oleh perkebunan kelapa sawit dalam hal manajemen hara, penentuan status hara dan dosis pupuk. Informasi terkait pemanfaatan metode fluorimetri pada tanaman kelapa sawit untuk mendeteksi kondisi defisiensi hara masih sangat terbatas, demikian juga dengan hubungan antara fluoresensi klorofil terhadap kandungan hara nitrogen dan magnesium pada tanaman kelapa sawit juga masih sangat terbatas. Penelitian ini bertujuan (1) untuk menentukan hubungan antara fluoresensi klorofil, kandungan klorofil, hara nitrogen dan magnesium pada tanaman kelapa sawit di pembibitan dan tanaman kelapa sawit umur 4 dan 8 tahun, (2) untuk mengevaluasi pengaruh hara nitrogen dan magnesium terhadap pertumbuhan tanaman dan kandungan klorofil pada tanaman kelapa sawit di pembibitan, dan (3) untuk mengevaluasi pola fluoresensi pada berbagai status hara nitrogen dan magnesium pada tanaman kelapa sawit di pembibitan dan pada umur 4 dan 8 tahun. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa peningkatan hara nitrogen pada akhir penelitian pembibitan berpengaruh nyata terhadap peningkatan Petiole Cross Section (PCS), bobot kering pelepah, kandungan klorofil a, klorofil b, klorofil total, kandungan hara nitrogen daun, kandungan hara magnesium daun, nilai fluoresensi maksimal (Fm) dan nilai Fv/Fm pada bibit kelapa sawit, sedangkan peningkatan hara magnesium hanya berpengaruh nyata terhadap peningkatan kandungan klorofil a, klorofil b, klorofil total dan kandungan hara magnesium daun pada bibit kelapa sawit umur 5 BST. Peningkatan hara nitrogen dan magnesium berinteraksi nyata terhadap peningkatan luas daun dan indeks luas daun pada bibit tanaman kelapa sawit 4 bulan setelah transplanting (BST). Terdapat hubungan yang positif antara F0 dan kandungan hara nitrogen pada tanaman kelapa sawit umur 4 dan 8 tahun, dengan nilai koefisien korelasi (r) sebesar 0.490, sedangkan antara F0 dan kandungan hara magnesium memberikan nilai korelasi sebesar 0.379. Nilai Fv/Fm cenderung lebih tinggi pada tanaman kelapa sawit dewasa dengan kandungan hara nitrogen yang optimal, sebaliknya Fv/Fm cenderung rendah pada tanaman kelapa sawit dengan kandungan hara nitrogen yang rendah. Kurva fluoresensi klorofil pada tanaman kelapa sawit dengan status hara nitrogen yang rendah berbeda dengan tanaman kelapa sawit dengan status hara yang optimal ditandai dengan nilai F0 yang lebih tinggi dan Fm yang lebih rendah pada tanaman dengan kandungan hara nitrogen yang rendah.
ii ABSTRACT
Martiadi Kurniawan, Studi of Chlorophyll Fluorescence and Its Relationship To Leaf Nitrogen and Magnesium of Oil Palm (Elaeis guineensis Jacq.) Supervised by Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi and Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP
Nutrient deficiency detection has become a problems which faced by the oil palm plantation in term of nutrients management, nutrient estimation and fertilizer dosage. Information about the utilization of fluorimetry method on oil palm and also the relationship between chlorophyll fluorescence to the leaf N and Mg on oil palm are still limited. The aim of this research was (1) to determine the relationship between chlorophyll fluorescence, chlorophyll content, nitrogen and magnesium on oil palm seedlings and 4 and 8 years-old mature palms, (2) to evaluate the effect of nitrogen and magnesium to growth and chlorophyll content on oil palm seedlings, and (3) to determine fluorescence pattern in various leaf nitrogen and magnesium status on seedlings and mature palms 4 and 8 years-old mature palms. The result showed that the increment of nitrogen in the end of nursery trial has shown significant responses to the increase of Petiole Cross Section (PCS), frond dry weight, chlorophyll a, b and total chlorophyll content, leaf nitrogen and magnesium content, Fm and Fv/Fm value in oil palm seedlings, beside that the increment of magnesium has shown significant responses only on the increase of chlorophyll a, b, and total chlorophyll content and leaf magnesium content in 5 MAT oil palm seedlings. The increment of nitrogen and magnesium has significant interaction to the increment of leaf area and leaf area index on oil palm seedlings after 4 MAT. There is positive correlation between F0 and nitrogen content on 4 and 8 years-old mature palms, with correlation coefficient value (r) 0.490, and r value between F0 and magnesium content is 0.379. Fv/Fm value slightly higher on mature oil palms with optimum nitrogen content, contrary the lowest Fv/Fm found on palms with low nitrogen status. Chlorophyll fluorescence curve both on oil palm seedlings and mature palms on the field was difference between palm with low nitrogen status rather than that with optimum status, described with high F0 and low Fm.
iii
KATA PENGANTAR
Penulis mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan berkah-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, Penulis banyak mendapatkan bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi., selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis ini.
