TANGGAP MORFOFISIOLOGI TANAMAN LIDAH BUAYA PADA TANAH MINERAL MASAM TERHADAP AMELIORAN GAMBUT HASTIN ERNAWATI NUR CHUSNUL CHOTIMAH

Transkripsi

1 TANGGAP MORFOFISIOLOGI TANAMAN LIDAH BUAYA PADA TANAH MINERAL MASAM TERHADAP AMELIORAN GAMBUT HASTIN ERNAWATI NUR CHUSNUL CHOTIMAH SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa Disertasi Tanggap Morfofisiologi Tanaman Lidah Buaya pada Tanah Mineral Masam terhadap Amelioran Gambut adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Agustus 2009 Hastin Ernawati Nur Chusnul Chotimah NIM. A

3 ABSTRACT HASTIN ERNAWATI NUR CHUSNUL CHOTIMAH. Morphophysiological responses of Aloe vera grown in acid mineral soils by applying of tropical peat as the ameliorant. Under direction of SUDIRMAN YAHYA, MUNIF GHULAMAHDI and SUPIANDI SABIHAM. This research consists of three major studies. Study I is the analysis of chemistry characteristics of acid mineral soil, peat, and peat water as well as their compositions and types of both phenolic acid and carboxylic derivatives of peat and peat water. Study II is aluminium-induced physiological responses of aloe vera in the presence of phenolic and carboxylic acid derivatives, and the last one, Study III focuses on the growth and yields of aloe vera plants grown in acid mineral soil with an addition of both peat and peat water containing phenolic and carboxylic acid derivatives. Study I was conducted with 2 repetitions. Study II was one factor experiment consisting of 18 levels and was repeated for three times. Furthermore, experiment 2 of study III used Randomized Complete Design of two factors. The first factor was of peat dosage including 0, 25, 50, 75 and 100% maximum sorption Al 3+ peat water; while the second factor was 0, 25, 50, 75 and 100% maximum sorption Al 3+ of peat water. The study revealed that acid mineral soil at Gajrug Banten has a low level of fertility. The total phenolic acid derivatives of peat was approximately 3.05 ppm and carboxylic total amounted to ppm. With peat water, however, total of phenolic acid was ppm and total of carboxylic was ppm. In nutrient solution, it was found that the application of Al as well as phenolic and carboxylic acid derivatives did not affect Al solubility but influenced the ph. Towards plant physiology, the application of Al together with phenolic acid and carboxylic derivatives was able to force Al to remain in the roots. Al localization in the roots was found in epidermis tissue and root cortexes. In addition, aloe vera plants accumulated malic and oxalic as a response to the application of Al as well as phenolic acid and carboxylic derivatives. Protein formed in aloe vera roots as a result of the above application belonged to Heat Shock Protein (HSP) and its molecule weight was approximately 7.48 to kda. The application of peat, indeed, increased plant development, meanwhile, peat water increased the number and the width of frond but decreased Al of aloe vera plants. Moreover, the interaction between peat and peat water increased soil ph, organic C, K available and base saturation, and decreased Al exchangeable of acid mineral soil after treatment. From the above series of studies, it was concluded that peat can be used as an alternative ameliorant for aloe vera plants grown in acid mineral soil. The content of peat organic acids which had an influence on the physiological processes of aloe vera plants were carboxylic acid derivatives. Key words : Morphophysiological responses, Aloe vera, acid mineral soils, peat, ameliorant.

