Laporan Bank Dunia (1985) menunjukkan bahwa sepertiga usaha perkebunan di Indonesia mengelola karet, kelapa sawit, dan minyak kelapa. 7 Data subsidi untuk budidaya padi di Indonesia juga menunjukkan bahwa input buatan untuk mencapai tingkat swasembada pangan cukup tinggi.
Tanggungjawab ekosistem
Begitu pula pada lahan subur yang distribusi hujannya seragam, yaitu sebanyak 40-50 orang per km2 merupakan kondisi ideal bagi sistem pertanian. Tumbuhan budidaya (disebut tumbuhan) dalam jumlah besar termasuk dalam kelompok Spermatophyta, yang selanjutnya dapat dibagi lagi menjadi tumbuhan berbiji tertutup (Angiospermae) dan tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospermae).
Bagian-bagian Tanaman 1. Akar
- Batang
- Daun
- Bunga
- Buah
- Biji
Mutasi pada satu gen, seperti pada tomat, dapat menumbuhkan daun yang berbeda bentuknya, juga karena pengobatan hormon, seperti pada Centaurea yang tumbuh tidak normal. Struktur khas daun yang menjalankan fungsi “celah” pertukaran gas dapat dilihat pada lapisan epidermis yang terdiri atas sel epidermis, sel penjaga, dan sel rambut.
Sel Sebagai Unit Terkecil
Struktur sel dan bagiannya
Pada gymnospermae, kulit biji terdiri atas tiga lapisan, yaitu kulit luar (sorcotesta), kulit tengah (sclerotesta), dan kulit dalam (endotesta). Lembaga merupakan calon tanaman baru yang terdiri atas calon akar (radikula), lembaga daun (kotiledon), dan lembaga batang (cauliculus). Asam deoksiribonukleat, yang bertanggung jawab untuk menyimpan informasi genetik dan mentransmisikannya, ditemukan dalam kromosom inti sel (nukleus).
Dibandingkan dengan sel hewan, sel tumbuhan mempunyai ciri-ciri yang unik, yaitu: a) sel tumbuhan dikhususkan untuk fotosintesis (terutama pada tumbuhan tingkat tinggi); Selulosa yang merupakan polisakarida dengan rumus molekul (C6H10O5)n juga bergabung dengan polisakarida lain seperti hemiselulosa dan zat pektik untuk membangun dinding sel. Hampir semua sel tumbuhan mengandung plastida, mitokondria, ribosom, retikulum endoplasma, badan Golgi dan vakuola.
Dominan pada sel daun yang mengandung 100 grana dan setiap granum (unit grana) mempunyai 25 cakram. Kromosom terutama terdiri dari protein dan nukleoprotein yang menjalankan tugas membawa gen, menentukan sifat-sifat yang diwariskan.
Komposisi sel
23 Badan Golgi Badan golgi banyak ditemukan di dalam sel, meskipun bentuknya tidak selalu sama pada sel yang berbeda. Vakuola merupakan pembawa bahan mentah dari permukaan sel ke tempat asimilasi atau pengangkutan hasil sintesis dalam arah sebaliknya. Selain itu, vakuola merupakan organ penyimpan (butiran pati, vakuola lemak, vakuola air) atau pembawa sekret (vakuola sekretorik).
Monosakarida larut dalam air dan merupakan sumber energi dalam sejumlah proses pernapasan dan sintesis komponen lain dalam metabolisme sel. Seperti halnya karbohidrat, lemak juga tersusun dari ikatan C, H, dan O, namun dengan perbandingan dan susunan yang berbeda. Minyak, lilin, eter atau benzena termasuk dalam kelompok lemak yang fungsi utamanya sebagai bahan cadangan.
Peran penting asam nukleat adalah dalam pewarisan genetik, serta dalam sintesis protein dan pengendalian aktivitas seluler oleh nukleus. Asam nukleat berbentuk heliks dengan satuan basa nukleotida yang terdiri dari ikatan N, gula, dan asam fosfat.
Prinsip dasar pertukaran
Arah difusi selalu dari tempat bertekanan tinggi atau aktivitas debu tinggi ke tempat bertekanan atau aktivitas debu rendah. Jika melihat tabel di atas, CO2 berdifusi ke daun sedangkan H2O dilepaskan ke udara yang disebut transpirasi. Peristiwa ini diilustrasikan dengan menempatkan larutan yang terdiri dari 10% gula dan 90% air dalam sebuah wadah.
Jika membran permeabel ditempatkan untuk memisahkan keduanya, air murni akan mengalir lebih cepat ke arah air dan larutan gula dibandingkan ke arah sebaliknya. Membran bertanggung jawab untuk proses osmosis antara sitoplasma dan lapisan luar, yang terdiri dari 2-3 molekul dengan bagian dalam sitoplasma berupa vakuola. Air dan molekul kecil dapat dengan mudah masuk/keluar, sedangkan larutan lemak menembus melalui daerah yang lapisan proteinnya tidak tersusun secara teratur.
