MAKALAH EKOFISIOLOGI TUMBUHAN Dosen pengampu: Prof.Dr.Ir.Edi Purwanto, Msc JUDUL : PENGARUH AERASI TERHADAP PERTUMBUHAN PERTUMBUHAN TANAMAN
Disusun oleh: Arti Wahyu Utami S901302004
PROGRAM STUDI BIOSAIN PASCA SARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
PANDAHULUAN
Dalam usaha budidaya harus diketahui faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman secara ekologi yang dalamnya terdapat faktor biotik dan abiotik serta faktor pengelolaan yang dilakukan oleh manusia. Kondisi tanah dan iklim termasuk ke dalam faktor abiotik sedangkan organisme lain baik yang sejenis (antar individu tanaman dalam suatu populasi) maupun yang berlainan jenis, misalnya : jenis tanaman lain dalam sistem tumpang sari, hama, penyakit dan gulma termasuk pada faktor biotik. Dalam ekosistem, tumbuhan berperan sebagai produsen, hewan berperan sebagai konsumen, dan mikroorganisme berperan sebagai dekomposer. Tanaman dalam kondisi alamiah maupun dibudidayakan dengan pertanian seringkali mengalami stres akibat kondisi lingkungan (environmental stresses). Stres biasanya didefinisikan sebagai faktor luar yang tidak menguntungkan yang berpengaruh terhadap tanaman. Pertumbuhan
tanaman
dapat
dipengaruhi
dalam
berbagai
cara
oleh
lingkungan. Kondisi lingkungan yang sesuai selama pertumbuhan akan merangsang tanaman untuk berbunga dan menghasilkan benih. Kebanyakan speises tidak akan memasuki masa reproduktif jika pertumbuhan vegetatifnya belum selesai dan belum mencapai tahapan yang matang untuk berbunga. Pertumbuhan suatu tanaman yang diproduksi akan selalu dipengaruhi oleh faktor dalam maupun faktor luar dari tanaman itu sendiri. Faktor dalam dari taman itu adalah genetika dari tanaman tersebut yang terekspresikan melalui pertumbuhan sehingga diperoleh hasil, sedangkan faktor luarnya adalah faktor biotik maupun abiotik yang meliputi unsur – unsur – unsur yang menjadi pengaruh pada kualitas dan kuantitas produksi alam, antara lain iklim, curah hujan, kelembaban, intensitas cahaya, kesuburan tanah, serta ada tidaknya hama dan penyakit. Oleh sebab itu, mengetahui faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman tentunya menjadi sangat bermanfaat. Untuk dapat
memanfaatkan unsur – unsur tersebut secara optimal maka perlu adanya perlakuan khusus pada tanaman tersebut, antara lain pengolahan tanah, pemilihan bibit atau varietas unggul, pengaturan kebutuhan benih pada petak, pengaturan jarak tanam, pengaturan pemupukan, pengaturan air irigasi, pengendalian hama dan penyakit, hingga akhirnya diperoleh hasil panen atau produksi pertanian.
PEMBAHASAN Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman dibedakan menjadi dua, yaitu faktor abiotik dan biotik. Faktor abiotik, yaitu terdiri dari benda-benda mati seperti air, tanah, suhu, cahaya, matahari dan sebagainya. Faktor abiotik yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman antara lain: Tanah Terdapat 3 fungsi tanah yang primer terhadap tanaman, yaitu : • Memberikan unsur -unsur -unsur mineral, melayaninya baik sebagai medium pertukaranmaupun sebagai tempat persediaan. • Memberikan air dan melayaninya melayaninya sebagai reservoir • Melayani tanaman sebagai tempat berpegang dan bertumpu untuk tegak Tanah merupakan sumber utama zat hara untuk tanaman dan tempat sejumlah perubahan penting dalam sikls pangan.susunan anorganik an organik dalam tanah yang dibentuk dari pelapukan padas dan pengkristalan mineral-mineral. Dapat digolongkan pada liat,debu, pasir dan kerikil.komponen tambahan yang sangat penting adalah bahan organic yang disebut humus. Kaitan hubungan tekstur dan struktur tanah terhadap pertumbuhan tanaman sangat erat. Ada hubungan timbal balik antara komponen satu dengan komponen yang lainnya. Pertumbuhan tanaman dapat dipengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah. Dalam keadaan tanah yang memiliki tekstur yang dominan pasir, maka daya ikat tanah terhadap air serta bahan organik lainnya kecil. Tanah dengan tekstur dominan pasir ini cenderung mudah melepas unsur-unsur hara yang dibutuhkan tanaman. Dalam keadaan tanah seperti ini, pertumbuhan akar tanaman akan berkembang dengan baik. Akar mudah untuk melakukan penetrasi ke dalam tanah. Drainase dan aerasi pada tekstur tanah dominan berpasir ini cukup baik, namun tekstur tanah ini cenderung mudah melepas unsur-unsur hara yang dibutuhkan tanaman. Tanaman akan sulit mendapatkan unsur hara, dan pertumbuhan tanaman akan terganggu. Dalam keadaan tanah yang dominan liat, akar pada tanaman akan