4 RINGKASAN HASTIN ERNAWATI NUR CHUSNUL CHOTIMAH. Tanggap Morfofisiologi Tanaman Lidah Buaya pada Tanah Mineral Masam terhadap Amelioran Gambut. Dibimbing oleh SUDIRMAN YAHYA, MUNIF GHULAMAHDI DAN SUPIANDI SABIHAM. Tanaman lidah buaya (Aloe vera) merupakan salah satu komoditas pertanian daerah tropis yang mempunyai peluang sangat besar untuk dikembangkan di Indonesia sebagai usaha agribisnis dengan prospek yang cukup menjanjikan. Budidaya lidah buaya memerlukan persyaratan media tumbuh dengan kandungan bahan organik yang tinggi. Lahan gambut merupakan areal yang menjadi pilihan dalam pengembangan tanaman ini. Di samping itu, mulai dilakukan pengembangan tanaman lidah buaya ke wilayah-wilayah lain dengan karakteristik lahan yang beragam, sehingga memerlukan kajian teknologi budidaya sesuai dengan karakter wilayah tersebut, termasuk lahan kering masam. Akan tetapi, pengembangan tanaman lidah buaya pada tanah tersebut menghadapi kendala berupa miskinnya kandungan bahan organik dan keracunan aluminium. Gambut disamping sebagai suatu hamparan tanah juga merupakan bahan organik. Pengembangan tersebut ada yang berhasil namun tidak sedikit yang mengalami kegagalan. Beberapa tempat yang kurang berhasil tersebut banyak yang ditinggalkan pemiliknya dan dibiarkan terlantar. Dengan pertimbangan tersebut, gambut dapat dipertimbangkan sebagai alternatif sumber bahan organik. Tentu saja hal tersebut dilakukan dengan kajian mendalam dan arif sehingga tidak berdampak negatif bagi lingkungan. Penelitian tersusun dalam tiga penelitian utama. Penelitian I analisis sifatsifat kimia tanah mineral masam, gambut dan air gambut serta komposisi dan jenis derivat asam fenolat dan karboksilat gambut dan air gambut. Penelitian II tanggap fisiologi tanaman lidah buaya dengan penambahan Al dan derivat asam fenolat dan karboksilat, serta penelitian III pertumbuhan dan hasil tanaman lidah buaya yang ditumbuhkan pada tanah mineral masam dengan penambahan gambut dan air gambut yang mengandung derivat asam fenolat dan karboksilat. Penelitian I dilakukan dengan ulangan 2 kali. Beberapa sifat kimia yang dianalisis : ph, Al-dd, N total, C organik, kejenuhan basa, kapasitas tukar kation dan beberapa unsur mikro. Sementara itu, komposisi gambut dan air gambut yang diteliti meliputi : lignin, selulose, persentase asam fulvat dan humat. Derivat asam fenolat dan karboksilat gambut dan air gambut ditentukan menggunakan HPLC. Nilai Al-dd pada tanah mineral masam dan konsentrasi asam fenolat dan karboksilat digunakan pada penelitian II. Penelitian II terdiri dari 2 percobaan. Percobaan 1 pengaruh derivat asam fenolat dan karboksilat terhadap ph dan kelarutan Al. Sementara itu, percobaan 2 adalah tanggap fisiologi tanaman lidah buaya dengan pemberian Al dan derivat asam fenolat dan karboksilat. Percobaan 2 adalah percobaan faktor tunggal dengan 18 level perlakuan dan diulang 3 kali. Beberapa peubah yang diamati adalah Al dapat tukar, ph, P dan Al akar tajuk, konsentrasi malat, sitrat dan oksalat, berat basah dan berat kering akar tajuk. Penelitian III dilakukan untuk mempelajari pertumbuhan dan hasil tanaman lidah

