JAWABAN UJIAN TAKE HOME

MATA KULIAH EKOFISIOLOGI TANAMAN

Nama/No.Mhs : Rizka Amalia/P2D214007

Dosen : Dr.Ir.Elis Kartika, MSi

1. Jika saudara berniat mengembangkan suatu tanaman di daerah gambut ,

coba jelaskan usaha apa yang harus dilakukan agar tanaman tersebut

tumbuh dan berkembang dengan baik dan berproduksi maksimal !

Jawab :

Peningkatan produktivitas lahan gambut

Lahan gambut memiliki faktor pembatas yang dominan yaitu kondisi lahan yang

jenuh air, bereaksi masam dan mengandung asam organik yang beracun serta status

unsur hara rendah. Upaya meningkatkan produktivitas lahan gambut, dapat dilakukan

dengan menerapkan teknologi pengelolaan air, ameliorasi dan pemupukan serta

pemilihan komoditas yang tepat.

a. Pengelolaan air

Pemanfaatan lahan gambut untuk pertanian berkelanjutan harus dimulai dari

perencanaan penataan lahan yang disesuaikan dengan karakteristik lahan gambut

setempat, dan komoditas yang akan dikembangkan. Penataan lahan meliputi aktivitas

mengatur jaringan saluran drainase, perataan tanah (leveling), pembersihan tunggul,

pembuatan surjan, guludan, dan pembuatan drainase dangkal intensif. Dimensi dan

kerapatan jaringan drainase disesuaikan dengan komoditas yang dikembangkan apakah

untuk tanaman pangan, sayuran, perkebunan atau hutan tanaman industri (HTI).

Perataan tanah penting jika akan dikembangkan tanaman pangan dan sayuran.

Pembersihan tunggul juga sangat membantu meningkatkan produktivitas, karena

keberadaan tunggul akan membatasi area yang bisa ditanami dan menjadi sarang hama.

Langkah pertama dalam reklamasi lahan gambut untuk pertanian adalah pembuatan

saluran drainase untuk menurunkan permukaan air tanah, menciptakan kondisi aerob di

zona perakaran tanaman, dan mengurangi konsentrasi asam-asam organik. Namun

demikian, gambut tidak boleh terlalu kering karena gambut akan mengalami kerusakan

dan menimbulkan emisi GRK yang tinggi. Berbeda dengan tanah mineral, bagian aktif

dari gambut adalah fase cairnya, sehingga apabila gambut kering akan kehilangan

fungsinya sebagai tanah dan menjadi bersifat hidrofobik.

Tanaman pangan dan sayuran pada umumnya memerlukan drainase yang dangkal

(sekitar 20 30 cm). Tanaman tahunan memerlukan saluran drainase dengan kedalaman

berbeda-beda. Tanaman sagu dan nipah tidak memerlukan drainase, tetapi tetap

memerlukan sirkulasi air seperti halnya tanaman padi. Tanaman karet memerlukan

saluran drainase mikro sedalam 20-40 cm, tanaman kelapa dan kelapa sawit

memerlukan saluran drainase sedalam 50-70 cm.

Pembuatan saluran drainase di lahan gambut akan diikuti oleh peristiwa penurunan

permukaan lahan (subsiden). Proses ini terjadi karena pemadatan, dekomposisi, dan

erosi gambut dipermukaan yang kering. Semakin dalam saluran drainase, maka

subsiden semakin besar dan semakin cepat. Penurunan permukaan gambut dengan

mudah dapat diamati dengan munculnya akar tanaman tahunan di permukaan tanah.

Untuk mengurangi dampak penurunan tanah terhadap perkembangan tanaman,

sebaiknya penanaman tanaman tahunan ditunda sampai sampai satu tahun setelah

pembukaan saluran. Hal ini dilakukan untuk menghindari tanaman roboh karena daya

sangga gambut yang rendah.

b. Pemilihan komoditas yang sesuai

Pemilihan komoditas yang mampu beradaptasi baik dilahan gambut sangat penting

untuk mendapatkan produktivitas tanaman yang tinggi. Pemilihan komoditas

disesuaikan dengan daya adaptasi tanaman, nilai ekonomi, kemampuan modal,

keterampilan, dan skala usaha. Jenis tanaman sayuran (selada, kucai, kangkung, bayam,

cabai, tomat, terong, dan paria) dan buah-buahan (pepaya, nanas, semangka, melon)

adalah tanaman yang memiliki nilai ekonomi tinggi dan beradaptasi sangat baik di lahan

gambut.

