MAKALAH
MATA KULIAH EKOLOGI TANAMAN RESPON TANAMAN TERHADAP AIR
Oleh:
Kelompok 4 :
Alvianti Maulidatus Solihah [A41210546]
Dinik Dwi Cahyani [A41210554]
Eed Akbar Saputra [A41210816]
M. Ichsan Jaylani [A41210814]
Fitri Ayu Rahmawati [A41210528]
Syifa Aura Maulidia [A41210630]
Syahrullah [A41210831]
Dosen Pengampu:
Ir. Sri Rahayu M.P.
KEMENTRIAN PENDIDIKAN, KEBUDAYAAN, RISET DAN TEKNOLOGI TEKNIK PRODUKSI BENIH
JURUSAN PRODUKSI PERTANIAN POLITEKNIK NEGERI JEMBER
2022
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Selama siklus hidup tanaman memperoleh air dengan cara menyerap air dari lingkungannya yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan faktor tanaman.
Faktor lingkungan yang berpengaruh adalah kandungan air dalam tanah, kelembaban udara dan suhu tanah. Faktor tanaman yang berpengaruh adalah efesiansi perakaran, perbedaan tekanan difusi air tanah ke akar, dan keadaan protoplasma tanaman (Nofyangtri, 2011 dalam Nio et al., 2013). Dalam pertumbuhan tanaman, air mempunyai peranan cukup besar. Air merupakan salah satu komponen fisik yang sangat penting serta diperlukan dalam jumlah yang cukup banyak. Air digunakan tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Fungsi air terhadap tanaman diantaranya yaitu
1. Pengisi cairan tubuh tanaman.
2. Pelarut unsur hara yang terdapat di dalam tanah.
3. Membantu penyerapan unsur hara (makanan) dari dalam tanah oleh akar tanaman.
4. Mengangkut unsur hara ke seluruh organ tanaman.
5. Membantu memperlancar metabolisme terutama pada proses fotosintesis lalu mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tanaman.
6. Melancarkan aerasi udara dan suplai oksigen dalam tanah.
Peranan air pada tanaman sebagai pelarut berbagai senyawa molekul organic (unsur hara) dari dalam tanah kedalam tanaman, transportasi fotosintat dari sumber (source) ke limbung (sink), menjaga turgiditas sel diantaranya dalam pembesaran sel dan membukanya stomata, sebagai penyusun utama dari protoplasma serta pengatur suhu bagi tanaman. Apabila ketersediaan air tanah kurang bagi tanaman maka akibatnya air sebagai bahan baku fotosintesis, transportasi unsur hara ke daun akan terhambat sehingga akan berdampak pada produksi yang dihasilkan. Kekurangan air pada tanaman dapat terjadi karena laju hilangnya air berakibat transpirasi terjadi lebih cepat dibandingkan dengan laju pengambilan air dari tanah. Salah satu organ tanaman yaitu akar berperan penting pada saat tanaman merespons kekurangan air dengan cara mengurangi laju transpirasi untuk menghemat air. Kemampuan akar untuk menyerap air beserta
unsur-unsur hara yang terlarut di dalamnya dipengaruhi oleh faktor genetis, kemampuan akar untuk mentranslokasikan unsur-unsur tersebut dari akar menuju ke daun serta kemampuan akar untuk menyebarkan atau memperluas sistem perakaran ke jarak yang lebih jauh untuk memperoleh suplai hara (Harjadi dan Yahya 1988 dalam Nio et al., 2013)
Respon tanaman terhadap kekurangan air (resistensi terhadap kekringan) dapat dilakukan dengan beberapa mekanisme yaitu drought escape, dehydration avoidance dan drought tolerance. Drought escape (tahan kekeringan) merupakan kemampuan suatu tanaman untuk menyelesaikan siklus hidupnya sebelum terjadi kekeringan yang cukup serius. Mekanisme ini meliputi perkembangan fenologi yang cepat dan plastisitas perkembangan sehingga tanaman menghasilkan sedikit pertumbuhan vegetative, sedikit bunga dan sedikit biji di lingkungan dengan kekeringan yang parah. Jika curah hujan tinggi, tanaman menghasilkan vegetative, bunga dan biji yang lebih banyak (Jones et al. 1981 dalam Nio et al., 2013).