Molekul besar seperti gula yang tidak larut dalam lemak akan terperangkap oleh lapisan lemak setelah menembus lapisan protein hidrofilik. Semakin kecil molekulnya, semakin besar peluang masuk/keluarnya, dan molekul yang mudah larut masuk/keluar dengan cepat.
Tanaman dan Lingkungannya
Sistem tanah untuk pertumbuhan
Sifat fisik tanah yang penting bagi tanaman adalah kepadatan tanah dan porositas tanah total yang berkaitan erat dengan kegiatan pengolahan tanah, konsistensi tanah yang erat kaitannya dengan ketersediaan unsur hara, serta teknik pengolahan tanah dan struktur tanah. Dalam konteks pengolahan tanah, terdapat tiga sifat fisik tanah yang penting dan saling berkaitan, yaitu berat jenis, porositas total tanah, dan berat jenis partikel tanah (Rachman, 1987). Dilihat dari sudut pandang ekosistem, unsur hara tanaman merupakan suatu siklus yang terjadi interaksi antara tanah – tanaman – udara.
Bahan organik terutama menyediakan substrat untuk metabolisme organisme tanah di dalam tanah. Tanah gambut merupakan tanah yang sebagian besar terdiri dari bahan organik yang belum terurai sempurna (Rachman dkk, 1991). Titik layu dapat didefinisikan sebagai suatu kondisi air tanah yang membuat tanaman tidak dapat mempertahankan tekanan turgornya.
Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa kondisi air tanah yang sangat terbatas mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan aktivitas metabolisme. Kapasitas lahan umumnya Y = 0,5 bar, dan air tanah yang cocok untuk tanaman umumnya antara -0,33 bar dan -15 bar (Volkmar dan Woodbury, 1995).
Air Untuk Pertumbuhan
Hal yang penting untuk diperhatikan dalam situasi cekaman air ini adalah peran radiasi dan suhu yang mempengaruhi besarnya transpirasi (Plaut, 1995). Pengaruh langsung cekaman air terhadap aspek fisiologi tanaman adalah pengaruh berkurangnya luas daun (Hsiao, 1973) dan pengaturan stomata dalam kaitannya dengan pengendalian transpirasi (Itani et al, 1992). Selain membatasi penyerapan senyawa nitrogen, cekaman air juga mengakibatkan penurunan penyerapan fosfor (P), seperti hasil penelitian Olsen dkk (1961) pada bibit jagung (Zea mays).
Volkmar dan Woodbury (1995) mencoba mengumpulkan berbagai dampak defisit air terhadap proses asimilasi dan pertumbuhan tanaman. Hsiao (1987) menunjukkan pengaruh tekanan turgor akibat cekaman air terhadap pemanjangan daun ke-5 tanaman jagung. Mackay dan Barber (1985) menunjukkan bahwa pada tanaman jagung (Zea mays), defisit air mempengaruhi pertumbuhan akar.
Misalnya pada tanaman padi (Oryza sativa), kelangkaan air menyebabkan tertundanya tahap kematangan dan perpanjangan masa pertumbuhan vegetatif. Seperti dilansir Djamin dan Salman (1989), defisit air secara visual mengakibatkan ukuran buah menjadi kecil dan daging buah pada buah kelapa berkurang.
Kisaran Cahaya Bagi Tumbuhan Pendahuluan
Dari gambar di atas diketahui hanya 1 – 2% sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi untuk melakukan fotosintesis. Dilihat dari panjang gelombangnya, sinar matahari yang tersebar terdiri atas radiasi gelombang pendek masing-masing berkisar 0,3 – 3,0 µm dan radiasi gelombang panjang masing-masing dengan panjang gelombang > 3 µm. Sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi akan dihamburkan menjadi berbagai peristiwa fisik, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Efisiensi penggunaan sinar matahari untuk fotosintesis, mengingat besarnya energi yang sampai ke permukaan bumi, sebenarnya rendah. Odum (1971) menunjukkan bahwa efisiensi penggunaan sinar matahari untuk fotosintesis bervariasi antara 0,10%. pada kedelai, Glycine max) hingga 0,95% (pada tebu, Sacharum officinarum), seperti terlihat pada tabel di bawah. Thomas dan Tambunan (1996) yang meneliti pengaruh irigasi dan pemupukan terhadap tingkat efisiensi penggunaan sinar matahari pada bibit karet klon GT1 menyimpulkan bahwa perlakuan irigasi tidak berpengaruh terhadap peningkatan intersepsi cahaya atau efisiensi penggunaan.
Pengaruh pengairan dan pemupukan terhadap penghambatan dan efisiensi penggunaan sinar matahari pada bibit karet (Hevea brassiliensis). Energi masukan (I) merupakan radiasi matahari yang jatuh pada daun, sedangkan II merupakan gabungan antara pancaran cahaya, konveksi panas, konduksi panas, dan panas yang hilang pada saat terjadinya proses transpirasi.