5. Ibu Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP., selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan penulisan tesis ini.
6. Bapak Prof. Dr. Ir. B. Sengli J. Damanik, MSc, ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa, MSc., dan Bapak Dr. Ir. Luthfi M. Aziz, MSc., selaku Komisi Pembanding atas saran dan kritik yang diberikan.
7. Seluruh manajemen Asian Agri yakni Bapak Kelvin Tio dan Bapak Bukit Sanjaya, Bapak Dr. Mukesh Sharma (Head R&D RGE), Bapak Manjit Sidhu (Head R&D AA), Bapak Ir. Abdul Azis, MP. (Head Agronomi) dan Bapak Ir. Zulkasta Sinuraya, MP. (Senior Agronomist) yang telah memberikan izin kepada penulis untuk melanjutkan studi S2 dan melaksanakan penelitian ini.
8. Seluruh staf Agronomy Section R&D Asian Agri yakni Eny Fitri Rambe, Johnson Situmorang, Era Wahyudi dan Taman Bahari yang banyak memberikan bantuan dan saran kepada penulis dalam pelaksanaan penelitian ini.
9. Seluruh personil LSU Agronomi Section, Orien Marpaung, Martinus Simanjuntak, Junaidi dan Andri Ariaman serta personil yang lain, yang banyak memberikan bantuan dalam pelaksanaan penelitian ini.
iv
Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Namun besar harapan penulis semoga tesis ini bermanfaat kepada seluruh pembaca. Semoga kiranya Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa memberkati kita semua. Amin.
Medan, Juni 2014 Penulis,
v
RIWAYAT HIDUP
MARTIADI KURNIAWAN dilahirkan pada tanggal 12 Maret 1981 di Kota Mataram, Provinsi Nusa Tenggara Barat, Ayah bernama H. Muhammad Ali Asgar dan Ibu bernama Baiq Hikmatul Hayati, anak pertama dari empat bersaudara. Telah menikah, Istri bernama Dian Rahmawati, telah dikaruniai dua orang anak, yang bernama Salma Zahiratul Fathi (Pr) dan Muhammad Athaya Mirza (Lk).
Tamat Sekolah Dasar (SD) Negeri 3 Tanjung Karang pada tahun 1993, tamat Madrasah Tsanawiyah Negeri (MTsN) Mataram tahun 1996, tamat SMA Negeri 1 Mataram tahun 1999, dan lulus dari Jurusan Budidaya Pertanian Program Studi Hortikultura Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya (UB) tahun 2003. Pada tahun 2011 tercatat sebagai mahasiswa Program Magister Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara (USU) Medan.
Pada tahun 2004 penulis mulai bekerja di PT. Nusa Pusaka Kencana Departemen R&D Bagian Agronomi dan saat ini penulis menjabat sebagai Head Assistant Research Officer.
Penulis
vi
1.4. Hipotesis Penelitian ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1. Perkembangan Tanaman Kelapa Sawit ... 6
2.2. Diagnosis Kandungan Hara Tanaman Kelapa Sawit ... 7
2.3. Klorofil dan Fluoresensi Klorofil ... 9
2.4. Hubungan Klorofil dan Kandungan Hara Daun Kelapa Sawit ... 14
2.4.1. Nitrogen ... 14
2.4.2. Magnesium ... 17
BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN ... 19
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... 19
3.2 Bahan dan Alat ... 19
3.3. Metode Penelitian ... 20
3.3.1. Penelitian I : Pembibitan Utama (Main Nursery) ... 20
3.3.1.1. Pelaksanaan Penelitian ... 21
3.3.1.2. Parameter Pengamatan ... 23
3.3.1.3. Analisis Data ... 29
3.3.2. Penelitian II : Metode Survey di Lapangan... 29
3.3.2.1. Pelaksanaan Penelitian ... 29
3.3.2.2. Paramater Pengamatan ... 30
3.3.2.3. Analisis Data ... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32
4.1. Pembibitan Utama ... 32
4.1.1. Parameter Vegetatif ... 32
4.1.1.1 Luas Daun (cm2) ... 32
4.1.1.2. Indeks Luas Daun ... 34
vii
4.1.1.4 Bobot Kering Pelepah (kg) ... 38
4.1.2. Kandungan Klorofil a (mg/g) ... 40
4.1.3. Kandungan Klorofil b (mg/g)... 41
4.1.4. Kandungan klorofil total (mg/g) ... 43
4.1.5. Kandungan Hara Nitrogen dan Magnesium dalam Jaringan Jaringan Daun ... 46
4.1.6. Fluoresensi Klorofil ... 49
4.2. Pengamatan Deskriptif di Lapangan ... 57
4.2.1. Korelasi Kandungan Hara Nitrogen dan Magnesium Dengan Kandungan Klorofil ... 58
4.2.2. Korelasi Kandungan Hara Nitrogen dan Magnesium Dengan Fluoresensi Klorofil ... 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 67