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui respon tanaman apabila kelebihan dan kekurangan air 2. Untuk mengetahui apa itu tanaman C3, C4 dan CAM
3. Untuk mengetahui siklus tanaman C3, C4 dan CAM
4. Untuk mengetahui Respon Tanaman C3, C4 dan CAM Terhadap Air 5. Untuk mengetahu proses tanaman ketika mengalami titik kritis
BAB II ISI
Air adalah unsur utama penyusun sel (protoplasma) tanaman. Air berperan dalam menjaga suhu tanaman, proses fotosintesi, respirasi, media untuk reaksi- reaksi biokimia dan penyerapan mineral dari dalam tanah. Kekurangan air akan berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Untuk memenuhi kebutuhan air tanaman, air harus tersedia di dalam tanah. Sumber utama dari air di dalam tanah adalah curah hujan (CH). Namun ketersediaan air di dalam tanah tidak hanya ditentukan oleh jumlah CH tetapi yang lebih penting adalah ketersediaan air untuk tanaman. Faktor yang menentukan ketersediaan air yakni kemampuan tanah dalam menyimpan air di dalam pori air tersedia (pF 2,54).
Parsen volume dari pori air tersedia tersebut berhubungan erat dengan kondisi fisik dan kimia tanah terutama bahan organik. Apabila sifat fisik tanah rusak dan kandungan bahan organik tanah rendah, air akan mudah hilang dari dalam tanah.
Akibatnya air sering tidak tersedia untuk kebutuhan tanaman.
2.1 Respon Tanaman Terhadap Kelebihan Air
Cekaman kelebihan air merupakan kondisi lahan pertanaman mengalami kelebihan air dimana menjadikan tanaman mengalami cekaman. Volume air yang berlebihan akan menyebabkan beberapa respon terhadap tanaman. Volume air yang berlebih akan membuat tanah menjadi sangat lembab dan becek, akibatnya tanah akan terjadi cekaman aerasi yang akan berakibat pada terhambatnya respirasi karena pori-pori tanah akan terisi air, yang mana mengakibatkan defisiensi oksigen (Rismunandar, 1984 dalam Astutik, 2019). Defisiensi oksigen yang dibebakan oleh cekaman kelebihan air menyebabkan gangguan metabolisme tanaman. Hal tersebut juga berakibat pada menurunnya penyerapan unsur hara yang berakibat pada terganggunya aktifitas akar yang menurunkan pertumbuhan serta hasil produksi tanaman (Nugraha dkk., 2014). Menurunnya pertumbuhan tanaman diakibatkan oleh terganggunya biosintesis protein dan klorofil, metabolisme sel, penurunan fotosintesis.
Cekaman kelebihan air dibagi menjadi 2 kondisi yaitu :
1. kondisi jenuh air (waterlogging) pada kondisi akar tanaman yang teregenang 2. kondisi bagian tanaman sepenuhnya tergenang air (complete submergence)
2.2 Respon Tanaman Terhadap Kekurangan Air
Kekurangan air merupakan salah satu faktor pembatas utama di bidang pertanian yang dapat mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan serta hasil produksi tanaman. Ketersediaan air tanah yang semakin menurun serta adanya perubahan iklim yang tidak menentu menyebabkan kemarau yang berkepanjangan dan selanjutnya mengakibatkan kekurangan air pada tanaman (Efendi 2009). Di samping itu kekurangan air pada tanaman dapat terjadi karena laju hilangnya air akibat transpirasi terjadi lebih cepat dibandingkandenganlaju pengambilan air dari tanah. (Nio dan Banyo2011).
Air sebagai penyusun protoplasma, lebih banyak berperan untuk menjaga turgor sel agar sel dapat berfungsi secara normal, kehilangan air pada jaringan tanaman akan menurunkan turgor sel. Bila sel kekurangan air untuk waktu cukup lama, isi sel akan terlepas dari dindingnya yang mengakibatkan rusaknya sel dan akhirnya tanaman mati (Sugito, 1999 dalam Kurniawan, 2014).
Kekurangan yang terjadi terus menerus selama periode pertumbuhan akan menyebabkan tanaman tersebut menderita dan kemudian mati. Sedang tanda- tanda pertama yang terlihat ialah layunya daun-daun. Peristiwa kelayuan ini disebabkan karena penyerapan air tidak dapat mengimbangi kecepatan penguapan air dari tanaman. Jika proses transpirasi ini cukup besar dan penyerapan air tidak dapat mengimbanginya, maka tanaman tersebut akan mengalami kelayuan sementara (transcient wilting), sedang tanaman akan mengalami kelayuan tetap, apabila keadaan air dalam tanah telah mencapai permanent wilting percentage.
