MAKALAH DASAR- DASAR AGRONOMI

DAMPAK PENINGKATAN KARBONDIOKSIDA (CO2) TERHADAP

PERTUMBUHAN TANAMAN

Disususn Oleh :

Abdillah Nurul Husnaa

Ageng Rahajeng Puji A.

Tri Suhesti

Sayyida Ikrima

Dosen pengampu

: 12843

: 12852

: 12837

: 12852

: Ir. Rohmanti Rabbaniyah

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2013

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Karbondioksida (CO2) merupakan salah satu gas penting dalam pertumbuhan tanaman,

namun juga merupakan salah satu gas rumah kaca yang jumlahnya terus meningkat dari tahun

ke tahun. Peningkatan ini merupakan salah satu penyebab utama pemanasan global (global

warming). Akibat dari pemanasan global, suhu bumi diperkirakan akan meningkat 3-5oC serta

menyebabkan perubahan iklim yang drastis pada 50 – 100 tahun yang akan datang.

Peningkatan gas-gas rumah kaca saat ini berpengaruh besar terhadap sektor pertanian.

Peningkatan kandungan CO2 udara akan memberikan efek baik positif maupun negatif

terhadap metabolisme tanaman. Peningkatan CO2 diprediksi dapat menstimulasi produksi

pangan dengan istilah CO2 Fertilization. Namun demikian, penelitian terhadap pengaruh

peningkatan kandungan CO2 udara terhadap berbagai jenis tanaman menunjukkan efek yang

beragam dari mulai efek positif, negatif maupun tidak berpengaruh sama sekali terhadap

kondisi tanaman.

Kenaikan kadar CO2  yang semakin meningkat akibat penggunaan gas-gas berbahaya

saat ini tentu sangat mempengaruhi keadaan lingkungan sekitar juga. Seperti penggunaan

bahan bakar kendaraan dan limbah pabrik yang tidak ramah lingkungan menjadi salah satu

pemicu kenaikkan kadar CO2 di bumi. Dari hal tersebut juga sangat berpengaruh terhadap

respon tanaman dalam perkembangannya. CO2  yang menjadi bahan utama dalam fotosintesis

cukup banyak diperlukan bagi tanaman, namun jika kenaikkan kadar CO2  yang tidak disertai

dengan penambahan jumlah tanaman juga dapat berpengaruh buruk bagi lingkungan sekitar.

B. Tujuan

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui pengaruh peningkatan

kadar CO2 di atmosfer akibat adanya global warming terhadap pertumbuhan tanaman.

C. Rumusan Masalah

1. Apakah CO2 itu?

2. Apakah pengaruh peningkatan kadar CO2 pada pertumbuhan tanaman?

3. Apakah dampak yang ditimbulkan dari peningkatan kadar CO2 pada pertumbuhan

tanaman?

PEMBAHASAN

1. Pengertian Gas Karbondioksida (CO2)

Karbon dioksida (rumus kimia: CO2) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa

kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom

karbon. Ia berbentuk gas pada temperatur dan tekanan standar dan ada di atmosfer bumi.

Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira 387 ppm berdasarkan

volume walaupun jumlah ini bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon

dioksida adalah gas rumah kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah

dengan kuat.

Karbon dioksida dihasilkan oleh manusia, semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi,

dan mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses

fotosintesis. Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus

karbon. Karbon dioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil.

Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya

seperti pada mata air panas (Tjasyono, 1986).

2. Pengaruh Peningkatan CO2 pada Pertumbuhan Tanaman

Peningkatan kosentrasi CO2 di atmosfer sudah terjadi sejak beberapa ratus tahun

yang lalu, namun lajunya mengalami peningkatan yang sangat tinggi dalam beberapa dekade

terakhir. Hal ini memicu terjadinya adaptasi tanaman terhadap perubahan karakteristik dalam

tubuhnya. Sebuah pengamatan dengan menggunakan mikroskop elektron menunjukkan

adanya penipisan pada dinding bundle seath cell pada tanaman yang ditanam pada kosentrasi

CO2 700 μl l-1 dibandingkan dengan tanaman yang ditanam pada kosentrasi 350 μl l-1. Hal

ini diakibatkan oleh penurunan jumlah suberin pada dinding sel dan menyebabkan terjadinya

peningkatan permeabilitas bundle seath cell terhadap CO2. Sedangkan peningkatan kosentrasi

CO2 tidak menunjukkan perubahan nyata pada jumlah stomata serta panjang sel penjaga

(Walting et. al., 2000).

