TEKNOLOGI BENIH

TEKNOLOGI BENIH

Pendahuluan

alam pembangunan hutan tanaman, benih memainkan peranan yang sangat

penting. Benih yang digunakan untuk pertanaman saat ini akan menentukan

mutu tegakan yang akan dihasilkan dimasa mendatang. Dengan menggunakan

benih yang mempunyai kualitas fisik fisiologis dan genetic yang baik merupakan cara yang

strategis untuk menghasilkan tegakan yang berkualitas pula.

Mendapatkan benih bermutu bukanlah pekerjaan yang mudah. Apa yang diuraikan

pada tulisan ini hanyalah memberikan panduan umum yang diharapkan dapat memberikan

informasi yang berguna dalam penanganan benih. Ada beberapa hal yang dapat diuraikan

disini yaitu untuk memperoleh benih yang bermutu dan bagaimana teknik perkecambahannya.

A. Pemungutan/Pengumpulan Benih

Kegiatan pemungutan benih tidak kalah pentingnya dengan pemilihan sumber benih,

karena bila pemungutan benih dilakukan dengan tidak benar maka akan diperoleh benih

dengan mutu yang jelek. Semua usaha yang dilakukan untuk mencari sumber benih yang baik

akan percuma bila pengumpulan benih tidak dilakukan dengan cara yang benar. Untuk itu

perlu juga adanya suatu regu khusus untuk pengambilan benih karena pekerja kontrak

biasanya kurang memperhatikan mutu benih mereka hanya melihat jumlahnya saja. Berikut

ini diterangkan beberapa hal yang perlu diperhatikan dan dilakukan dalam kegiatan

pengumpulan benih.

1. Yang perlu dilakukan sebelum benih dikumpulkan

• Tentukan waktu pengumpulan benih. Setiap jenis pohon memiliki masa berbuah

tertentu untuk itu mengetahui masa berbunga atau berbuah perlu dilakukan sehingga

waktu panen yang tepat dapat ditentukan dengan tepat pula. Tanda-tanda buah masak

perlu diketahui sehingga buah yang dipetik cukup masak (masak fisiologis).

• Siapkan alat yang dibutuhkan untuk pengumpulan benih

2. Cara pengumpulan benih

Benih yang dikumpulkan dipermukaan tanah

Benih yang dikumpulkan dipermukaan tanah seringkali mutunya tidak sebaik yang

dikumpulkan langsung dari pohon, benih akan hilang daya kecambahnya jika terkena sinar

matahari (benih yang rekalsitran), benih akan terserang hama/penyakit dan benih yang

berkecambah.

Benih yang dikumpulkan langsung dari pohon.

Pengambilan dengan cara ini yaitu, benih yang sudah masak dipetik langsung dengan

bantuan galah/tangga, cabang yang jauh dapat ditarik dengan tali/kait kayu.

Pengambilan juga dapat dilakukan dengan cara diguncang. Pengambilan dengan cara ini

dapat menggunakan terpal/ plastik untuk menampung benih yang jatuh.

Mutu benih yang dikumpulkan dengan cara ini sangat baik, karena dapat memilih buah

yang betul-betul matang. Setelah benih dikumpulkan dimasukkan kedalam wadah untuk

dibawah ketempat pengolahan.

3. Beri label identitas

Setiap wadah berisi buah / polong harus diberi label agar identitas benih tetap

diketahui.

4. Penyimpanan sementara

Bila tidak mungkin untuk untuk langsung mengekstrasi biji, simpanlah wadah yang

berisi buah/polong ditempat yang kering dan dingin dengan ventilasi udara yang baik. Jangan

meletakkan wadah langsung dilantai, tetapi beri alas kayu sehingga memungkinkan peredaran

udara dibawah wadahya, dengan demikian bagian bawahnya tidak lembab.

B. Penanganan Benih Setelah Dikumpulkan

Penanganan benih harus dilakukan dengan baik, agar mutu benih dapat dipertahankan.

Kegiatan penanganan benih meliputi : Sortasi buah/polong, ekstrasi benih, pembersihan

benih, sortasi benih, pengeringan benih.

Panitia Implementasi Program NFP-FAO Regional Maluku & Maluku Utara

Pelatihan Penanaman Hutan di Maluku & Maluku Utara – Ambon, 12 – 13 Desember 2007 3

a. Sortasi buah/ polong

Sortasi buah/ polong merupakan kegiatan pemisahan buah/polong yang susah

masak dari yang belum/kurang masak, kemudian dimasukkan kedalam wadah yang

terpisah.

b. Ekstrasi benih

Ekstrasi benih adalah proses pengeluaran benih dari buahnya/polongnya. Cara

ekstrasi berbeda-beda tergantung dari jenis pohon, dapat dilakukan dengan bantuan

alat dan harus dilakukan dengan hati-hati untuk mencegah kerusakan benih.

• Benih dari buah berdaging

Buah yang berdaging dibuang pericarp buahnya dengan cara merendam buah

tersebut dalam air, sehingga daging buahnya mengembang sedang bijinya

mengendap.

• Benih dari buah kering

Benih dijemur dipanas matahari, contohnya : polong-polongan dari Leguminoceae,

kerucut dari Coniferae, capsule dari Eucaliptus, dsb. Sehingga terbuka.

c. Pembersihan dan sortasi benih

Benih yang sudah diekstrasi masih mengandung kotoran berupa sekam, sisa

polong, ranting, sisa sayap, daging buah, tanah dan benih yang rusak, harus dibuang

untuk meningkatkan mutunya. Ada dua cara sederhana untuk membersihkan benih

yaitu:

1). Cara sederhana : manual dengan tampi/nyiru atau menggunakan saringan.

2). Cara mekanis : menggunakan alat peniup benih (seed blower)

setelah pembersihan jika dirasa perlu dilakukan sortasi benih untuk memilih benih

sesuai dengan ukuran.

d. Pengeringan benih

Benih yang baru diekstrasi biasanya mengandung kadar air yang cukup tinggi,

untuk itu perlu dikeringkan sebelum benih-benih itu disimpan (tetapi tidak semua

benih biasa dikeringkan).