5 buaya apabila ditumbuhkan pada tanah mineral masam dengan pemberian gambut dan air gambut yang mengandung derivat asam fenolat dan karboksilat. Penelitian III terdiri dari 2 pecobaan. Percobaan 1 adalah penentuan dosis bahan gambut dan air gambut menggunakan pendekatan Langmuir. Percobaan 2 adalah percobaan pot untuk mempelajari pertumbuhan dan hasil tanaman lidah buaya pada tanah mineral masam dengan pemberian gambut dan air gambut. Percobaan 2 penelitian III ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap dua faktor. Faktor pertama adalah dosis gambut meliputi 0; 25; 50; 75 dan 100% erapan maksimum Al 3+ gambut, sementara itu faktor kedua adalah 0; 25; 50; 75 dan 100% erapan maksimum Al 3+ air gambut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanah mineral masam Gajrug Banten mempunyai tingkat kesuburan rendah ditunjukkan dengan kemasaman tanah, tingginya Al-dd, KTK sedang dan KB rendah. Sementara itu N total dan C organik gambut tergolong tinggi, P tersedia rendah, KTK tinggi dan KB sedang. Kandungan lignin gambut lebih tinggi jika dibandingkan dengan selulosa, demikian juga dengan persentase humat lebih tinggi dibandingkan fulvat. Pada air gambut, lignin tidak terukur. Total derivat asam fenolat gambut sebesar 3.05 ppm dan total karboksilat sebesar ppm. Sementara itu, total asam fenolat air gambut sebesar ppm dan total karboksilat ppm. Pada larutan hara, hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian Al dan derivat asam fenolat dan karboksilat tidak berpengaruh terhadap kelarutan Al akan tetapi berpengaruh terhadap ph. Terhadap fisiologi tanaman, pemberian Al dan derivat asam fenolat dan karboksilat mampu menekan Al agar tetap berada di perakaran. Lokalisasi Al di perakaran berada pada jaringan epidermis dan korteks akar. Selain itu, tanaman lidah buaya juga mengakumulasi malat dan oksalat sebagai respon terhadap pemberian Al dan derivat asam fenolat dan karboksilat. Pita-pita protein yang terbentuk pada akar tanaman lidah buaya sebagai tanggap terhadap pemberian Al dan derivat asam fenolat dan karboksilat termasuk jenis Heat Shock Protein (HSP) dan berada pada kisaran bobot molekul kda. Penentuan dosis bahan amelioran dengan menggunakan persamaan Langmuir menunjukkan bahwa erapan maksimum Al 3+ gambut adalah sebesar 5000 µg/g, sementara itu erapan maksimum Al 3+ air gambut sebesar 909 µg/g. Berdasarkan erapan maksimum tersebut, kebutuhan amelioran gambut sebesar 3; 2.25; 1.5; 0.75 dan 0 ton/ha, sedangkan kebutuhan air gambut sebesar 2.4; 1.8; 1.25; 0.6 dan 0 liter/kg tanah mineral (100; 75; 50; 25 dan 0% erapan maksimum Al 3+ ) gambut dan air gambut. Dosis gambut dan air gambut tersebut digunakan pada percobaan pot untuk mempelajari pertumbuhan dan hasil tanaman lidah buaya pada tanah mineral masam dengan amelioran gambut. Pemberian gambut meningkatkan pertumbuhan tanaman, ditunjukkan dengan terjadinya peningkatan tinggi tanaman, panjang pelepah, lebar pelepah, jumlah pelepah, bobot basah pelepah, bobot kering pelepah, bobot basah akar, bobot kering akar, P pelepah, P akar, peubah kesuburan tanah setelah perlakuan seperti N total, K tersedia, kation Ca dan Na serta KTK. Sementara itu, air gambut meningkatkan jumlah pelepah dan lebar pelepah serta menurunkan Al pelepah tanaman lidah buaya. Interaksi antara gambut dan air gambut meningkatkan ph

6 tanah, C organik, kation K, KB dan menurunkan Al-dd tanah mineral masam setelah perlakuan. Dari serangkaian hasil penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa gambut dapat digunakan sebagai alternatif bahan amelioran tanaman lidah buaya yang ditumbuhkan pada tanah mineral masam. Kandungan asam organik gambut yang berpengaruh terhadap proses-proses fisiologi tanaman lidah buaya adalah derivat asam karboksilat. Kata kunci : Tanggap morfofisiologi, lidah buaya, tanah mineral asam, gambut, amelioran

7 Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

8 TANGGAP MORFOFISIOLOGI TANAMAN LIDAH BUAYA PADA TANAH MINERAL MASAM TERHADAP AMELIORAN GAMBUT HASTIN ERNAWATI NUR CHUSNUL CHOTIMAH Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Agronomi dan Hortikultura SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

9 Judul Disertasi : Tanggap Morfofisiologi Tanaman Lidah Buaya pada Tanah Mineral Masam terhadap Amelioran Gambut N a m a : Hastin Ernawati Nur Chusnul Chotimah N R P : A Disetujui Komisi Pembimbing Prof.Dr.Ir.Sudirman Yahya, M.Sc Ketua Dr.Ir.Munif Ghulamahdi, MS Anggota Prof.Dr.Ir.Supiandi Sabiham, M.Agr Anggota Mengetahui Ketua Program Studi Agronomi dan Hortikultura Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Dr.Ir.Munif Ghulamahdi, MS Prof.Dr.Ir.Khairil A. Notodipuro, MS Tanggal Ujian : 24 Agustus 2009 Tanggal Lulus : 28 Agustus 2009

10 Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Nurul Khumaida, M.Si. 2. Dr. Ir. Anas D. Susila, M.Sc Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Komarudin Idris, MS 2. Dr. Ir. Nurliani Bermawie