Respon tanaman terhadap peningkatan gas CO2 di atmosfer berbeda-beda

tergantung dari jenis tanaman serta kombinasi faktor-faktor pertumbuhan yang lain. Secara

umum, hasil tanaman dipengaruhi oleh proses-proses penting seperti fotosintesis dan respirasi

yang sangat tergantung dengan kondisi CO2 di udara. Perubahan terhadap kosentrasi CO2

udara akan berpengaruh terhadap proses-proses tersebut sebagai suatu bentuk adaptasi

tanaman. Berbagai penelitian untuk menunjukkan bahwa respon terhadap peningkatan

kosentrasi CO2 udara terjadi mulai dari perubahan anatomi hingga proses fisiologis tanaman.

Luas daun kacang tanah meningkat ketika ditanam pada kandungan CO2 yang

tinggi (800μ mol) pada suhu 25/15 derajat celcius dibandingkan dengan tanaman yang

ditanam pada lingkungan dengan kandungan CO2 sebesar 400μ mol, namun demikian kondisi

tersebut tidak terjadi pada suhu yang lebih tinggi (Pilumwong et. al., 2007).

a. Fotosintesis

Tanaman terbagi atas dua kelompok utama yaitu C3 dan C4, yang dibedakan

oleh cara mengikat CO2 dari atmosfer dan produk awal yang dihasilkan dari proses

asimilasi. Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP

merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam

proses awal asimilasi, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses

fotorespirasi (fotorespirasi adalah respirasi, proses pembongkaran karbohidrat untuk

menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari), sehingga ada

kompetisi antara CO2 dan O2 dalam menggunakan RuBP (Farquhar and Caemmerer,

l981).

Jika konsentrasi CO2 di atmosfer ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2

dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan asimilasi

akan bertambah besar. Contoh tanaman C3 antara lain : kedelai, kacang tanah, kentang,

sedangkan contoh tanaman C4 adalah jagung, sorgum dan tebu.

Hasil tanaman sangat tergantung dari proses fotosintesis. Terjadi perbedaan

respon fotosintesis antara jenis tanaman C3 dan C4 terhadap perubahan kosentrasi CO2

di udara. Beberapa tanaman mengalami perubahan biokimia sebagai tanggapan atas

peningkatan CO2. Fotosintesis pada tanaman C3 mengalami peningkatan dengan

bertambahnya kosentrasi CO2 di udara. Aktivitas Rubisco pada mesofil mengalami

peningkatan yang cukup tinggi sebagai respon dari peningkatan CO2 udara. Beberapa

penelitian menggunakan tanaman C3 (padi, gandum dan kedelai) menunjukkan adanya

peningkatan total fotosintesis dan hasil pada kondisi elevated CO2 dibandingkan dengan

ambient CO2 (Tjasyono, 1986).

Jika CO2 di permukaan daun dikurangi, mencapai suatu titik dimana CO2 yang

diserap tanaman sama dengan yang dihasilkannya, maka titik ini disebut CO2

compensation point (titik kompensasi CO2).

b. Respirasi

Terdapat asumsi bahwa peningkatan CO2 di atmosfer akan menurunkan

pengambilan O2 oleh tanaman, namun demikian sebuah penelitian dengan enam ratus

kali pengukuran pada sembilan jenis tanaman yang dilakukan di Illinois terhadap

peningkatan kosentrasi CO2 dalam jangka waktu yang panjang menunjukkan tidak

adanya penurunan pengambilan O2 respirasi tanaman (Davey et al., 2004).

Penurunan konduktansi stomata yang terjadi pada kosentrasi elevated CO2

hanya merupakan adaptasi sementara namun tidak terjadi dalam jangka panjang. Selain

itu pada beberapa penelitian tidak terjadi perubahan pada karakteristik stomata.

Respirasi tidak mengalami perubahan pada kosentrasi CO2 yang ditingkatkan hingga

dua kali lipat dari kondisi normal (Tjasyono, 1986).