c. Ameliorasi lahan

Lahan gambut bersifat sangat masam karena kadar asam-asam organic sangat tinggi

dari hasil pelapukan bahan organik. Sebagian dari asam-asam organik tersebut,

khususnya golongan asam fenolat, bersifat racun dan menghambat perkembangan akar

tanaman, sehingga pertumbuhan tanaman sangat terganggu. Ameliorasi diperlukan

untuk mengatasi kendala reaksi tanah masam dan keberadaan asam organik beracun,

sehingga media perakaran tanaman menjadi lebih baik. Kapur, tanah mineral, pupuk

kandang dan abu sisa pembakaran dapat diberikan sebagai bahan amelioran untuk

meningkatkan pH dan basa-basa tanah.

Namun tidak seperti tanah mineral, pH tanah gambut cukup ditingkatkan sampai

pH 5,0 karena gambut tidak memiliki potensi Al yang beracun. Peningkatan pH terlalu

tinggi justru berdampak buruk karena laju dekomposisi gambut menjadi terlalu cepat.

d. Pemupukan

Pemupukan diperlukan karena secara inheren tanah gambut sangat miskin mineral

dan hara yang diperlukan tanaman. Jenis pupuk yang diperlukan adalah pupuk lengkap

terutama yang mengandung N, P, K, Ca, Mg dan unsure mikro Cu, Zn dan B.

Pemupukan harus dilakukan secara bertahap dan dengan takaran rendah karena daya

pegang (sorption power) hara tanah gambut rendah sehingga pupuk mudah tercuci.

Penggunaan pupuk lepas lambat (slow release) seperti fosfat alam dan Pugam lebih baik

dibandingkan dengan SP-36, karena akan lebih efisien, harganya murah dan dapat

meningkatkan pH tanah. Pugam dengan kandungan hara utama P, juga tergolong pupuk

lepas lambat yang mampu meningkatkan serapan hara, mengurangi pencucian hara P

dan meningkatkan pertumbuhan tanaman sangat signifikan dibandingkan SP-36.

Tanah gambut juga diketahui kahat unsur mikro karena dikhelat (diikat) oleh bahan

organik. Oleh karenanya diperlukan pemupukan unsur mikro seperti terusi, dan seng

sulfat masing-masing 15 kgha-1 tahun-1, mangan sulfat 7 kg ha-1, sodium molibdat dan

borax masing-masing 0,5 kgha-1 tahun-1. Kekurangan unsur mikro dapat menyebabkan

bunga jantan steril sehingga terjadi kehampaan pada tanaman padi, tongkol kosong pada

jagung atau polong hampa pada kacang tanah. Pugam sebagai amelioran dan pupuk,

juga mengandung unsur mikro yang diperlukan tanaman, sehingga pemupukan unsur

mikro tambahan tidak diperlukan lagi.

2. Ultisol merupakan jenis tanah yang memiliki pH rendah serta Al dan

tinggi. Coba jelaskan bagaimana kondisi tersebut terhadap penyerapan

hara oleh tanaman!

Jawab :

Didalam tanah yang ber-pH rendah yang menjadi masalah utama adalah

kelarutan Al, Fe, Mn dan unsur mikro lainnya yang cukup tinggi, yang bersifat toksik

atau racun pada tanaman. Pada keadaan ini akan terjadi interaski antara ion Al dan P

dimana Al akan mengikat P tanah maupun dari pupuk dalam bentuk

persenyawaan. Alumunium didalam tanah berasal dari pelarutan mineral silikat. Ion

Al3+

sangat reaktif didalam larutan tanah. Ion alumunium akan selalu terhidrolisis

membentuk komplek Al (OH)6 pada reaksi dibawah ini:

Al3+

+ H2O ---------- Al(OH)3 + 3 H+

Pada tanah ultisol, pada keadaan tanah yang sangat masam, Al menjadi sangat

larut yang dijumpai dalam bentuk kation Al3+

dan hidroksida alumunium yang terjerap

ini adalah berada dalam keadaan seimbang dengan Al dalam larutan tanah.