sulit untuk melakukan penetrasi karena keadaan lingkungan tanah yang lengket pada saat basah dan mengeras pada saat kering. Drainase dan aerasi buruk, sehingga pertukaran udara maupun masuknya unsur hara pada akar tanaman akan terganggu. Pada keadaan basah, tanaman sulit mengikat gas-gas yang berguna bagi proses fisiologi karena pori-pori tanah yang kecil tergenang oleh air (kecuali tanaman padi yang mampu beradaptasi di lingkungan yang tergenang air). Air pada tanah dominan liat ini tidak mudah hilang. Tanaman dapat mengalami kematian, karena kurangnya unsur-unsur yang dibutuhkan tanaman untuk melakukan proses-proses fisiologis yang semestinya. Untuk pertumbuhan tanaman yang baik, tanah dengan aerasi, drainase, serta kemampuan menyimpan air maupun unsur hara yang baik harus memiliki komponen pasir, debu, dan liat yang seimbang. Sehingga tanaman mampu tumbuh dalam keadaan yang optimal. Selain tekstur tanah, faktor lain yang memiliki kaitan yang erat dengan pertumbuhan tanaman adalah struktur tanah. Pada struktur tanah, terdapat berbagai macam komponen yang dapat mempengaruhi tumbuhnya suatu tanaman. Tanah mengandung berbagai macam unsur-unsur makro maupun mikro yang berguna bagi tanaman. Dengan struktur tanah yang mantap (terdapat bahan organik yang cukup, mikroorganisme yang menguntungkan satu sama lain, dan pori pori tanah cukup baik), maka aerasi (pertukaran O2, CO2, maupun gas-gas lainnya di dalam tanah) akan mampu mencukupi kebutuhan tanaman terhadap unsur-unsur tersebut. Sehingga, tanaman mampu melakukan proses metabolisme dengan baik. Pertumbuhan tanaman juga dipengaruhi oleh agregat tanah (daya ikat antara partikel partikel dalam tanah). Aerasi merupakan salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi penyerapan air pada tanaman. Akar pada tanaman memerlukan ruangan di tanah (aerasi) untuk dapat melakukan respirasi. Aliran udara dalam tanah tergantung pada ukuran pori-pori media tanam. Aerasi yang tidak baik menghambat metabolism dan pertumbuhan akar. Tanah yang memiliki aerasi sempurna adalah tanah dimana gas gas yang tersedia untuk organisme yang sedang tumbuh (khusus tanaman tingkat tinggi) dalam
jumlah cukup dan dengan perbandingan yang wajar untuk meningkatkan proses metabolisme sampai tingkat optimum bagi organisme tersebut. Pada umumnya keadaan yang menyebabkan tanah beraerasi buruk, antara lain kandungan air sangat tinggi sehingga ruang untuk gas tinggal sedikit atau tidak sama sekali dan pertukaran gas dengan atmosfir tidak cukup cepat untuk mempertahankan konsentrasi gas tanah pada tingkat yang diperlukan. Pertukaran gas antara tanah dan atmosfir diatasnya dipermudah melalui 2 mekanisme yaitu aliran massa dan difusi. Aliran massa disebabkan perbedaan perbedaan tekanan antara atmofir dan udara dalam tanah, dan ini relatif tidak penting dalam menentukan pertukaran total yang terjadi. Sebagian besar pertukaran gas dalam tanah disebabkan karena difusi. Melalui proses ini tiap gas cenderung bergerak ke satu jurusan yang ditentukan oleh parsiel itu sendiri. Misal, jika di dalam ruang udara mengandung 25% oksigen maka tekanan parsiel oksigen kurang lebih 0.25 atmosfer jika tekanan udara 1 atmosfer. Karena difusi, terjadi gerakan besar dari suatu daerah kedaerah lain, meskipun secara tekanan tidak ada perbedaan tekanan. Jadi meskipun tekanan udara total sama dengan atmosfer, kandungan O2 dalam atmosfer akan lebih tinggi dari kandungan atmosfer yang ada dalam tanah sehingga ada pergerakan oksigen dari atmosfir