3. Dampak yang Ditimbulkan Oleh Peningkatan Kadar CO2

Dampak langsung yang dapat dijejaki dari peningkatan CO2 adalah peningkatan

tingkat fotosintesa daun dan kanopi. Peningkatan fotosintesis akan meningkat sampai kadar

CO2 mendekati 1000 ppm. Hasil paling pasti adalah tanaman tumbuh cepat dan lebih

besar. Ada perbedaan antara spesies. Spesies C3 lebih peka terhadap peningkatan kadar

CO2 dibanding C4. Terjadi juga pertambahan luas dan tebal daun, berat per luas, tinggi

tunas, percabangan, bibit dan jumlah dan berat buah. Ukuran tubuh meningkat seiring rasio

akar-batang. Kemudian rasio C/N bertambah. Lebih dari itu semua hasil panen meningkat,

terutama pada kentang, ubi jalar, kedelai. Dengan meningkatnya kadar CO2 menjadi

sekarang secara global, hasil pertanian diperkirakan akan meningkat sampai 32% dari

sekarang. Perkiraan sementara saat ini sekitar 5%-10% dari kenaikan produksi pertanian

adalah akibat kenaikan kadar CO2. Manfaat pengayaan CO2 terhadap pertumbuhan dan

produktifitas tanaman saat ini telah dikenal luas. Banyak pengujian yang dilakukan dalam

lingkungan terkontrol secara penuh atau sebagian terhadap beberapa tanaman komersial

(padi, jagung, gandum, kedelai, kapas, kentang, tomat, ubi jalar, dan beberapa tanaman

hutan) yang membuktikannya.

Efek langsung dari kadar CO2 dalam atmosfer terhadap fotosintesis tanaman C4

adalah meningkatkan efisiensi air dalam fotosintesis. Pada tanaman C4 dan C3 mengurangi

membukanya stomata, hal ini ditunjukan oleh Roger et. al. pada tanaman kedelai. Tanaman

dengan cara fotosintesis C3 mendapat keuntungan dengan 3 cara. Pertama meluasnya

ukuran daun, kedua peningkatan tingkat fotosintesis perunit luas daun, dan terakhir

efisiensi penggunaan air.

Aspek penting dari peningkatan kadar CO2 dalam atmosfer adalah kecenderungan

tanaman untuk menutup sebagian dari stomata pada daunnya. Dengan tertutupnya stomata

ini penguapan air akan berkurang, dan dengan itu berarti efisiensi penggunaan air

meningkat. Kekurangan air adalah faktor pembatas utama dari produktifitas tanaman. Bukti

yang selama ini dikumpulkan menunjukan bahwa peningkatan CO2 di atmosfer

meningkatkan efisiensi penggunaan air. Hal ini adalah penemuan yang penting bagi bidang

pertanian dan juga bagi ekologi. Implikasi dari hal itu bermacam-macam, salah satunya

adalah peningkatan daya tahan terhadap kekeringan dan berkurangnya kebutuhan air untuk

pertanian.

PENUTUP/KESIMPULAN

Meningkatnya kadar CO2 dalam atmosfer dapat menimbulkan dampak terhadap

adaptasi fisiologis dan anatomis tanaman, terutama pada proses fotosintesis. Dengan

bertambahnya CO2 maka tingkat fotosintesis meningkat, pertumbuhan dan produksi tanaman

tentu juga akan meningkat. Selain itu juga meningkatkan efisiensi penggunaan air dalam

respirasi dan fotosintesis.

DAFTAR PUSTAKA

Davey, P.A., S, Hunt., G.J, Hymus., E.H, Delucia., B.G, Drake., D.F, Karnosky dan S.P,

Long. 2004. Respiratory oxygen uptake is not decreased by an instaneous elevation of

CO2, but is increase with long-term growth in the field at elevated CO2. Plant

Physiology (134) : 520 – 527

Farquhar G.D., von Caemmerer S. 1981. Some relationships between the biochemistry of

photosynthesis and the gas exchange of leaves. Planta 153, 376–387.

Pilumwong.J., C.Senthong., S.Srichuwong and K. T. Ingram. 2007. Effects of Temperature

and Elevated CO2 on Shoot and Root Growth of Peanut (Arachis hypogaea L.) Grown

in Controlled Environment Chambers. Science Asia 33 : 79-87.

Tjasyono, Bambang. 1986. Iklim dan Lingkungan. PJ Cendekia Jaya Utama : Bandung

Watling, J.R., M.C, Press dan W.P, Quick. 2000. Elevated CO2 induces biochemical and

ultrastructural changes in leaves of the C4 cereal sorghum. Plant Physiology (123) :

1143-1152