Kedua ion Al itu mudah terjerap pada koloid liat daripada ion H. oleh karena itu

Al berada dalam larutan mudah terhidrolisis. Dan Al merupakan penyebab kemasaman

atau penyumbang ion H+.

ion H terjerap pada koloid liat dan humus dan juga merupakan

sumber H, sehingga tanah menjadi masam. Ion H dapat dipertukarkan tersebut berada

dalam keadaan yang seimbang dalam larutan tanah. Ini membuktikan bahwa Al dan H

terjerap merupakan ion H larutan, sehingga menyebabkan reaksi tanah masam atau pH

rendah. Dalam keadaan sangat masam pH 4 ion Al3+

dan H+

terjerap dominan.

Kejenuhan alumunium tinggi pada tanah-tanah masam, tergantung pada kadar Al dan

mineral yang siap larut dalam keadaan masam.

3. Jelaskan bagaimana mekanisme transportasi unsur hara pada pembuluh

Xilem!

Jawab :

Pengangkutan air pada tumbuhan meliputi 2 cara yaitu pengangkutan air dan

garam mineral diluar pembuluh Xilem (ekstravaskuler) dan pengangkutan air melalui

pembuluh Xilem (intravaskuler).

1. Transportasi ekstravaskuler

Proses pengangkutan ekstravaskuler sebagai berikut, air bergerak secara

horizontal yaitu dari permukaan akar menuju ke sel epidermis (rambut akar) kemudian

bergerak diantara sel-sel korteks. Untuk mencapai ke stele air harus melewati

sitoplasma sel-sel endodermis. Transportasi ekstravakuler ada dua macam yaitu :

- Transportasi simplas

Yaitu pengangkutan air dan zat terlarut secara difusi osmosis, dari sel ke sel

melalui bagian sel tumbuhan yang hidup misalnya sitoplasma (plasmodesmata)

dan vakuola.

Pada transportasi simplas ini air dan zat terlarut terhalang oleh nilai osmosis dan sel

endodermisserta perisikel (perikambium) yang lebih rendah dari sel-sel korteks

disebelah luarnyasehingga transportasi air dan zat terlarut dari korteks ke stele baik

simplas maupun apoplas harus dengan transpor aktif atau pompa ion. Arus simplas

berari air atau zat terlarut bergerak dari plasma sel ke plasma sel lainnya, serta mampu

menembus lapisan endodermis

- Transportasi Apoplas

Merupakan pengangkutan air dan zat terlarut secara difusi osmosis (transpor pasif)

diluar sitoplasma melalui bagian sel tumbuhan yang tidak hidup, misalnya melalui

dinding sel dan ruang antar sel. Pada transportasi apoplas, air tidak bisa masuk ke xilem

karena terhalang penebalan zat gabus(suberin) pita kaspari sel endodermis, sehingga air

harus dipompa menembus sitoplasma sel endodermis dan transportasi menjadi bersifat

simplastik terutama melalui peresap (sel penerus air) yang letaknya sejajar dan dengan

permukaan akar dan tidak berhadapan dengan Xilem. Arus apoplas berarti air atau zat

terlarut masuk kedalam tumbuhan melalui dinding sel sereta ruang antar sel yang

menyebabakan arus ini hanya sampai pada endodermis. Arus apoplas ini

hanya sampai endodermis karena dinding sel endodermis mempunyai penebalan lignin

yang tidak tembus air (pita caspari atau penebalan lebih lanjut),dan harus melewati

plasma.

2. Transportasi Intravaskuler

Merupakan pengangkutan air dan garam mineral dari akar menuju bagian atas

tumbuhan (daun ) melalui xilem. Urutannya xilem akar, xilem batang, xilem tangkai

daun, xilem tulang daun. Selanjutnya dari xilem tulang daun masuk ke sel-sel mesofil

daun untuk digunakan dalam fotosintesis. Proses transportasi air melalui xilem bersifat

apopplastik karena sel-se xilem bersifat sel mati. Faktor yang mempengaruhi

transportasi air dan zat terlarut melalui xilem dari akar hingga ke daun antara lain:

- Daya kapilaritas

Yaitu kemampuan naiknya cairan didalam pipa kapiler karena adanya adhesi (daya

tarikmenarik antar molekul tak sejenis) dan kohesi (daya tarik menarik antar molekul

sejenis). Air dan zat terlarut dapat diangkut keatas karena daya adhesi lebih besar dari

kohesi.

