STUDI PERANAN LINGKUNGAN (SIFAT KIMIA DAN FISIKA TANAH SERTA CUACA) TERHADAP CEMARAN GETAH KUNING BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana) MARTIAS

Transkripsi

1 i STUDI PERANAN LINGKUNGAN (SIFAT KIMIA DAN FISIKA TANAH SERTA CUACA) TERHADAP CEMARAN GETAH KUNING BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana) MARTIAS SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012 i

2 ii PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Studi Peranan Lingkungan (Sifat Kimia dan Fisika Tanah serta Cuaca) terhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcinia mangostana) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. 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 disertasi ini. Bogor, Agustus 2012 Martias A

3 iii ABSTRACT The Role of Environmental Study (Soil Chemical, Physical and Weather) on contamination of Yellow Sap on Mangosteen (Garcinia mangostana), under supervision of ROEDHY POERWANTO, SYAIFUL ANWAR, and RINI HIDAYATI. Yellow sap contamination is a major problem caused the poor quality of mangosteen fruits for export. The research aimed to study (1) variability of yellow sap contamination in some mangosteen production centers (2) variability of soil chemical properties and their effects on the yellow sap contamination, (3) the variability of soil physical properties and their effects on the yellow sap contamination, (4) variability of rainfall as controlling water balance and its relationship with the yellow sap contamination of the mangosteen fruit. The study was conducted at 10 mangosteen production centers, namely Karacak and Barengkok (Bogor, West Java), Garogek and Pusaka Mulya (Purwakarta, West Java), Koto Lua, Baringin, Pakandangan, Padang Laweh, and Lalan (West Sumatra), and Sukarame (Lampung). Ten mangosteen plants at each locations were taken as samples with 100 fruit samples per plant. Observations were carried out on soil chemical properties, leaf nutrient content, and fruit pericarp nutrient content. Weather data were obtained from the nearest climatological stations. Observational data were analyzed using correlation analysis, regression, and path analysis to determine direct and indirect effect of soil chemical and physical properties to the yellow sap contamination. The results showed that the chemical properties of soil, especially nutrient availability, soil physical properties and weather are environmental factors play an important role in the physiological process of contamination of the yellow sap on mangosteen fruit. Yellow sap contamination is directly influenced by the availability of soil Ca and Mn. Soil calcium plays in eliminating yellow sap contamination, while Mn contribute in inducing the yellow sap contamination. Phosphorus, K, Mg, Cu, Zn, B are indirectly contributing to eliminate the yellow sap contamination. Calcium in endocarp tissue, mesocarp, and leaves contribute directly to eliminate the yellow sap contamination, whereas Mn in the endocarp and leaf increased yellow sap contamination. Zinc in mesocarp directly eliminate contamination of yellow sap, and in endocarp and leaves indirectly reduce yellow sap contamination. Boron in endocarp and mesocarp increase yellow sap contamination. Copper in the leaf directly enhance yellow sap contamination, and in endocarp and mesocarp indirectly increased yellow sap contamination. Phosphorus, K and Mg in the endocarp, mesocarp, and the leaves were indirectly eliminate the yellow sap contamination. Soil physical properties especially water available and total soil pore spaces contribute directly to eliminate the yellow sap contamination. Organic matter and soil permeability indirectly contributed in eliminating, while the bulk density indirectly induced the yellow sap contamination. Weather, particularly rainfall one of factor that controlling weekly water balance, was correlated positively and significantly with the yellow sap contamination in the three weeks lead time. Keywords: weather, mangosteen, soil chemical and physical, yellow sap iii