5.1. Kesimpulan ... 67
5.2. Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA ... 69
viii
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
1. Interaksi perlakuan nitrogen dan magnesium terhadap parameter luas daun (cm2) pada umur 4 bulan setelah transplanting ... 32
2. Luas daun bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 34
3. Interaksi perlakuan nitrogen dan magnesium terhadap parameter indeks luas daun pada umur 4 bulan setelah transplanting ... 34
4. Indeks luas daun bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di
pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 35
5. Data petiole cross section (cm2) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 38
6. Data bobot kering pelepah (kg) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 39
7. Data kandungan klorofil a (mg/g) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 40
8. Data kandungan klorofil a (mg/g) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara magnesium di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah
transplanting ... 40
9. Data kandungan klorofil b (mg/g) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 41
10. Data kandungan klorofil b (mg/g) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara magnesium di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah
transplanting ... 42
11. Data kandungan klorofil total (mg/g) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 43
12. Data kandungan klorofil total (mg/g) bibit kelapa sawit pada perlakuan hara magnesium di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah
transplanting ... 44
ix
bulan setelah transplanting ... 46
14. Data kandungan hara magnesium dalam jaringan daun (% bobot kering daun) pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2, 3, 4 dan
5 bulan setelah transplanting ... 47
15. Data kandungan hara magnesium dalam jaringan daun (% bobot kering daun) pada perlakuan hara magnesium di pembibitan umur 2, 3, 4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 47
16. Data fluoresensi awal (F0) pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 49
17. Data fluoresensi awal (F0) pada perlakuan hara magnesium
di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting... 50
18. Data fluoresensi maksimal (Fm) pada perlakuan hara nitrogen
di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 50
19. Data fluoresensi maksimal(Fm) pada perlakuan hara magnesium
di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting... 50
20. Data rasio fluoresensi variabel dan maksimal (Fv/Fm) pada perlakuan hara nitrogen di pembibitan umur 2,3,4 dan 5 bulan setelah transplanting ... 51
21. Kandungan hara nitrogen dan magnesium pada tanaman kelapa sawit umur 4 dan 8 tahun dari tahun 2011-2013 ... 57
22. Nilai koefisien korelasi nitrogen dan magnesium terhadap kandungan Klorofil a, klorofil b dan klorofil total pada tanaman kelapa sawit umur 4 tahun ... 59
23. Nilai koefisien korelasi nitrogen dan magnesium terhadap kandungan Klorofil a, klorofil b dan klorofil total pada tanaman kelapa sawit umur 8 tahun ... 59
24. Nilai koefisien korelasi nitrogen dan magnesium terhadap kandungan fluoresensi klorofil pada tanaman kelapa sawit umur 4 tahun ... 60
x
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
1. Struktur kimia klorofil (Heldt dan Piechulla, 2001) ... 10
2. Kurva fluoresensi klorofil pada tanaman anggur yang mengalami defisiensi Fe dan yang tidak mengalami defisiensi Fe (New Ag International, 2009) ... 14
3. Alat Pocket PEA Chlorophyll Fluorimeter Merk Hansatech ... 19
4. Leaf clip ... 27
5. Teknik pengoperasian alat Chlorophyll Fluorimeter ... 27
6. Luas daun (cm2) bibit kelapa sawit umur 4 BST akibat pengaruh pemberian hara nitrogen (g/bibit)... 33
7. Indeks luas daun bibit kelapa sawit umur 4 BST akibat pengaruh Pemberian hara nitrogen (g/bibit) ... 35
8. Kandungan klorofil a, klorofil b dan klorofil total (mg/g) pada bibit kelapa sawit umur 5 BST akibat pengaruh hara nitrogen (g/bibit) ... 42