Tanaman dalam keadaan ini sudah sulit untuk disembuhkan karena sebagaian besar sel-selnya telah mengalami plasmolisia (Dwidjoseputro, 1984). Sebagai salah satu organ tanaman, akar berperan penting pada saat tanaman merespons kekurangan airdengan cara mengurangi laju transpirasi untuk menghemat air. Pada umumnya tanah mengering dari permukaan tanah hingga ke lapisan tanah bawahselama musim kemarau. Keadaanini menghambat pertumbuhan akar dilapisan tanah yang dangkal, karena sel-selnya tidak dapat mempertahankan turgor yang diperlukan untuk pemanjangan. Akar yang terdapat di lapisan tanah lebih dalam masih dikelilingi oleh tanah yang lembab, sehingga akar tersebut akan terus tumbuh. Dengan demikian
sistem akar akan memperbanyak diri dengan cara memaksimumkan pemaparan air tanah (Campbell et al.2003).
Kekurangan air juga menyebabkan tanaman menjadi kerdil, perkembangannya menjadi abnormal hal tersebut diduga karena terganggunya biosintesis protein dan klorofil, metabolisme sel karena dapat menyebabkan pembelahan sel dan pemanjangan sel terhambat, serta penurunan fotosintesis dan akhirnya menghambat pertumbuhan tanaman.
2.3 Tanaman C3, C4 dan CAM
Menurut Edubio (2019), menyatakan bahwa tiga tanaman C3, C4 dan CAM memiliki perbedaan dalam proses fotosintesis yang terjadi pada sel-selnya.
Dalam proses fotosintesis ini memerlukan bahan berupa CO2 dan air, serta menggunakan energi sinar matahari untuk menghaslkan karbohidrat. Proses fotosintesis terbag menjadi 2 tahapan, yaitu reaksi gelap dan reaks terang. Ketiga tipe tanaman tersebut memiliki perbedaan pada tahapan reaksi gelapnya, ssedangkan pada reaksi terangnya memiliki proses yang serupa.
2.3.1 Tanaman C3
Tanaman C3 adalah tanaman yang memiliki kemampuan adaptif pada lingkungan yang memiliki kandungan CO2 atmosfer tinggi. Tanaman C3 ketika proses fotosintesis berlangsung, CO2 akan langsung masuk dalam siklus Calvin.
Selain itu, fotorespirasi tanaman C3 tergolong rendah sebab tidak memerlukan energi dalam proses fikasasi.Tumbuhan C3 menangkap CO2 dan menghasilkan molekul berkarbon 3 (molekul 3-fosfogliserat). enzim rubisco akan menangkap CO2 dan menggabungkannya dengan ribulosa bifosfat menjadi 3-fosfogliserat yang merupakan molekul berkarbon 3. Molekul berkarbon 3 ini selanjutnya akan menjalani serangkaian proses siklus calvin dan melepaskan glukosa sebagai hasilnya. Pada siang hari tumbuhan C3 akan menutup sebagian stomata untuk mengurangi penguapan. Akibatnya konsentrasi CO2 di dalam jaringan akan berkurang dan konsentrasi O2 hasil fotosintesis akan meningkat. Hal ini akan memicu terjadinya fotorespirasi yang kurang menguntungkan bagi tumbuhan.
Fotorespirasi akan mengikat O2 untuk diolah untuk menghasilkan CO2 namun
dengan menggunakan ATP yang justru membuang-buang energi tumbuhan.
Tumbuhan C3 rentan mengalami fotorespirasi di siang hari yang panas
2.3.2 Tanaman C4
Tanaman C4 adalah tanaman yang mampu menyesuaikan diri dengan lingkungan panas dan kering. Fotosintesis pada tumbuhan C4 memberikan hasil awal yaitu senyawa organik dengan 4-atom C yakni AOA (Asam Oksaloasetat) berfungsi untuk mengikat CO2 Tanaman C4 menangkap CO2 dan menghasilkan molekul berkarbon 4 (oksaloasetat), dengan penangkapan CO2 di mesofil dan siklus calvin di sel seludang pembuluh. enzim PEP karboksilase akan menangkap CO2 dan menggabungkannya dengan fosfoenolpiruvat menjadi oksaloasetat yang merupakan molekul berkarbon 4. Penangkapan CO2 ini terjadi di mesofil daun, kemudian molekul berkarbon 4 tersebut akan diubah menjadi malat dan menuju sel seludang pembuluh untuk melepaskan CO2. Setelah dilepaskan, CO2 akan menjalani siklus calvin di sel seludang pembuluh tersebut dan menghasilkan karbohidrat. Patut untuk diperhatikan bahwa reaksi gelap dalam tumbuhan C4 terjadi di 2 sel yang berbeda. Penangkapan CO2 terjadi di sel mesofil daun, sedangkan siklus calvin terjadi di sel seludang pembuluh. Hal ini akan menjadikan konsentrasi CO2 di seludang pembuluh selalu tinggi sehingga mencegah atau mengurangi terjadinya fotorespirasi yang kurang menguntungkan. Tumbuhan C4 umumnya hidup di tempat dengan kondisi cuaca yang panas dengan intensitas cahaya matahari yang tinggi
2.3.3 Tanaman CAM (Crassulacean Acid Metabolism)
Tanaman CAM yaitu tanaman yang termasuk dalam kategori kelompok sekulen (penyimpan air). Yang mana umumnya memiliki lingkungan tumbuh yang kering. Tumbuhan ini menangkap CAM menangkap CO2 yang akan digabungkan dengan molekul lain yang akan menghasilkan asam organik.