- Daya hisap daun

Merupakan kemampuan daun untuk meningkatkan aliran air dari akar kedaun pada

saat transpirasi atau penguapan. Molekul air dari akar sampai ke daun berderet

secara berkesinambungan seolah-olah membentuk rantai molekul air . Potensial air akan

makin kecil jika menjauh dari air.

Dengan demikian potensial air daun lebih kecil dari potensial air di akar dan batang.

Pada saat transpirasi, potensial air di daun akan mengecil dan mengakibatkan terjadinya

tarikan air keatas dari sel-sel dibawahnya.

- Daya tekan akar

Merupakan kemampuan akar mendorong air dalam xilem akar menuju keatas. Daya

tekanakar merupakan hasil aktifitas sel-sel epidermis dengan rambut akarnya yang terus

menerus menyerap air dan zat terlarut dalam tanah dan menyebabkan konsentrasi air

dan tekanan turgor sel akar meningkat. Meningkatnya konsentrasi air dan tekanan turgor

sel akarmenyebabkan terjadinya dorongan air keatas didalam pembuluh xilem.

- Terori vital

Perjalanan air di dalam tanaman akan terlaksana krn bantuan sel-sel hidup, dalam

hal iniadalah sel-sel parenkim kayu & sel-sel jari-jari empulur yang ada di sekitar xilem.

Pengangkutan air serta zat hara berjalan dari sel ke sel dan arahnya horizontal.

Didalam akar, pengangkutan ini terjadi dari bulu akar ke epidermis, korteks,

endodermis, dan stele (berkas pengangkut). Misalnya pengangkutan air dan garam

mineral dari dalam tanah. Bulu akar merupakan tempat masuknya air dan mineral dari

dalam tanah masuknya air dan mineral ini adala secara osmosis. Dari bulu akar air dan

mineral masuk lewat korteks menuju menuju silinder pusat. Setelah mencapai stele, air

dan mineral diangkut menuju silinder pusat.

Setelah mencapai stele, air dan mineral diangkut ke atas secara intrafasikuler

melalui xilem parenkim. Xilem mempunyai fungsi untuk transfor kearah lateral,

pengangkutan air melalui xilem dapat terus berlangsung meskipun xilem itu mati, ini

membuktikan bahwa tenaga untuk mendorong air bukan berasal dari xilem itu sendiri.

Terdapat dua macam pembuluh angkut pada tumbuhan, yaitu pembuluh xilem dan

pembuluh floem. Adapun fungsi dari masing-masing pembuluh tersebut adalah; Xilem

berfungsi untuk mengangkut air dan juga mineral-mineral dari dalam tanah ke batang

dan juga daun-daun.Selain itu, fungsi xilem adalah untuk menyangga tanaman itu

sendiri sehingga tidak mudah jatuh atau roboh.

Sel penyusun xilem meliputi elemen trakea, serat xilem dan parenkim xilem. Xilem

pada tumbuhan berbunga mempunyai dua tipe sel, yaitu trakeid dan unsur pembuluh.

Kedua tipe sel ini merupakan sel mati. Pada dasarnya Xilem merupakan jaringan

kompleks, karena terdiri dari beberapa tipe sel yang berbeda baik hidup maupun tidak

hidup. Dinding sel xilem tebal karena dilapisi oleh lignin. Sedangkan fungsi floem yaitu

membawa gula terlarut dari daun ke seluruh bagian tumbuhan,dan pergerakan materi

dari tempat produksi, daun dewasa, ke tempat pemanfaatannya dalam jaringan yang

sedangtumbuh dan bereproduksi atau ke tempat penyimpanan.

Adapun yang menyebabkan air dapat diangkut oleh tumbuhan melawan arah gaya

beratadalah karena tumbuhan menggunakan tekanan akar, tenaga kapilaritas, dan juga

tarikantranspirasi. Namun, pada tanaman-tanaman yang sangat tinggi, yang sangat

berperan paling penting adalah tarikan transpirasi.