Kadar air untuk masing-masing benih berbeda-beda, misalnya ada benih-benih

yang dikeringkan sampai kadar air rendah sehingga dapat disimpan lama, benih-benih

ini disebut benih yang ortodoks, contohnya: akasia, kayu besi, salawaku, gamal, dll.

Sebaliknya ada benih yang tidak dapat dikeringkan dan tidak dapat disimpan lama.

Panitia Implementasi Program NFP-FAO Regional Maluku & Maluku Utara

Pelatihan Penanaman Hutan di Maluku & Maluku Utara – Ambon, 12 – 13 Desember 2007 4

benih-benih ini disebut benih yang bersifat rekalsitran seperti: meranti, damar,

mahoni, dll.

C. Penyimpanan Benih

Perlakuan yang terbaik pada benih ialah menanam benih atau disemaikan segera setelah

benih-benih itu dikumpulkan atau dipanen, jadi mengikuti cara-cara alamiah, namun hal ini

tidak selalu mungkin kareana musim berbuah tidak selalu sama, untuk itu penyimpanan benih

perlu dilakukan untuk menjamin ketersediaan benih saat musim tanam tiba.

Tujuan penyimpanan

- menjaga biji agar tetap dalam keadaan baik (daya kecambah tetap tinggi)

- melindungi biji dari serangan hama dan jamur.

- mencukupi persediaan biji selama musim berbuah tidak dapat mencukupi

kebutuhan.

Ada dua faktor yang penting selama penyimpanan benih yaitu, suhu dan kelembaban udara.

Umumnya benih dapat dipertahankan tetap baik dalam jangka waktu yang cukup lama, bila

suhu dan kelembaban udara dapat dijaga maka mutu benih dapat terjaga. Untuk itu perlu

runag khusus untuk penyimpanan benih.

Untuk benih ortodoks

Benih ortodoks dapat disimpan lama pada kadar air 6-10% atau dibawahnya. Penyimpanan

dapat dilakukan dengan menggunakan wadah seperti : karung kain, toples kaca/ plastik,

plastik, laleng, dll. Setelah itu benih dapat di simpan pada suhu kamar atau pada

temperature rendah “cold storage” umumnya pada suhu 2-5oC.

Untuk benih rekalsitran

Benih rekalsitran mempunyai kadar air tinggi, untuk itu dalam penyimpanan kadar air benih

perlu dipertahankan selama penyimpanan. Penyimpanan dapat menggunakan serbuk gergaji

atau serbuk arang. Caranya yaitu dengan memasukkan benih kedalam serbuk gergaji atau

arang.

D. Teknik Perkecambahan

Selama penyimpanan benih-benih dalam keadaan dormansi (tidur) dan pelu dilakukan

perlakuan sebelum di kecambahkan. Benih dikatakan dormansi apabila benih itu sebenarnya

hidup (viable) tetapi tidak berkecambah walaupun diletakkan pada keadaan lingkungan

yang memenuhi syarat bagi perkecambahan dan periode dormansi ini dapat berlangsung

semusim atau tahunan tergantung pada tipe dormansinya.

Panitia Implementasi Program NFP-FAO Regional Maluku & Maluku Utara

Pelatihan Penanaman Hutan di Maluku & Maluku Utara – Ambon, 12 – 13 Desember 2007 5

Ada beberapa tipe dari dormansi dan kadang-kadang lebih dari satu tipe terjadi didalam

benih yang sama. Di alam, dormansi dipatahkan secara perlahan-lahan atau disuatu kejadian

lingkungan yang khas. Tipe dari kejadian lingkungan yang dapat mematahkan dormansi

tergantung pada tipe dormansi.

Benih yang dorman dapat menguntungkan atau merugikan dalam penanganan benih.

Keuntungannya benih yang dorman adalah dapat mencegah agar tidak berkecambah selama

penyimpanan. Sesungguhya benih-benih yang tidak dorman seperti benih rekalsitran sagat

sulit untuk ditangani, karena perkecambahan dapat terjadi selama pengangkutan atau

penyimpanan sementara. Di suatu sisi, apabila dormansi sangat kompleks dan benih

membutuhkan perlakuan awal yang khusus, kegagalan untuk mengatasai masalah ini dapat

bersifat kegagalan perkecambahan.

Tipe Dormansi

Ada beberapa tipe dormansi, yaitu dormansi Fisik dan dormansi Fisiologis.

Dormansi Fisik

Pada tipe dormansi ini yang menyebabkan pembatas struktural terhadap perkecambahan

adalah kulit biji yang keras dan kedap sehingga menjadi penghalang mekanis terhadap

masuknya air atau gas pada berbagai jenis tanaman. Yang termasuk dormansi fisik adalah:

a. Impermeabilitas kulit biji terhadap air

Benih-benih yang menunjukkan tipe dormansi ini disebut benih keras contohnya seperti

pada famili Leguminoceae, disini pengambilan air terhalang kulit biji yang mempunyai

struktur terdiri dari lapisan sel-sel berupa palisade yang berdinding tebal, terutama

dipermukaan paling luar dan bagian dalamnya mempunyai lapisan lilin.

Di alam selain pergantian suhu tinggi dan rendah dapat menyebabkan benih retak

akibat pengembangan dan pengkerutan, juga kegiatan dari bakteri dan cendawan dapat

membantu memperpendek masa dormansi benih.

b. Resistensi mekanis kulit biji terhadap pertumbuhan embrio

Pada tipe dormansi ini, beberapa jenis benih tetap berada dalam keadaan dorman

disebabkan kulit biji yang cukup kuat untuk menghalangi pertumbuhan embrio. Jika kulit

ini dihilangkan maka embrio akan tumbuh dengan segera. Tipe dormansi ini juga

umumnya dijumpai pada beberapa genera tropis seperti Pterocarpus, Terminalia,

Eucalyptus, dll ( Doran, 1997). Pada tipe dormansi ini juga didapati tipe kulit biji yang

biasa dilalui oleh air dan oksigen, tetapi perkembangan embrio terhalang oleh kekuatan

mekanis dari kulit biji tersebut. Hambatan mekanis terhadap pertumbuhan embrio dapat

diatasi dengan dua cara mengekstrasi benih dari pericarp atau kulit biji.