9. Kandungan klorofil a, klorofil b dan klorofil Total (mg/g) bibit kelapa sawit umur 5 BST akibat pengaruh hara magnesium (g/bibit) ... 44
10. Perbandingan secara visual perlakuan N0 dan N4 ... 45
11. Nilai Fm (unit) pada bibit kelapa sawit umur 5 BST akibat pengaruh dosis nitrogen (g/bibit) ... 51
12. Nilai Fv/Fm (unit) pada bibit kelapa sawit umur 5 BST akibat pengaruh dosis nitrogen (g/bibit) ... 52
13. Kurva fluoresensi klorofil bibit tanaman kelapa sawit umur 5 BST pada berbagai perlakuan dosis nitrogen ... 56
xi
15. Kurva fluoresensi klorofil pada berbagai tingkat kandungan hara nitrogen pada tanaman kelapa sawit umur 8 tahun ... 62
16. Kurva fluoresensi klorofil pada berbagai tingkat kandungan hara nitrogen pada tanaman kelapa sawit umur 4 tahun ... 64
17. Kurva fluoresensi klorofil pada berbagai tingkat kandungan hara magnesium pada tanaman kelapa sawit umur 8 tahun ... 64
xii
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Halaman
1. Lay-out Penelitian Pembibitan Utama (Main Nursery) ... 73
2. Detail Karakteristik Kondisi Tanah di Lokasi Percobaan ... 74
3. Rangkuman Data Rata-rata Pengamatan Luas Daun (cm2)
Pada Penelitian Pembibitan ... 75
4. Rangkuman Hasil Analisis Sidik Ragam Luas Daun (cm2) ... 76
5. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Indeks Luas Daun Pada Penelitian
Pembibitan ... 77
6. Rangkuman Analisis Sidik Ragam Indeks Luas Daun ... 78
7. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Petiole Cross Section (PCS) Pada
Penelitian Pembibitan (cm2) ... 79
8. Rangkuman Analisis Sidik Ragam Petiole Cross Section (PCS) (cm2) ... 80
9. Rangkuman Data Rata-rata Bobot Kering Pelepah (kg) Pada
Penelitian Pembibitan ... 81
10. Rangkuman Analisis Sidik Ragam Bobot Kering Pelepah (kg) ... 82
11. Rangkuman Data Rata-rata Klorofil a Pada Penelitian Pembibitan
(mg/g) ... 83
12. Rangkuman Analisis Sidik Ragam Klorofil a (mg/g) ... 84
13. Rangkuman Data Rata-rata Klorofil b Pada Penelitian Pembibitan
(mg/g) ... 85
14. Rangkuman Analisis Sidik Ragam Klorofil b (mg/g) ... 86
15. Rangkuman Data Rata-rata Klorofil Total Pada Penelitian Pembibitan (mg/g) ... 87
16. Rangkuman Analisis Sidik Ragam Klorofil Total (mg/g) ... 88
17. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Fluoresensi Awal (F0)
xiii
18. Rangkuman Hasil Analisis Sidik Ragam Fluoresensi Awal (F0) ... 90
19. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Fluoresensi Akhir (Fm) Pada Penelitian Pembibitan ... 91
20. Rangkuman Hasil Analisis Sidik Ragam Fluoresensi Akhir (Fm) Pada Penelitian Pembibitan ... 92
21. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Fv/Fm Pada Penelitian Pembibitan ... 93
22. Rangkuman Hasil Analisis Sidik Ragam Fv/Fm Pada Penelitian Pembibitan ... 94
23. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Kandungan Nitrogen (% Berat Kering) Dalam Jaringan Daun Pada Penelitian Pembibitan ... 95
24. Rangkuman Hasil Analisis Sidik Ragam Kandungan Nitrogen Dalam Jaringan Daun (% Berat Kering) Pada Penelitian Pembibitan ... 96
25. Rangkuman Data Rata-rata Hasil Kandungan Magnesium (% Berat Kering) Dalam Jaringan Daun Pada Penelitian Pembibitan ... 97
26. Rangkuman Hasil Analisis Sidik Ragam Kandungan Magnesium Dalam Jaringan Daun (% Berat Kering) ... 98
27. Hasil Analisis Korelasi Antara Dosis Nitrogen, Magnesium dan Fv/Fm Pada Penelitian Pembibitan ... 99
28. Hasil Analisis Regresi Pengaruh Kandungan N dan Mg Daun Dengan Klorofil Total Pada Penelitian Pembibitan ... 100
29. Hasil Analisis Korelasi Pengaruh Kandungan N dan Mg Daun Dengan Fv/Fm Pada Penelitian Pembibitan ... 101
30. Hasil Analisis Regresi Pengaruh Kandungan N dan Mg Daun Dengan Fv/Fm Pada Penelitian Pembibitan ... 102
31. Rangkuman Data Pengamatan Deskriptif Blok A06g (8 tahun) ... 103
32. Rangkuman Data Pengamatan Deskriptif Blok A10a (4 tahun) ... 104
33. Hasil Analisis Korelasi Pada Tanaman Umur 4 tahun ... 105
xiv
35. Prinsip Kerja Alat Chlorophyll Fluorimeter ... 107