4 iv

5 v RINGKASAN MARTIAS. Studi Peranan Lingkungan (Sifat Kimia dan Fisika Tanah serta Cuaca) terhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcinia mangostana). Dibimbing oleh ROEDHY POERWANTO, SYAIFUL ANWAR, dan RINI HIDAYATI. Manggis merupakan buah unggulan Indonesia dan termasuk salah satu jenis buah segar yang paling banyak diekspor dibandingkan buah lainnya. Volume ekspornya sangat rendah dibanding total produksi yang dihasilkan, terutama disebabkan oleh adanya cemaran getah kuning pada daging dan kulit buah manggis. Getah kuning menjadi persoalan manakala keluar dari salurannya yang pecah dan mengotori aril (daging) dan kulit buah. Saluran getah kuning pecah disebabkan oleh adanya desakan tekanan dari biji dan aril pada saat perkembangan buah atau perubahan potensial air dalam buah. Saluran getah kuning yang pecah juga diduga akibat kekurangan Ca dan perubahan tekanan turgor pada dinding sel-sel epitel. Ketersediaan hara selain Ca dan interaksi antar hara juga diduga berpengaruh dan terlibat dalam kejadian cemaran getah kuning baik secara langsung maupun tidak langsung. Sifat fisika tanah termasuk faktor lingkungan yang menentukan ketersediaan air, hara, proses fisiologis dan diduga berkontribusi terhadap cemaran getah kuning. Cemaran getah kuning juga diakibatkan oleh fluktuasi ketersediaan air yang tinggi atau perubahan musim kering ke musim hujan yang mendadak. Kondisi neraca air tanah yang stabil diduga berkontribusi dalam mengeliminasi cemaran getah kuning pada buah manggis. Diperlukan studi yang komprehensif sebagai landasan pengendaliannya. Tujuan umum penelitian adalah mempelajari fisiologi terjadinya cemaran getah kuning dalam kaitannya dengan sifat kimia dan fisika tanah serta cuaca sebagai bahan rumusan pengendalian cemaran getah kuning pada agroklimat yang berbeda. Tujuan khusus penelitian adalah mempelajari (1) keragaan cemaran getah kuning pada beberapa sentra produksi manggis, (2) variabilitas sifat kimia tanah dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning buah manggis, (3) variabilitas sifat fisika tanah dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning buah manggis, dan (4) variabilitas cuaca, terutama neraca air dalam hubungannya dengan cemaran getah kuning buah manggis. Penelitian telah dilakukan di Desa Karacak, Barengkok, Garogek, dan Pusaka Mulia (Jawa Barat); Nagari Koto Lua, Baringin, Pakandangan, Padang Laweh, Lalan (Sumatera Barat); dan Desa Sukarame (Lampung), dari bulan Desember 2009 sampai Juli Lokasi penelitian di tingkat desa atau nagari ditentukan dari hasil wawancara menggunakan tekhnik purposive sampling dengan pedagang pengumpul di tingkat kecamatan dan desa atau nagari. Pada setiap lokasi sentra produksi yang telah terpilih, ditentukan 10 tanaman yang representatif untuk diamati. Sampel tanah terganggu diambil di sekitar zona perakaran, kedalaman 30 cm pada empat arah mata angin untuk setiap tanaman. Daun terminal yang telah berkembang penuh diambil sampelnya untuk menentukan kadar hara daun. Sampel tanah tidak terganggu juga diambil dengan ring sampel pada kedalaman 40 cm di zona perakaran untuk menentukan variabilitas sifat fisika tanah pada setiap tanaman. Buah pada saat matang fisiologis diambil sebanyak 100 buah untuk setiap

6 vi pohon dan dianalisis kadar hara kulitnya. Data cuaca diperoleh dari stasiun klimatologi terdekat dari lokasi penelitian untuk menentukan neraca air mingguan, kondisi defisit dan surplus air tanah di masing-masing lokasi. Data yang diperoleh dianalisis dengan One Way ANOVA, apabila didapatkan perbedaan yang nyata dari nilai parameter antar lokasi dilanjutkan dengan uji DMRT (Duncan News Multiple Range Test) pada taraf nyata 5%. Analisis regresi dan korelasi untuk mengetahui hubungan parameter sifat kimia, fisika tanah, dan neraca air tanah dengan parameter cemaran getah kuning. Pengaruh langsung dan tidak langsung sifat kimia, fisika tanah dan kadar hara jaringan daun, kulit buah (endokarp dan mesokarp) dengan parameter cemaran getah kuning ditentukan dengan path analysis (analisis jalur). Hasil penelitian menunjukkan bahwa keragaan cemaran getah kuning pada 10 sentra produksi manggis (Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung) bervariasi antar lokasi berturut turut %; %; dan %, untuk persentase aril bergetah kuning, persentase juring bergetah kuning dan persentase kulit buah bergetah kuning. Kalsium tanah berperan mengeliminasi cemaran getah, sedangkan Mn berkontribusi menginduksi cemaran getah kuning. Hara P, K, Mg, Cu, Zn, B adalah hara yang berkontribusi secara tidak langsung melalui ketersediaan Ca dan Mn tanah dalam mengeliminasi cemaran getah kuning buah manggis.kalsium di jaringan endokarp, mesokarp, dan daun berperan secara langsung mengeliminasi cemaran getah kuning, sedangkan Mn pada endokarp dan daun menyebabkan meningkatnya cemaran getah kuning. Unsur hara Zn di mesokarp secara langsung mengeliminasi tingkat keparahan cemaran getah kuning, dan di endokarp serta daun secara tidak langsung mengeliminasi cemaran getah kuning. Unsur hara B di endokarp dan mesokarp meningkatkan cemaran getah kuning. Unsur hara Cu di daun secara langsung meningkatkan cemaran getah kuning, di endokarp, mesokarp secara tidak langsung juga menyebabkan meningkatnya cemaran getah kuning. Unsur hara P, K dan Mg di endokarp, mesokarp, dan daun secara tidak langsung mengeliminasi cemaran getah kuning. Sifat fisika tanah, terutama air tersedia dan ruang pori total tanah berperan secara langsung mengeliminasi cemaran getah kuning. Bahan organik dan permeabilitas tanah secara tidak langsung berkontribusi mengeliminasi, sedangkan bobot isi tanah secara tidak langsung menginduksi cemaran getah kuning. Air tersedia dan bahan organik tanah bersinergi dengan Ca tersedia tanah dalam mengeliminasi cemaran getah kuning, sedangkan bobot isi tanah dan Mn tersedia tanah berkontribusi menginduksi cemaran getah kuning. Kadar Ca endokarp optimum (0.26 %), Ca mesokarp dan Ca daun maksimum (0.29 % dan 1.69 %) mampu mengeliminasi cemaran getah kuning berturut-turut hingga %, 8.95 %, dan 6.98 %. Kadar Mn daun tertinggi (872 ppm) menginduksi cemaran getah kuning hingga %. Kadar B daun optimum (86.5 ppm) mengeliminasi cemaran getah kuning hingga mencapai minimum (2.86 %), namun peningkatan B daun hingga 130 ppm menyebabkan cemaran getah kuning meningkat hingga 40.7 %. Cuaca, terutama curah hujan sebagai pengendali neraca air mingguan pada periode minggu ke tiga sebelum panen berkorelasi positif sangat nyata dengan cemaran getah kuning. Keterkaitan neraca air dengan cemaran getah kuning menunjukkan bahwa surplus air yang meningkat berimplikasi terhadap peningkatan cemaran getah kuning buah manggis. Kata Kunci: Cemaran, getah kuning, sifat tanah, cuaca, manggis