Panitia Implementasi Program NFP-FAO Regional Maluku & Maluku Utara

Pelatihan Penanaman Hutan di Maluku & Maluku Utara – Ambon, 12 – 13 Desember 2007 6

c. Adanya zat penghambat

Sejumlah jenis mengandung zat-zat penghambat dalam buah atau benih yang mencegah

perkecambahan. Zat penghambat yang paling sering dijumpai ditemukan dalam daging

buah. Untuk itu benih tersebut harus diekstrasi dan dicuci untuk menghilangkan zat-zat

penghambat.

Dormasi fisiologis (embrio)

Penyebabnya adalah embrio yang belum sempurna pertumbuhannya atau belum matang.

Benih-benih demikian memerlukan jangka waktu tertentu agar dapat berkecambah

(penyimpanan). Jangka waktu penyimpanan ini berbeda-beda dari kurun waktu beberapa hari

sampai beberapa tahun tergantung jenis benih. Benih-benih ini biasanya ditempatkan pada

kondisi temperatur dan kelembaban tertentu agar viabilitasnya tetap terjaga sampai embrio

terbentuk sempurna dan dapat berkecambah (Schmidt, 2002).

Perlakuan Awal Dormansi Fisik

Kebanyakan jenis dari famili leguminosae menunjukkan dormansi fisik, yang disebabkan

oleh struktur morfologis dari kulit biji yang rumit. Kondisi kedap air kulit biji legum relatif

dalam arti bahwa bermacam-macam jenis, bermacam-macam tingkatan kemasakan dan

bermacam-macam individu menunjukkan tingkat ketahanan terhadap penyerapan air

(imbibisi) yang berbeda.

Bebagai macam metode telah dikembangkan untuk mengatasi tipe dormansi ini, semua

metode menggunakan perinsip yang sama yakni bagaimana caranya agar air dapat masuk dan

penyerapan dapat berlangsung pada benih.

Teknik skarifikasi pada berbagai jenis benih harus disesuaikan dengan tingkat

dormansi fisik. Berbagai teknik untuk mematahkan dormansi fisik antara lain seperti:

a. Perlakuan mekanis (skarifikasi)

Perlakuan mekanis (skarifikasi) pada kulit biji, dilakukan dengan cara penusukan,

pengoresan, pemecahan, pengikiran atau pembakaran, dengan bantuan pisau, jarum, kikir,

kertas gosok, atau lainnya adalah cara yang paling efektif untuk mengatasi dormansi fisik.

Karena setiap benih ditangani secara manual, dapat diberikan perlakuan individu sesuai

dengan ketebalan biji. Pada hakekatnya semua benih dibuat permeabel dengan resiko

kerusakan yang kecil, asal daerah radikel tidak rusak (Schmidt, 2002).

Seluruh permukaan kulit biji dapat dijadikan titik penyerapan air. Pada benih legum,

lapisan sel palisade dari kulit biji menyerap air dan proses pelunakan menyebar dari titik ini

keseluruh permukan kulit biji dalam beberapa jam. Pada saat yang sama embrio menyerap

air. Skarifikasi manual efektif pada seluruh permukaan kulit biji, tetapi daerah microphylar

dimana terdapat radicle, harus dihindari. Kerusakan pada daerah ini dapat merusak benih,

sedangkan kerusakan pada kotiledon tidak akan mempengaruhi perkecambahan.

b. Air Panas

Air panas mematahkan dormansi fisik pada leguminosae melalui tegangan yang

menyebabkan pecahnya lapisan macrosclereids. Metode ini paling efektif bila benih direndam

dengan air panas. Pencelupan sesaat juga lebih baik untuk mencegah kerusakan pada embrio

karena bila perendaman paling lama, panas yang diteruskan kedalam embrio sehingga dapat

menyebabkan kerusakan. Suhu tinggi dapat merusak benih dengan kulit tipis, jadi kepekaan

terhadap suhu berfariasi tiap jenis.

Umumnya benih kering yang masak atau kulit bijinya relatif tebal toleran terhadap

perendaman sesaat dalam air mendidih.

c. Perlakuan kimia

Perlakuan kimia dengan bahan-bahan kimia sering dilakukan untuk memecahkan

dormansi pada benih. Tujuan utamanya adalah menjadikan agar kulit biji lebih mudah

dimasuki oleh air pada waktu proses imbibisi. Larutan asam kuat seperti asam sulfat dengan

konsentrasi pekat membuat kulit biji menjadi lunak sehingga dapat dilalui air dengan mudah.

Larutan asam untuk perlakuan ini adalah asam sulfat pekat (H2SO4) asam ini

menyebabkan kerusakan pada kulit biji dan dapat diterapkan pada legum maupun non legume

(Coppeland, 1980). Tetapi metode ini tidak sesuai untuk benih yang mudah sekali menjadi

permeable, karena asam akan merusak embrio. Lamanya perlakuan larutan asam harus

memperhatikan 2 hal, yaitu:

1). kulit biji atau pericarp yang dapat diretakkan untuk memungkinkan imbibisi

2). larutan asam tidak mengenai embrio.

.

AGROEKOSISTEM

Manusia telah mengubah ekosistem alam secara luas sejak mulai mengenal pemukiman. Mereka membersihkan hutan dan lahan rumput untuk mengusahakan tanaman bahan makanan dan bahan makanan ternak untuk dirinya dan ternaknya melalui berbagai pengalaman. Mereka mengembangkan pertanian dengan membersihkan tanah, membajaknya, menanam tanaman musiman dan memberikan unsur-unsur yang diperlukan, seperti pupuk dan air. Setelah menghasilkan kemudian dipanen. Sejak menebar benih sampai panen tanaman pertanian sangat 

                                                       tergantung alam, gangguan iklim, hama dan penyakit.

            Agroekosistem (ekosistem pertanian) ditandai oleh komunitas yang monospesifik dengan kumpulan beberapa gulma. Ekosistem pertanian sangat peka akan kekeringan, frost, hama/penyakit sedangkan pada ekosistem alam dengan komunitas yang kompleks dan banyak spesies mempunyai kemampuan untuk bertahan terhadap gangguan iklim dan makhluk perusak. Dalam agroekosistem, tanaman dipanen dan diambil dari lapangan untuk konsumsi manusia/ternak sehingga tanah pertanian selalu kehilangan garam-garam dan kandungan unsur-unsur antara lain N, P, K, dan lain-lain. Untuk memelihara agar keadaan produktivitas tetap tinggi kita menambah pupuk pada tanah pertanian itu. Secara fungsional agroekosistem dicirikan dengan tingginya lapis transfer enersi dan nutrisi terutama di grazing food chain dengan demikian hemeostasis kecil.