Stomata pada tumbuhan CAM akan terbuka pada malam hari dan akan tertutup pada siang hari. Pad amalam hari CO2 akan ditangkap untuk membentuk asam organik yang kemudian disimpan hingga pagi hari. Sehingga ketika pagi hari saat
stomata tertutup, CO2 akan dileppaskan untuk menjalani siklus calvin yang menghasilkan karbohidrat.
Tumbuhan C4 dan CAM memiliki kemiripan pada penangkapan CO2 yang ditangkp tidak langsung menjalani siklus calvin, namun ditanggap untuk membentuk molekul lan terlebih dahulu. Namun pada tanaman C4 penangkapan CO2 dan siklus calvin terjadi pada sel yang berbeda, sedangkan tanaman CAM terjadi pada waktu yang berbeda.
Adapun siklus calvin pada ketiga tipe tanaman di atas adalah sebagai berikut:
2.4 Respon Tanaman C3, C4 dan CAM Terhadap Air 2.4.1 Tanaman C3
Tanaman tidak tahan dengan cekaman, namun dalam keadaan cekaman kekeringan umumnya memiliki KAR Potensi Air (Ψw) dan potensial osmotik (Ψs) yang lebih rendah (Hamim, 2005)
Akibat dari kekeringan tersebut, Sebagian stomata pada tanaman C3 yang mengakibatkan fotosintesis neto akan menurun dengan cepat, sedangkan fotorespirasi akan meningkat (Morison dan Lawlor, 1999; Hamim, 2003; Hamim, 2004 dalam Hamim 2005).
2.4.2 Tanaman C4
Tanaman relative lebih tahan dengan kondisi cekaman kekeringan. Menurut Long (1999) dalam Hamim (2005) menyatakan bahwa hal tersebut dikarenakan karakteristik tanaman c4 sendiri merupakan tanaman yang cukup efisien dalam pemanfaatan air. Yang mana didapati dari konduktasi stomata yang lebih rendah dibandingkan tanamn C3 sehingga mampu mempertahankan status air tanaman.
Fotorespirasi pada tanaman C4 sangat rendah ada dalam keadaan rasio CO2/O2 yang sangat rendah seperti ketika terjadi stress air (Kanai dan Edwards, 1999 dalam Hamim, 2005) sehingga tumbuhan C4 relatif lebih tahan dengan kondisi cekaman kekeringan.
2.4.3 Tanaman CAM
Tanaman CAM mengurangi penguapan air akibat respirasi dengan cara melakukan respirasi di malam hari dimana suhu lingkungan lebih rendah daripada ketika siang hari, menyimpan CO2 tersebut dalam vakuola dalam bentuk asam malat. Asam malat tersebut akan mengalami dekarboksilasi dan menjadi sumber CO2 untuk fotosintesis di siang hari (Ramirez et al. 2012).