masuk kedalam tanah (Dwijosepoetro, 1990: 40). Air merupakan sumber kehidupan bagi seluruh makluk hidup. Air mempunyai peranan sangat penting karena merupakan bahan pelarut bagi kebanyakan reaksi dalm tubuh makluk hidup. Air juga digunakan sebagai medium enzimatis. Air sangat penting bagi tumbuhan 30% sampai 90% berat tumbuahan tersusun atas air. Tumbuhan menggunakan air pada proses fotosintesis. Mineral-mineral yang diserap oleh akar harus terlarut juga di dalam air. Air yang diperlukan tumbuhan sebagian besar diserap lewat akar , meski ada tumbuhan yang mampu menyerap air lewat daun atau batang. “Soil aeration systems are routinely recommended by urban tree care experts when construction plans call for raising the grade around a tree. The theory behind these systems of ventilation pipes and porous fill is that they facilitate better gas
exchange between the root zone and atmosphere than fill soil alone. Gas exchange is essential to tree function because roots, during the process of respiration, utilize O2 present in soil macropores and in turn, release CO2 . Under Und er normal conditions, most soil/atmosphere exchange of CO2 for O2 occurs when water saturates the soil macropores and flushes soil air out. As water drains from the saturated soil, new air is drawn into the macropores. Anaerobic conditions develop when exchange is inadequate, causing roots to loose their ability to absorb nutrients and water and to lack the vigor necessary for new soil exploration. Above ground, photosynthesis rates decline, stomata close, and shoot growth slows. Studies have shown that this deterioration of tree health occurs when root zone O2 content falls below 10% (2). Compacted soils, or those covered by materials such as asphalt and soil fill, present a barrier to water infiltration and consequently to gas exchange within the root zone. Yelenosky compared soil air composition under fill and paving to that of an undisturbed site. In the undisturbed forest, soil air consisted of no less than 18% O2 and no greater than 2% CO2. In contrast, the soil surrounding trees under clay fill was very poorly aerated, with O2 contents as low as 1% and CO2 contents over 20%. Anaerobic conditions also developed rapidly in soils subjected to compaction and asphalt paving, with O2 content dropping from 20% to 4% in two weeks (Yelenosky.1993).” Berdasar kutipan jurnal tersebut, pertukaraan gas sangat penting untuk pertumbuhan tanaman. Aerasi yang tidak baik membuat kondisi tanah yang kurang akan kadar gas didalamnya. Rendahnya kadar oksigen akan menghambat respirasi aerob, sehingga energi yang didapat untuk penyerapan zat hara pada akar berkurang, akibatnya tanaman akan kekurangan nutrient. Kadar oksigen rendah dapat memacu terjadinya respirasi anaerob,yang hasil akhirnya berupa alkohol yang mampu melarutkan lipoprotein membrane plasma dan . Aerasi yang buruk akan meningkatkan kadar CO2 dan PH larutan tanah akan turun sehingga kekentalan protoplasma naik yang menyebabkan permeabilitas akar terhadap air berkurang. Hal itu menyebabkan tanaman menjadi layu. Layunya
tanaman pada umumnya terlihat dengan daun yang lemas dan batang yang menunduk. Aerasi yang baik ditunjukkan dengan adanya ukuran pori-pori ruang udara yang cukup untuk jalan aliran udara sehingga terjadi pertukaran udara (untuk mensuplai dan memasukkan oksigen). Oksigen digunakan untuk respirasi akar. Untuk itu, tanaman yang ditanam pada media ini memiliki kondisi yang baik dan segar (Mudakir, 2004). “Trees grown in urban settings are often subjected to environmental stresses. These stresses may result from water deficit, temperature extremes, mineral deficiency or excess, air pollution, defoliation, or poor root aeration. Trees exposed to mild levels of stress may exhibit symptoms such as early fall color and leaf drop, while those exposed to more extreme levels may exhibit symptoms of progressive canopy thinning, limb dieback, and eventual death (Houston, 1985).” Menurut pernyataan di