            Kesederhanaan dalam struktur dan fungsi agroekosistem dan pemeliharaannya untuk mendapatkan hasil yang maksimum, maka menjadikannya mudah goyah dan peka akan tekanan lingkungan seperti kekeringan, frost, meledaknya hama dan penyakit dan sebagainya.

            Peningkatan produksi pertanian untuk memenuhi kebutuhan penduduk yang semakin meningkat akhir-akhir ini dihasilkan satu tehnologi antara lain : mekanisasi, varietas baru, cara pengendalian pengganggu, pemupukan, irigasi dan perluasan tanah dengan membuka hutan dan padang rumput.

Semua aktivitas pertanian itu menyebabkan implikasi ekologi dalam ekosistem dan mempengaruhi struktur dan fungsi biosfere.

            Peningkatan hasil tanaman dimungkinkan melalui cara-cara genetika tanaman dan pengelolaan lingkungan dengan menyertakan peningkatan masukan materi dan enersi dalam agroekosistem. Varietas baru suatu tanaman dikembangkan melalui program persilangan dan saat akan datang dapat diharapkan memperoleh varietas baru melalui rekayasa genetika yang makin baik. Varietas baru mempunyai syarat-syarat kebutuhan lingkungan dan ini penting untuk diketahui ekologinya sebelum disebarkan ke masyarakat dengan skala luas.

            Pengelolaan lingkungan menimbulkan beberapa persoalan pada erosi tanah, pergantian iklim, pola drainase dan pergantian dalam komponen biotik pada ekosistem.

            Pada tahun 1977 State of World Environment Report (UNEP), memperingatkan abhwa, tanah yang dapat ditanami terbatas, hanya ± 11% permukaan bumi dapat diusahakan untuk pertanian. Secara total 1.240 juta ha untuk populasi 4.000 juta (rata-rata 0,31 ha/orang). Area ini pada tahun 2.000 akan tereduksi sampai hanya tinggal 940 juta ha dengan populasi penduduk dunia 6.250 juta.

Sehingga perbandingan lahan/orang tinggal 0,15 ha saja. Ini merupakan suatu peringatan dan memerlukan perhatian segera.

            Sebab-sebab semakin kecilnya tanah yang dapat ditanami antara lain :

1. Pemotongan vegetasi/penggundulan sehingga tanah terbuka sehingga mudah tererosi air dan angin.

2. Mekanisasi pertanian dan penggunaan pupuk organik yang menggemburkan tanah dan membuatnya peka terhadap erosi.

3. Irigasi tanpa diimbangi dengan drainase yang mengakibatkan terbentuknya lapisan kedap air dan tanah menjadi kekurangan air. Lebih dari 300.000 ha tanah yang dapat ditanami dirugikan karena salinisasi dan kebanjiran setiap tahun.

4. Pengerjaan tanah yang tidak memenuhi syarat dapat menyebabkan erosi.

5. Urbanisasi.

Hal yang disebutkan di atas merupakan situasi yang dibuat oleh manusia dan dia sendiri sebenarnya dapat mengendalikannya/mencegahnya melalui pengelolaan agroekosistem berdasarkan prinsip-prinsip ekologi. Studi ekologi ekosistem tanah pertanian disertai dengan pengetahuan autekologi tanaman dan gulma dengan dilengkapi watak pertumbuhannya dan sifat kompetitifnya. Hubungan tanaman-gulma pada tingkat intra dan antar spesies memerlukan informasi, yang berguna untuk praktek agronomi kita.

Hubungan tanah-tanaman merupakan aspek lain yang memerlukan data untuk pengelolaan subsistem tanah dalam maksud memulihkan tingkat kesuburan tanah yang maksimum. Pengetahuan pergantian komponen fisik, kimia dan biologi tanah pertanian di bawah pola tanam yang berbeda sangat penting untuk pengelolaan ekosistem. Penggunaan pupuk, pestisida dan herbisida berpengaruh terhadap ekosistem.

N dengan skala luas berpengaruh terhadap lapisan Ozon di Stratosfer. Kebanyakan pestisida/herbisida merubah sifat fisik, kimia dan biologi subsistem tanah.

Beberapa bahan kimia mengalir ke kolam dan sungai dengan demikian mempengaruhi flora dan fauna ekosistem air tawar. Revolusi hijau dalam 1970 membawa pergantian pandangan pertanian kita. Siapnya tanah yang dapat diairi dan air pengairan menjadi tidak cukup dan sekarang hampir terjadi keduanya di daerah yang sama. Kesuburan jangka panjang tanah pertanian yang stabil (mantap) dibahayakan tidak hanya oleh pengetahuan yang sedikit tentang efek tekanan kimia, ekologi dan mekanisasi dalam intensifikasi tetapi juga tekanan populasi langsung antara lain overgrazing, penggundulan, penanaman di daerah dengan kemiringan yang berbahaya, urbanisasi tanah pertanian utama dan pengaruh sampingan langsung dan tidak langsung.

            Laporan UNEP (1977) tentang gambaran keadaan lingkungan kurangnya makanan terutama protein sekarang terjadi dengan implikasi yang mencemaskan, dua hal yang kelaparan dan untuk kestabilan politik dunia. Situasi hari ini dengan pola distribusi penduduk seperti itu yaitu perkembangan kota dengan lebih banyak manusia dan kurang memproduksi makanan memaksa mereka impor bahan makanan dari negara terbelakang.

STRUKTUR AGROEKOSISTEM

Struktur biotik

            Kebanyakan tanaman merupakan tanaman semusim, baik anual maupun bianual. Tanaman dipelihara dengan populasi murni, biarpun beberapa gulma tumbuh bersama-sama tanaman.