Dalam proses ini, ketika air menguap dari sel mesofil, maka cairan dalam sel

mesofil akan menjadi semakin jenuh. Sel-sel ini akan menarik air melalui osmosis dari

sel-sel yang berada lebih dalam di daun. Sel-sel ini pada akhirnya akanmenarik air yang

diperlukan dari jaringan Xilem yang merupakan kolom berkelanjutan dariakar ke daun.

Oleh karena itu, air kemudian dapat terus dibawa dari akar ke daun melawanarah gaya

gravitasi, sehingga proses ini terus menerus berlanjut. Proses penguapan air dari sel

mesofil daun biasa kita sebut dengan proses transpirasi. Oleh itu, pengambilan air

dengancara ini biasa kita sebut dengan proses tarikan transpirasi dan selama akar terus

menerus menyerap air dari dalam tanah dan transpirasi terus terjadi, air akan terus dapat

diangkut ke bagian atas sebuah tanaman.

4. Jelaskan hubungan source dan sink pada translokasi fotosintat!

Jawab :

Daun dan semua jaringan tanaman yang berfotosintesis adalah source. Organ

atau jaringan tanaman yang menjadi tempat akumulasi sementara bahan kering untuk

kemudian melepaskannya kebagian yang memanfaatkan bahan kering juga termasuk

source.

Bahan kering hasil fotosintesis kemudian ditranslokasikan melalui floem ke

bagian tanaman yang membutuhkannya (sink). Sink menggunakan asimilat untuk

pertumbuhannya dan sebagian lagi untuk disimpan. Sink merupakan semua bagian

tanaman yang tidak berfotosintesis atau ber fotosintesis tetapi tidak maksimum sehingga

sebagian kebutuhan karbohidratnya disediakan oleh source. Sink dapat berupa jaringan

meristematik, jaringan yang sedang mengalami pemanjangan, respiratory sink dan

jaringan penyimpanan (storage sink). Antara sink-sink yang ada akan saling

berkompetisi dalam mendapatkan asimilat yang dihasilkan source.

Sink dapat dibagi menjadi sink vegetatif dan sink reproduktif. Sink vegetatif ada

yang bersifat temporer dan ada yang bersifat terminal, sedangkan sink reproduktif

adalah sink terminal. Sink temporer artinya asimilat yang disimpan dapat dialihkan ke

bagian sink lain apabila dibutuhkan, sedangkan sink terminal berarti asimilat tidak dapat

diremobilisasi dari bagian ini karena menjadi bagian struktural.

Produktivitas tanaman dibatasi oleh aktivitas fotosintesis source atau

kemampuan sink untuk menggunakan asimilat yang dihasilkan source. Oleh karena itu

terjadinya perubahan akumulasi bahan kering atau perubahan indeks panen (partisi

asimilat) atau keduanya, yang dapat terjadi akibat perubahan faktor-faktor produksi,

dapat mempengaruhi hasil biji. Pembagian karbon dalam tanaman dipengaruhi oleh

banyak faktor antara lain perubahan suplai dan kebutuhan karbon selama pertumbuhan

dan perkembangan tanaman, adanya kontrol hormon atau nutrisi antar organ, hambatan

jaringan pembuluh, efek buffer dalam organ penyimpan diberbagai lokasi dalam

tanaman, laju fotosintesis (aktivitas source) dan laju penggunaan karbon (aktivitas sink).

Distribusi atau partisi asimilat dikendalikan berbagai proses mulai dari transpor sel ke

sel, transfer antara xilem dan floem, loading dan unloading dalam jaringan pembuluh,

translokasi longdistance dalam floem, hubungan jaringan pembuluh antara source dan

sink. Distribusi asimilat menjadi penting dalam menentukan hasil akhir tanaman.

Kekuatan sink dalam menarik asimilat berbeda-beda, sink yang kuat akan

mendapat bagian asimilat lebih cepat dan lebih banyak dibandingkan sink yang tidak

terlalu kuat. Dasar bagi kekuatan sink (sink strenght) adalah kemampuan sink untuk

secara efektif mengurangi konsentrasi asimilat dalam jaringan pembuluh yang

berhubungan dengan sink tersebut untuk menghasilkan gradien konsentrasi yang terbaik

antara source dan sink. Kekuatan sink ini ditentukan oleh ukuran, aktifitas, stadia

pertumbuhan, jarak sink tersebut terhadap source dan hubungannya dengan jaringan

pembuluh. Perubahan alokasi karbon (fotosintat) dalam tanaman yang mengalami stress

tumbuh dapat disebabkan adanya hambatan dalam floem loading sukrosa atau

rendahnya kapasitas sink.