2.5 Titik Kritis Tanaman Terhadap Air
Keterbatasan air merupakan kendala utama pengembangan tanaman yang memerlukan sejumlah air pada fase pertumbuha. Air merupakan komponen utama untuk pertumbuhan tanaman mengingat bagian tumbuhan mengandung air. Periode kritis merupakan periode tanaman yang memerlukan sejumlah air tertentu pada fase pertumbuhannya. Apabila pada periode tersebut kebutuhan air tidak terpenuhi maka tanaman akan mengalami cekaman air yaitu tanaman akan melakukan tanggap morfologis. Setiap periode kritis tanaman berbeda- beda. menurut penelitian Goldsworthy (1992) menytakan bahwa pengamatan periode kritis dilakukan terhadap pertumbuhan vegetatif tanaman sebelum berbunga dan paksa perbungaan. Pada tanaman budidaya, dibedakan ada dua kelas fenologi utama, yaitu determinate dan indeterminate (Goldsworthy, 1992). Tanaman cabai memiliki tipe pertumbuhan indeterminate (Salter &
Goode, 1967), hal ini ditandai oleh fase pertumbuhan vegetatif terus
berlangsung meskipun tanaman telah memasuki fase reproduktif (Sitompul &
Guritno, 1995)
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Cekaman kelebihan air merupakan kondisi lahan pertanaman mengalami kelebihan air dimana menjadikan tanaman mengalami cekaman. Volume air yang berlebihan akan menyebabkan beberapa respon terhadap tanaman. , kehilangan air pada jaringan tanaman akan menurunkan turgor sel. Bila sel kekurangan air untuk waktu cukup lama, isi sel akan terlepas dari dindingnya yang mengakibatkan rusaknya sel dan akhirnya tanaman mati.Tanaman C3 adalah tanaman yang memiliki kemampuan adaptif pada lingkungan yang memiliki kandungan CO2 atmosfer tinggi. tanaman c4 sendiri merupakan tanaman yang cukup efisien dalam pemanfaatan air. Yang mana didapati dari konduktasi stomata yang lebih rendah dibandingkan tanamn C3 sehingga mampu mempertahankan status air tanaman. Tanaman CAM mengurangi penguapan air akibat respirasi dengan cara melakukan respirasi di malam hari dimana suhu lingkungan lebih rendah daripada ketika siang hari. Keterbatasan air merupakan kendala utama pengembangan tanaman yang memerlukan sejumlah air pada fase pertumbuhan. Apabila pada periode tersebut kebutuhan air tidak terpenuhi maka tanaman akan mengalami cekaman air yaitu tanaman akan melakukan tanggap morfologis.
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
Astutik, D., dkk. 2019. Hubungan Pupuk Kalium Dan Kebutuhan Air Terhadap Sifat Fisiologis, Sistem Prakaran dan Biomsa Tanamna Jagung (Zea mays). Jurnal Citra Widya Edukasi Vol.11 No.1
Campbell N.A., Reece J.B., Mitchell L.G. 2003. Biologi. Jilid ke-2. Edisi ke-5.
Erlangga, Jakarta
Dwidjoseputro, D. 1984. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Penerbit PT. Gramedia.
Jakarta. Pp. 66-106.
Edubio. 2019. Fotosintesis Tumbuhan C3, C4 dan CAM.
https://www.edubio.info/2016/12/fotosintesis-tumbuhan-c3-c4-dan
cam.html?m=1 diakses pada hari sabtu 3 desember 2022 pukul 17.52 WIB
Efendi R. 2009. Metode dan karakter seleksi toleransi genotipe jagung terhadap cekaman kekeringan. Tesis. FMIPA, Bogor.
Hamim. 2005. Respon Pertumbuhan Species C3 dan C4 Terhadap Cekaman Kekeringan dan Konsentrasi CO2 Tinggi. Jurnal Biosfera 22(3).
Kurniawam, B. A., dkk. 2014. PENGARUH JUMLAH PEMBERIAN AIR TERHADAP RESPON PERTUMBUHAN DAN HASIL TANAMAN TEMBAKAU (Nicotiana tabaccum L.). Jurnal Produksi Tanaman Vol. 2 No. 1
Nio, S. A., & Torey, P. (2013). Karakter morfologi akar sebagai indikator kekurangan air pada tanaman (Root morphological characters as water- deficit indicators in plants). Jurnal Bios Logos, 3(1).
https://doi.org/10.35799/jbl.3.1.2013.3466
Nio , S. A., Banyo Y. 2011. Konsentrasi klorofil daun sebagai indikator kekurangan air pada tanaman. Jurnal Ilmiah Sains 11(2): 166-173 Goldsworthy, P.R. 1984. Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman: Fase
Reproduktif. Dalam: Goldsworthy, P.R. & N.M. Fisher (eds,). Fisiologi tanaman Budidaya Tropik. Gadjahmada University Press. h. 215-280.
Salter, P.J. & J.E. Goode, 1967. Crop Responses to Water at Different Stages of Growth. Research Review No. 2, Commonwealth Bureau of Horticulture and Plantation Crops, East Malling, Maidstone, Kent.
Sitompul, S.M. & B. Guritno, 1995. Anilisis Pertumbuhan Tanaman. Gadjah Mada University Press.
Hastilestari, B. R., 2015. Plastisitas sistem fotosintesis pada tanaman CAM. Jurnal PROS SEM NAS MASY BIODIV INDO Vol. 1, No. 4,Halaman: 864-867