Benih gulma, selalu ada di lapangan, tumbuh pada kondisi yang biarpun kadang-kadang kurang menguntungkan. Kebanyakan gulma, disebarkan dalam bentuk biji pada waktu penebaran dan juga melalui air irigasi dan binatang perantara. Tanaman dan gulma merupakan produsen dan konsumennya terutama herbivora, terdiri atas beberapa spesies serangga, burung dan ammalia kecil. Populasi dekomposer (pembusuk) kebanyakan bangsa fungi, bakteri dan nematoda dan sebagainya. Pengetahuan mengenai karakteristik fenologi dan fitososiologi (kepadatan, frekuensi dan pertumbuhan) ekosistem tanaman pada interval 15 hari akan menggambarkan dinamika hubungan tanaman dengan gulma - serangga - burung. Studi mengenai LAI, struktur khlorofil (jumlah khlorofil terdistribusi pada daun, cabang dan batang) yang menyertai profil biomas dan pola penyimpanan enersi pada produsen primer memberikan informasi mengenai aktivitasnya.

Produsen primer

            Untuk mengendalikan gulma terbaik antara lain adalah dengan mengatur daur hidup bersama dengan tanaman. Penelitian di lapangan menunjukkan bahwa ada indikasi bahwa gulma sangat bervariasi dari lapangan ke lapangan tergantung tipe tanaman dan musim pertumbuhan. Sifat fisik dan kimia tanah, faktor iklim mikro di dekat permukaan tanah, dominasi benih gulma memungkinkan adanya variasi kualitatif dan kuantitatif dalam  flora gulma di lapangan pertanian.

Gulma berkompetisi dengan tanaman pokok untuk faktor pertumbuhannya dan mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan hasil. Biomas merupakan yang baik untuk struktur komunitas. Tidak seperti komunitas alam, biomas tanaman tetap bertambah dari permulaan, stadium pertumbuhan vegetatif sampai panen.

Nilai biomas tanaman yang diperoleh waktu panen memperlihatkan variasi yang lebar di antara tanaman yang berbeda di pertanaman monokultur. Kecuali ubi-ubian, perbandingan yang lebih besar penimbunan bahan kering terjadi di batang. Akar menempati proporsi yang kecil dari keseluruhan biomas (15-20%). Dengan demikian perbandingan akar dan batang kecil (0,1-0,3) di tanaman pertanian.

Perbandingan itu bervariasi antara 0,8 - 3,1 di padang rumput yang didominasi oleh rumput tahunan dan legum memperlihatkan akumulasi biomas bagian dalam tanah lebih besar.

            Luas daun tanaman merupakan pengukuran terbaik untuk  besarnya fotosyntesis dan pengukuran luas daun yang lebih praktis untuk lapangan pertanian dengan hasil ditunjukkan per unit luas lahan, ialah luas daun per unit luas lahan (LAI). Kominitas tanaman pertanian mempunyai nilai rata-rata antara 6 - 13 (hutan) dan 3 - 15 (rumput-rumputan). Dalam tanaman semusim LAI terus naik dengan bertambahnya umur dan menuju puncak pada pembungaan yang kemudian turun. Komunitas alam tidak seperti itu.

Pada serealia LAI tidak menghitung asimilasi total yang terdapat di batang dan bulir yang memiliki khlorofil memperlihatkan secara nyata efisiensi fotosintetik tanaman. LAI ada korelasi positif dengan produktivitas dalam beberapa contoh produksi maksimum diperoleh bila LAI di sekitar 4.

Perhitungan lebih jauh dalam LAI tidak membawa efek positif pada produksi bersih karena harus mengimbangi kehilangan respirasi. Sudut daun dan posisinya berinteraksi dengan LAI dalam peranan penetrasi cahaya ke dalam kanopi. Daun yang tegak dengan sudut yang kecil/tajam semacam rumput-rumputan menyebabkan distribusi cahaya yang lebih efisien dalam kanopi daripada yang horizontal.

Pola daun yang spesifik menentukan produksi komunitas tanaman pertanian. Dari beberapa penelitian memperlihatkan bahwa arah barisan (Utara, Selatan, Barat, Timur) dapat memberikan pengaruh pada hasil hubungannya dengan penetrasi cahaya.

            Khlorofil di tanaman hijau menangkap energi cahaya untuk proses fotosintesis. Kandungan khlorofil ada hubungannya dengan produksi bahan kering, dan digunakan sebagai suatu indeks produksi potensial produksi populasi tanaman/komunitas.

Daftar 4. Kandungan khlorofil pada ekosistem tanaman yang berbeda (gr/m²)

Tanaman	Khlorofil
Tanaman pertanian yang rapat Jagung Gandum Padi	0,30 - 0,50 2,66 7,11 - 10,75 2,05 - 4,25

Sumber : K.C. Misra (1980)

            Dalam hubungannya dengan umur memperlihatkan peningkatan sampai dengan pembungaan kemudian turun karena ada senescene dan sheding daun bawah.

            Stratifikasi distribusi khlorofil pada padi dan gandum menunjukkan bahwa kandung-an khlorofil terkecil di dekat permukaan tanah dan secara berangsur-angsur naik dengan semakin jauh dari permukaan tanah sampai calon bulir, tetapi setelah pembungaan jumlah khlorofil di semua strata cenderung menurun. Akumulasi khlorofil lebih besar dalam strata yang lebih atas kemungkinan hubungannya dengan penggunaan yang lebih efisien dalam enersi cahaya.

            Kandungan enersi per unit berat jaringan dan jumlahnya dalam phytomass menunjukkan struktur subsistem produsen dalam ekosistem.

Konsentrasi kalori di beberapa tanaman sebagai berikut :

Daftar 5. Kandungan enersi pada beberapa tanaman (K cal/gr berat kering)

Tanaman	Daun	Cabang	Buah	Akar
Jagung (India) Jagung (Jerman) Heliantus annus Triticum aestivum Phaseolus aureus Oryza sativa	3,445 4,045 3,404 3,672 3,870 4,126	3,145 4,155 4,014 4,074 0,073 3,684	4,025 4,291 5,014 4,109 4,498 4,005	2,805 3,192 4,611 4,024 4,267 3,578

Sumber : K.C. Misra (1980)

            Umur tanaman dan komposisi kimia membawa pengaruh terhadap variasi kandungan enersi. Di beberapa varietas pada kandungan enersi yang tinggi terjadi selama pertumbuhan vegetatif dari awal.