5. Coba jelaskan peranan unsure K dalam transportasi unsur hara dan

translokasi fotosintat!

Jawab :

Kalium diserap dalam bentuk kation K monovalensi. Tidak terjadi transformasi

K dalam tanaman. Bentuk utama dalam tanaman adalah kation K monovalensi. Kalium

berperan penting dalam translokasi asimilat baik dalam phloem loading maupun dalam

aliran asimilat dari source ke sink. Banyaknya fotosintat yang ditranslokasikan

dipengaruhi oleh suplay K+ yaitu, kandungan K+ yang lebih tinggi memberikan hasil

fotosintesis yang lebih banyak tersalurkan dari source ke sink. Hal ini menunjukkan

bahwa K+ mempengaruhi kapasitas source sink dengan mempengaruhi transpor floem.

Peran Kalium dalam tanaman dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok :

1. Netralisasi asam organik. Karena kelimpahannya, ion bermuatan positif ini dapat

menyeimbangi muatan negatif gugus-gugus anion dari molekul organik, seperti

asam-asam organik.

2. Ion K aktif dalam osmosis. Ion K berperan vital dalam hubungannya dengan air.

Pertama, Ion K meningkatkan turgor sel pada titik-titik tumbuh, membantu

dalam permekaran sel setela pembelahan mitosis. Kedua, Ion ini menurunkan

potensial air pada protoplasma, menyebabkan jaringan tanaman mengikat air.

Ketiga, transpor aktifnya kedalam xilem akar menimbulkan tekanan pada akar,

yang membantu serapan air kedalam xilem tersebut. Keempat, Ion ini

bertanggung jawab dalam membuka dan menutupnya stomata dengan transpor

aktifnya keluar-masuk sek tersebut, sangat membantu dalam mengurangi

kehilangan kelembaban ketika tanaman mengalami stres kekurangan air

3. Peran dalam transpor pada membran sel. Gradien elektrokemis tidak stabil

menyeberangi membran oleh pergerakan ion H. Ion K bergerak dengan arah

berlawanan sebagai lawan terhadap gerakan Ion H. Ini penting dalam bekerjanya

kloroplas (fotosintesis), mitokondria (respirasi), dan transpor translokasi floem.

4. Aktivasi ensim. Lebih dari 60 macam ensim membutuhkan ion monovalensi

untuk aktivasinya. Dalam hampir setiap kasus ion K adalah ion yang paling

efisien dalam mempengaruhi aktivasi ensim tersebut. Berbagai proses utama

seperti sintesis pati dan protein dapat terhambat dalam kondisi defisiensi K.

Pada transportasi sukrosa, K+ tidak esensial dalam floem loading, tetapi dapat

meningkatkan floem loading dan transportasi sukrosa, yaitu dengan mengaktifkan

ATPase, meningkatkan konsentrasi sukrosa efflux dari sel daun ke apoplas,

meningkatkan aktivitas sukrose-P-sinthase. Kalium juga dapat meningkatkan laju

transportasi sukrosa dalam floem sebanyak 2x, karena meningkatkan sintesis sukrosa,

meningkatkan laju pelepasan sukrosa ke apoplas, meningkatkan floem loading,

meningkatkan tekanan osmotik pada pembuluh tapis sehingga meningkatkan laju aliran

massa.

6. Coba tuliskan saran untuk perbaikan materi kuliah dan metoda

perkuliahan ini !

Jawab :

Menurut saya metoda perkuliahan yang ibu berikan sudah baik. Materi yang

disampaikan sudah cukup jelas dan dapat dimengerti. Disini ada sedikit saran saya bu,

yaitu sebelum menjelaskan materi selanjutnya, mungkin sebelumnya ibu bisa

memberikan bahan kuliah melewati email. Kemudian pada setelah penyampaian materi

di kelas, sudi kiranya ibu dapat memberikan referensi bacaan yang guna untuk dapat

menunjang lebih dalam lagi materi perkuliahan di rumah.