FOTOSINTESIS : PROSES FISIOLOGI UTAMA
Penelitian awal dan pengertiannya
Misalnya, Stile dan Leach (1932) menyebut proses ini sebagai proses disimilasi, karena mereka percaya bahwa O2 digunakan untuk memecah produk yang dihasilkan dalam proses fotosintesis. Barnes (1905) mencirikannya sebagai suatu proses yang energik, mengingat hasil respirasi digunakan sebagai energi untuk berbagai kebutuhan tumbuhan itu sendiri. Namun, respirasi adalah istilah standar yang saat ini digunakan untuk menyatakan penggunaan O2 untuk konversi senyawa organik yang dihasilkan dalam proses fotosintesis.
Sedangkan Irwin (1982) mengartikan respirasi sebagai pemecahan oksidatif komponen organik untuk menghasilkan energi yang dapat digunakan oleh tanaman itu sendiri. Dengan demikian Curtis (1950) menyatakan bahwa respirasi merupakan proses reduksi oksidasi yang terjadi pada sel hidup, dimana potensi energi makanan dilepaskan atau ditransfer untuk berbagai kebutuhan. Bahan yang dihasilkan oleh proses fotosintesis, pada tahap proses fisiologis berikutnya, diubah menjadi sumber energi yang dibutuhkan melalui respirasi.
Jika sukrosa dengan berat molekul 342,18 g dihidrolisis, hanya 3,3 k.kalori energi yang dilepaskan dari 1349,6 k.kalori total hidrolisis gula. Energi yang dihasilkan dari proses ini masih sangat kecil dibandingkan dengan 673 kkalori yang dihasilkan oleh gula teroksidasi.
Fisiologi Respirasi
58 Reaksi di atas menunjukkan bahwa respirasi anaerobik tidak menggunakan O2 sama sekali dalam menguraikan bahan organik menjadi energi. Hal penting dari penelitian dan wawasan awal ini adalah bahwa konversi bahan organik menjadi energi dalam bentuk ATP memerlukan O2 dan terjadi pada saat fotosintesis tidak dilakukan oleh tanaman. Baik dalam bentuk NADH dan FADH2, listrik pada akhirnya ditransfer ke oksigen melalui rantai transpor elektron dan energi disimpan dalam bentuk ATP.
Tiga unit molekul asam piruvat dioksidasi menjadi tiga molekul CO2 dan energi dilepaskan dalam bentuk ATP, NADH2 dan reduksi ambar dehidrogenase (SDH2). Pada seri pertama siklus Krebs (juga disebut siklus asam trikarboksilat), asetat aktif (asetil KoA) dikondensasikan dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat melalui katalisis enzim sitrat sintetase. Sitrat didehidrasi membentuk komponen ikatan rangkap cis a konitase dan kemudian dihidrasi membentuk isositrat.
Enzim fumares mengkatalisis hidrasi ikatan rangkap fumares membentuk asam hidroksikarboksilat malat, dan akhirnya enzim NAD dan NADH yang dihasilkan sebagai malat dioksidasi menjadi oksaloasetat. Proses oksidasi glikolisis dan siklus Krebs ini menghasilkan sejumlah ATP, yang sebagian besar disimpan dalam bentuk komponen tereduksi NADH atau FADH.
Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Respirasi
Lentisel yang tersebar secara acak pada batang berfungsi sebagai lubang pertukaran gas dan juga dapat mengeluarkan uap air dari tumbuhan. Eksperimen Miller (1923) menunjukkan bahwa fluktuasi sedang pada suhu daun dikendalikan oleh transpirasi, terutama ketika suhu udara di sekitar daun dan intensitas cahaya tinggi. Di antara percobaan yang mengamati hubungan antara suhu daun dan transpirasi, Blackman dan Mattihaie (1905) menyimpulkan hubungan ini dengan lebih jelas.
Hal ini menunjukkan bahwa meskipun daun melakukan transpirasi, namun proses tersebut terbatas sehingga mempengaruhi suhu udara sekitar. Jika diasumsikan daun menerima energi radiasi matahari sebesar 1,4 kalori/cm2/menit (atau 8400 kalori/dm2/jam), dan separuhnya diserap daun, maka transpirasi daun dapat mencapai rata-rata 7,3 ml/dm2. /jam untuk menjaga suhu agar tetap di bawah suhu udara sekitar. Pada keadaan dimana suhu udara lingkungan tinggi, kelembaban udara rendah dan air mencukupi, transpirasi akan menurunkan suhu daun sebesar 5 – 60o C.
Pengamatan Loftfield (1921) menunjukkan bahwa suhu daun alfalfa, kentang dan tebu berhubungan dengan jenis dan karakter stomata. Suhu daun dengan stomata terbuka umumnya lebih rendah dibandingkan suhu udara dan sebaliknya.