Pada gandum dan rumput memperlihatkan konsentrasi kalori berhubungan dengan berubahnya perbandingan lemak, karbohidrat dan protein dalam tanaman.

Lemak dan minyak merupakan organ yang diperkaya enersi. Pola akumulasi enersi di beberapa varietas padi terjadi selama fase pertumbuhan vegetatif.

Pada permulaan menunjukkan 41 - 53% dari titik enersi diakumulasi di helaian daun dan 16 - 23% di akar. Akumulasi enersi di batang secara bertahap meningkat sesuai dengan meningkatnya berat tanaman. Tingkat kemasakan 85 - 90%, total enersi diperlihatkan oleh biomas dalam bentuk biji dan daun, dan sisanya 10 - 15% berupa batang dan akar.

 

Konsumen

            Karena produsen yang homogen maka hanya beberapa binatang yang sesuai saja mengambil bagian dari ekosistem tersebut. Rantai makanan sangat sederhana dengan 2 - 3 tingkatan trofik. Lebih-lebih dengan beberapa aktivitas pengolahan tanah, irigasi, penyiangan dan sebagainya yang mempengaruhi binatang dalam tanah dan kadang-kadang hal ini pengaruhnya sangat tegas sehingga tercipta kondisi baru. Komunitas tanaman hanya dapat dijadikan tempat tinggal binatang kecil yang hanya datang secara temporer.

Pengurai

            Karena praktek-praktek pemeliharaan antara lain pemupukan, penggunaan pestisida serta kecilnya kandungan bahan organik maka mempersempit aktivitas dekomposer/pengurai dalam ekosistem pertanian.

Abiotik

            Praktek bercocok tanam yang berbeda dapat menyebabkan komposisi fisik dan kimiawi tanah yang berbeda. Pemupukan kimia, irigasi dan pola drainase menyebabkan perbedaan kualitas tanah.

Ciri-ciri tanah pertanian :

- mudah tererosi

- lapisan kesuburan ± 30 cm

- akumulasi garam di lapisan bawah (pelindian)

- miskin bahan organik

            Untuk mengevaluasi struktur abiotik agroekosistem kita dapat mengestimasi jumlah nutrien (N, P, K, dan sebagainya) yang ada dalam biomas dan tanah pada setiap waktu dengan demikian dapat untuk mempertimbangkan pemupukan dan irigasi yang tepat.

Fungsi Dalam Agroekosistem

Produktivitas primer

            Dari tinjauan produktivitas organik dengan masukan enersi, agroekosistem dunia saat ini menghasilkan ± 10 milyar ton bahan kering/tahun.

Cahaya matahari yang masuk ke kanopi tanaman digunakan dalam proses fotosintesis yang menghasilkan kekuatan dalam produktivitas organik. Penelitian dari beberapa disiplin menghasilkan suatu kesimpulan bahwa sekarang ada 3 mekanisme fotosintesis ialah siklus Kelvin, C₄ - asam dekarboksilat dan metabolisme asam grasulacean. Sejumlah tanaman penting (jagung, gula, shorgum dan sebagainya) mempunyai jalur C₄. Produktivitas bersih tanaman C₄ lebih tinggi dari tanaman siklus Kelvin. Tanaman selama puncak musim pertumbuhan mengkonversi 6 - 8% total enersi sinar matahari ke bahan organik dalam produksi kotor. Produksi bersih rata-rata ½ produksi kotor itupun hanya 50% yang dapat untuk heterotrop (hewan dan manusia).

Efisiensi konversi enersi berbeda karena :

- beda varietas

- musim pertumbuhan

- kondisi pertumbuhan/pertanaman

Daftar 6. Hubungan antara enersi solar dan produksi bersih/kotor (K cal/cm²/hr)

Tanaman	Radiasi Solar	Prod. Bersih	Prod. Kotor	Author’s
Gula (Hawai) Jagung (Israel) Gula bit (Ingg.) Gandum (India) Padi (India)	4.000 6.000 2.650 1.567 2.904	190 190 144 43 60	306 405 202 55 -	Montieth, ‘65 Montieth, ‘65 Montieth, ‘65 Dwivedi, ‘70 Singh, MK, ‘74

Sumber : K.C. Misra (1980)

Daftar 7. Produksi primer bersih (g/m²/hr) dan efisiensi konsentrasi enersi (%) tanaman pertanian

Tanaman	PPN lamanya tanam	Semusim	eke %	Author’s
Gandum (diairi dan dipupuk)	9,96-10,65	3,90-4,08	1,99-2,29	Misra dan Pan-dey, ‘72
Pearl millet (tak diairi dan dipupuk)	21,12	6,94	-	Misra dan Pan-dey, ‘72
Jagung (diairi dan di-pupuk)	4,50-8,36	1,32-2,64	0,98-1,48	Misra dan Pan-dey, ‘72
Padi (diairi dan di-pupuk)	14,82-15,65	5,14-5,49	2,58-2,91	Nayar, ‘72
Padi (tak diairi dan tak dipupuk)	7,74-13,69	2,69-3,90	1,50-3,90	Singh, ‘74

Sumber : K.C. Misra (1980)

            Di samping cahaya dan suhu, sebagai pengendali produksi bersih dalam agro-ekosistem adalah kelembaban tanah, nutrisi dan kompetisi baik intra/antar spesies. Untuk lebih mendalami variasi produksi bahan kering kita perlu mengetahui beda varietas dan kondisi lingkungan dengan analisis pertumbuhan (growth analysis) yaitu dengan mendeterminasi :

1. Laju asimilasi per unit luas daun (NAR)

2. Laju produksi bahan kering per unit berat bagian tanaman (RGR)

3. Luas daun per unit luas lahan (LAI)

(Leopold, 1975/1980)

STRATEGI PEMULYAAN TANAMAN

Strategi dalam pemuliaan tanaman masa kini adalah dengan melakukan peningkatan variasi genetik yang diikuti kemudian dengan seleksi pada keturunannya. Pemuliaan tanaman biasanya mengarah pada domestikasi meskipun tidak selalu demikian.
Peningkatan variasi genetik dapat dilakukan melalui berbagai cara:

• Introduksi
• Persilangan
• Manipulasi genom
• Manipulasi gen atau bagian kromosom
• Transfer gen.