atas, tanaman akan mengalami stress yang disebabkan oleh beberapa faktor salah satunya adalah aerasi yang buruk, gejalanya antara lain warna daun memucat dan banyak daun yang berguguran, dalam beberapa kondisi yang extrim dapat mengakibatkan kematian. “Thus, even when stresses are transient or sublethal, trees may still be severely damaged. Poor root aeration is one form of stress that is particularly important in urban and park settings. Roots require a continual supply of oxygen, which moves from the above-ground atmosphere to the below-ground atmosphere through soil pores. Several factors which commonly occur in urban and park settings can interfere with this process. One is the movement of soil that typically occurs during construction and landscaping operations. Because oxygen enters soil largely by diffusion, the highest concentrations are near the surface, and they decrease with increasing depth. Thus, adding backfill soil around trees can suddenly and seriously reduce oxygen levels in deeper parts of the soil profile. Likewise, soil compaction can interfere with oxygen movement into soil because of the loss of macropore space. The large pores in a well- structured soil are important avenues of gas exchange, and they are lost when soils are compacted to high bulk densities. A third factor which
commonly limits root aeration is high soil moisture, resulting from excessive irrigation or poor drainage. When soil pores are filled with water, oxygen cannot enter the profile, and the small amounts dissolved in water are rapidly depleted at sites of high metabolic activity. While species differ, roots generally function best at oxygen levels above 10 percent (Kozlowski, 1985).” Berdasarkan pernyataan tersebut, susunan udara tanah sangat bergantung pada banyaknya ruang udara yang terkandung dalam tanah/pori pori tanah, bersama dengan kecepatan reaksi biokimia dan pertukaran gas. Udara dan air akan mengisi pori-pori tanah. Banyaknya pori-pori dalam tanah kurang lebih 50 % dari volume tanah, sedangkan jumlah air dan udara dalam tanah berubah ubah.Pori-pori tanah dapat dibedakan menjadi pori-pori kasar dan pori-pori halus. Pori-pori kasar berisi udara atau air yang mudah hilang karena gaya gravitasi, sedang pori-pori halus berisi air kapiler dan udara. Tanah yang tergenang maka semua pori-porinya terisi air, sedang pada tanah lembab air mengisi pori-pori mikro tanah dan udara mengisi pori pori tanah yang tidak terisi air.
KESIMPULAN 1. Pertukaran gas yang tidak lancar menyebabkan suplai oksigen kurang sehingga terjadi
respirasi anaerob, yang hasil akhirnya berupa alkohol yang mampu
melarutkan lipoprotein membran plasma dan
aerasi yang buruk akan
meningkatkan kadar CO2 dan PH larutan tanah akan turun maka kekentalan protoplasma naik yang menyebabkan permeabilitas akar terhadap air berkurang dan menghambat penyerapan hara dan tanaman akan kekurangan nutrient. Pengaruhnya tanaman menjadi layu bahkan menyebabkan kematian. 2. Dengan adanya ukuran pori-pori ruang udara yang cukup untuk jalan aliran udara sehingga terjadi pertukaran udara (untuk mensuplai dan memasukkan oksigen). Oksigen digunakan untuk respirasi akar. Untuk itu, tanaman yang ditanam pada media yang baik maka tanaman tersebut memiliki kondisi yang baik (segar).
DAFTAR PUSTAKA
Dwidjosepoetro. 1990. Pengantar 1990. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Tumbuhan. Jakarta: Gramedia. Houston, D.R. 1985. Soil Aeration and Tree Health. Journal Health. Journal of Arboriculture Vol 40:127-147 dalam http ;//soil.faperta.ugm.ac.id/tj/1981/1984%20pene.pdf diakses tanggal 25 September 2013 Kozlowski, T.T. 1985. Soil aeration, flooding, and tree growth. growth. New York:Academic Press. Mudakir, Imam. 2004. Fisiologi 2004. Fisiologi Tumbuhan. Tumbuhan. Jakarta: Gramedia. Yelenosky, G. 1993. Soil Aeration and Tree Growth. Jourrnal Growth. Jourrnal of Arboriculture Vol 7:64-69
dalam
http;//soil.faperta.ugm.ac.id/tj/1981/1984%20pene.pdf
tanggal 25 September 2013
diakses