Tiga cara yang pertama dikenal sebagai "pemuliaan klasik" atau "konvensional" dan dua cara yang terakhir merupakan cara pemuliaan "molekular" serta dianggap sebagai bagian dari bioteknologi.

Introduksi

Mendatangkan bahan tanam dari tempat lain (introduksi) merupakan cara paling sederhana untuk meningkatkan keragaman genetik. Seleksi penyaringan (screening) dilakukan terhadap koleksi plasma nutfah yang didatangkan dari berbagai tempat dengan kondisi lingkungan yang berbeda-beda. Pengetahuan tentang pusat keanekaragaman tumbuhan penting untuk penerapan cara ini. Keanekaragaman genetik untuk suatu spesies tidaklah seragam di semua tempat di dunia. N.I. Vavilov, ahli botani dari Rusia, memperkenalkan teori "pusat keanekaragaman" (centers of origin) bagi keanekaragaman tumbuhan.
Contoh pemuliaan yang dilakukan dengan cara ini adalah pemuliaan untuk berbagai jenis tanaman buah asli Indonesia, seperti durian dan rambutan, atau tanaman pohon lain yang mudah diperbanyak secara vegetatif, seperti ketela pohon dan jarak pagar. Introduksi dapat dikombinasi dengan persilangan.

Persilangan

Penyaringan gandum untuk ketahanan terhadap salinitas (kadar garam tanah yang tinggi). Varietas di sebelah kanan rentan terhadap salinitas sehingga mati, sementara varietas di sebelah kiri masih sanggup bertahan hidup.

Persilangan merupakan cara yang paling populer untuk meningkatkan variasi genetik, bahkan sampai sekarang karena murah, efektif, dan relatif mudah dilakukan.
Pada dasarnya, persilangan adalah manipulasi komposisi gen dalam populasi. Keberhasilan persilangan memerlukan prasyarat pemahaman akan proses reproduksi tanaman yang bersangkutan. Berbagai macam skema persilangan telah dikembangkan (terutama pada pertengahan abad ke-20) dan menghasilkan sekumpulan metode pemuliaan yang lazim diajarkan di perkuliahan bagi mahasiswa pemuliaan tanaman tingkat sarjana.
Semua varietas unggul padi, jagung, dan kedelai yang ditanam di Indonesia saat ini dirakit melalui persilangan yang diikuti dengan seleksi.
Perkembangan dalam biologi molekular memunculkan metode-metode pemuliaan baru yang dibantu dengan marker molekular dan dikenal sebagai pemuliaan berbantuan marker.

Manipulasi genom

Yang termasuk dalam cara ini adalah semua manipulasi ploidi, baik penggandaan genom (set kromosom) maupun perubahan jumlah kromosom. Gandum roti dikembangkan dari penggabungan tiga genom spesies yang berbeda-beda. Semangka tanpa biji dikembangkan dari persilangan semangka tetraploid dengan semangka diploid. Teknik pemuliaan ini sebenarnya juga mengandalkan persilangan dalam praktiknya.

Manipulasi gen dan ekspresinya

Metode-metode yang melibatkan penerapan genetika molekular masuk dalam kelompok ini, ditambah metode klasik pemuliaan dengan mutasi. Berbagai teknik yang tercakup di dalamnya, di antaranya TILLING, teknologi antisense, gene silencing, teknologi RNAi, rekayasa gen, dan overexpression. Meskipun teknik-teknik ini telah diketahui berhasil diterapkan dalam skala percobaan, belum ada varietas komersial yang dirilis dengan cara ini.

Transfer gen

Cara ini dikenal pula sebagai transformasi DNA. Gen dari organisme lain disisipkan ke dalam DNA tanaman untuk tujuan tertentu. Strategi pemuliaan ini banyak mendapat penentangan dari kelompok-kelompok lingkungan karena kultivar yang dihasilkan dianggap membahayakan lingkungan jika dibudidayakan.
Transformasi tanaman yang dimediasi dengan Agrobacterium tumefaciens merupakan metode transformasi tanaman yang paling umum digunakan A. tumefaciens secara alami menginfeksi tumbuhan dikotil dan menyebabkan tumor yang disebut ‘crown gall’ Bakteri ini merupakan bakteri gram negatif yang menyebabkan crown gall dengan mentransfer bagian DNA-nya (dikenal sebagai T-DNA) dari Tumour inducing plasmid (Ti plasmid) ke dalam inti sel dan berintegrasi dengan genom sehingga menyebabkan penyakit ‘crown gall’.T-DNA mengandung 2 tipe gen, gen onkogenik yang menyandikan enzim termasuk sintesis auksin dan sitokinin dan membentuk formasi tumor, serta gen yang menyandikan sintesis opin, hasil dari kondensasi asam amino dan gula. Opin dihasilkan dan diekskresikan sel ‘crown gall’ dan digunakan oleh A. tumefaciens sebagai sumber karbon dan nitrogen. Sementara gen untuk reaksi katabolisme opin, gen yang membantu transfer T-DNA dari bakteri ke sel tanaman, dan gen tansfer konjugatif plasmid, terdapat diluar T-DNA.
A. tumefaciens terlebih dahulu melakukan pelekatan pada permukaan sel tanaman dengan membentuk mikrofibril sehingga menyebabkan terjadinya luka pada tanaman yang akan mengeluarkan senyawa fenolik yaitu asetosiringone sebagai respon sinyal. Sinyal tersebut mengaktifkan virA yang merupakan protein kinase untuk mengaktifkan virG dan memfosforilasinya menjadi virG-P. Dengan aktifnya virG-P ini akan mengaktifkan gen-gen vir lainnya untuk mulai bersifat virulen dan melakukan transfer VirD untuk memotong situs spesifik pada Ti plasmid, pada sisi kiri dan kanannya sehingga melepaskan T-DNA yang akan ditransfer dari bakteri ke sel tanaman . T-DNA utas tunggal akan diikat oleh protein VirE yang merupakan single strand binding protein sehingga terlindung dari degradasi. Bersamaan dengan itu, protein virB membentuk saluran transmembran ysng menghubungkan sel A. tumefaciens dan sel tanaman sehingga T-DNA dapat masuk ke sel tanaman. Gen pada T-DNA, yang meliputi gen auksin, sitokinin dan opin, ikut terekspresi sehingga memacu pertumbuhan sel tanaman menjadi banyak (tumor.
Dengan adanya teknologi transformasi yang dimediasi A. tumefaciens ini berperan dalam menghasilkan tanaman transgenik, seperti tanaman tembakau yang tahan terhadap antibiotik tertentu. Resistensi terhadap antibiotik ini didapatkan dari bakteri yang turut menyisip pada T-DNA A. tumefaciens.
Produk yang dihasilkan dengan cara ini sudah cukup banyak, seperti berbagai kultivar padi, kedelai, jagung, kapas, tomat, dan kentang.

KERAGAMAN TANAMAN

Beberapa cara untuk menambah keragaman / variabilitas tanaman

1. Koleksi Tanaman : Bisa dilakukan dengan berbagai cara : seperti melakukan tukar menukar tanaman dengan teman, sahabat, teman atau dengan cara membeli, mencari ke daerah-daerah tertentu, cara lain dengan jalan ekspedisi dan ekplorasi ke daerah yang merupakan tempat yang cocok/tempat asal tanaman

2. Introduksi Tanaman : merupakan suatu proses memperkenalkan tanaman dari tempat asal tumbuhnya ke suatu daerah baru. Introduksi tanaman dimaksudkan mendatangkan/memasukkan varietas-varietas tanaman dari luar negeri ke suatu negeri. Introduksi tanaman selain menambah keragaman tanaman mempunyai manfaat lain yaitu :

a. memajukan bidang industri,dengan mendatangkan tanaman-tanaman industri seperti tanaman kehutanan, tanaman obat-obatan dan tanaman industri lainnya.

b. Memenuhi kebutuhan aestetik dengan mendatangkan tanaman-tanaman ornamental untuk melengkapi koleksi kebun-kebun, taman-taman, gedung-gedung sehingga menciptakan keindahan tersendiri.

c. Untuk mempelajari asal, distribusi, klasifikasi dan evolusi dari tanaman dengan jalan memelihara tanaman yang diintroduksi di tempat tertentu kenmudian dipelejari data-datanya secara mendetail.

d. Untuk peningkatan mutu tanaman.

3. Persilangan.

Sesuai dengan hubungan kekeluargaan tanaman yang akan disilangkan ada beberapa macam persilangan :

1.Intravarietal : persilangan antara tanaman-tanaman yang varietasnya sama.

2.Intervarietal : persilangan antara tanaman-tanaman yang berasala dari varietas yang berbeda tetapi masih dalam spesies yang sama. Juga disebut persilangan Intraspesifik

3.Interspesifik : persilangan dari tanaman-tanaman yang berbeda spesies tetapi masih dalam genus yang sama. Juga disebut persilangan Intragenerik. Persilangan ini dilakukan untuk maksud memindahkan daya ressistensi terhadap hama, penyakit dan kekeringan dari suatu spesies ke lain spesies. Misal : tomat, tebu

4.Intergenerik: persilangan antara tanaman-tanaman dari genera yang berbeda.

Persilangan ini dilakukan untuk menstransfer daya resisten hama,penyakit dan kekeringan dari genera-genera yang masih liar ke genera-genera yang sudah dibudidayakan.Misal tebu dan glagah ,lobak dank obis.

5.Introgresive: pada tipe persilangan ini salah satu spesies seolah-olah sifatnya mendominir sifat-sifat spesies yang lain sehingga populasi hybrid yang terbentuk seolah-olah hanya terdiri atas satu jenis spesies yang mendominir tersebut.

4. Mutasi

Adalah semua perubahan yang terjadi secara sekonyong-konyong dan bersifat genetic dari suatu tanaman yang tidak didasarkan atas kombinasi baru daripada gene secara persilangan.

Macam-macam Mutasi :

1. Mutasi gen :

Dapat terjadi baik pada jaringan vegetatif maupun generatif dari tanaman. Gen letaknya teratur dalam kromosom, dengan pengaruh fisis/khemis maka letak gen dalam kromosom secara spontan dapat berubah, sehingga menghadapi mutasi gen. Mutasi gen bukan saja menyebabkan perubahan phenotype saja tetapi juga menyebabkan terpengaruhnya pertumbuhan, pertukaran zat dan proses-proses fisiologis lainnya.

2. Mutasi genom :

Pada peristiwa ini jumlah genome individu mengalami perubahan dan mutasi genome selalu mengakibatkan gejala heteroploid/amphidiploid/aneuploid yaitu gejala terbentuknya individu poliploid dimana jumlah kromosomnya bukan merupakan kelipatan yang sempurna dari genom/haploidnya.

Pada tanaman diploid normal mempunyai formula.anggota-anggota heteroploidnya sebagai berikut :

Nama Simbul Formula

- Nullisomic 2x – 2 (AB) (AB)

- Monososic 2x – 1 (ABC) (AB)

- Double Monosomic 2x – 1 – 1 (AB) (AC)

- Trisomic 2x + 1 (ABC) (ABC)(C)

- Double Trisomic 2x +1 + 1 (ABC) (ABC) (A) (B)

- Monosomic trisomic 2x – 1 + 1 (ABC) (AB) (A)

3. Mutasi kromosom

Ada beberapa macam Mutasi Kromosom

1.Fragmentasi : peristiwa terpecahnya kromosom

2.Translokasi : pertukaran segmen / potongan kromosom yang tidak

homolog

3.Inversi : terputusnya bagian kromosom & tersusun kembali dengan arah

terbalik

4.Defisiensi : hilangnya bagian kromosom yang terletak pada ujung

ujungnya

5.Delesi : hilangnya bagian kromosom yang ditengah

6.Duplikasi : penggandaan bagian kromosom

4. Mutasi plasmon dan plastidom

Pada persilangan resiprok, hybrid yang terjadi seringkali berbeda-beda. Maka dapat ditarik kesimpulan bahwa plasma dan plastida mengambil bagian juga dalam proses keturunan. Suatu varietas tanaman apabila terjadi mutasi plasmon, plasmanya akan berlainan>Warna blontang-blontang pada daun disebabkan karena mutasi plastidom. Mutasi plasmon dan plastidom mempunyai prospek yang menarik dalam bidang hortikultura, terutama tanaman hias yang dikomersiilkan.