7 vii Hak Cipta milik IPB, tahun 2012 Hak Cpta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya tulis 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 apapun tanpa izin IPB. vii

8 viii

9 ix STUDI PERANAN LINGKUNGAN (SIFAT KIMIA DAN FISIKA TANAH SERTA CUACA) TERHADAP CEMARAN GETAH KUNING BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana ) MARTIAS Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Agronomi dan Hortikultura SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

10 x Penguji Pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Sudradjat, MS. Staf Pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor 2. Dr. Ir. Iskandar Lubis, MS. Staf Pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor Penguji Pada Ujian Terbuka : 1. Prof. Dr. Ir. Slamet Sutanto, MSc. Guru Besar Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 2. Dr. Ir. Yusdar Hilman MS. Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultura. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Kementrian Pertanian Republik Indonesia..

11 xi Judul Disertasi : Studi Peranan Lingkungan (Sifat Kimia dan Fisika Tanah serta Cuaca) terhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcinia mangostana ) Nama : Martias NRP : A Disetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, M.Sc Ketua Dr. Ir. Rini Hidayati, MS Anggota Diketahui Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc Anggota Ketua Program Studi Agronomi dan Hortikultura Dekan Sekolah Pascasarjana Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS Tanggal Ujian: 9 Agustus 2012 Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr Tanggal Lulus:

12 xii

13 xiii PRAKATA Alhamdulillah, puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah S.W.T, atas hidayah dan rahmatnya, sehingga penulisan disertasi yang berjudul Studi Peranan Lingkungan (Sifat Kimia dan Fisika Tanah serta Cuaca) terhadap Cemaran Getah Kuning Buah Manggis (Garcinia mangostana) telah dapat diselesaikan. Salawat dan salam juga disampaikan kepada Rasul Muhammad S.A.W yang telah memberikan fondasi moral dan peradaban kepada umatnya dalam mengungkap tabir ilmu pengetahun. Disertasi ini disusun atas arahan dan bimbingan dari Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, M.Sc (Ketua Komisi Pembimbing), Dr. Ir. Rini Hidayati, MS, dan Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc (anggota Komisi Pembimbing). Penulis mengucapkan terimakasih tak terhingga kepada Bapak dan Ibu, atas curahan fikiran dan waktunya dari penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian hingga penyusunan disertasi ini. Terimakasih juga disampaikan kepada Dr. Darda Effendi, M.Si dan Ir. Atang Sutandi, M.Si, Ph.D, yang telah bersedia sebagai tim penguji ujian kualifikasi lisan serta telah memberikan saran yang konstruktif dalam perbaikan proposal dan landasan yang kuat dalam penyusunan disertasi. Terimakasih yang sama juga disampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS, yang telah memberikan semangat dan saran dalam ujian kualifikasi lisan dan ujian terbuka. Terimakasih yang tak terhingga juga disampaikan kepada Dr. Ir. Sudaradjat MS, Dr. Ir. Iskandar Lubis MS, dan Dr. Ir. Maya Melati MS, MSc, yang telah memberikan koreksi serta saran dalam ujian tertutup dan Prof. Dr. Ir. Slamet Sutanto MSc, dan Dr. Ir. Yusdar Hilman MS sebagai penguji pada ujian terbuka. Penulis juga menyampaikan terimakasih kepada Kepala Balai Penelitian Tanaman Buah Tropika, yang telah memberi kesempatan dan izin bagi penulis dalam menempuh pendidikan. Terimakasih yang tak terhingga juga disampaikan kepada Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultura dan Kepala Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, disamping memberikan izin untuk sekolah juga telah memberikan dukungan dana penelitian melalui Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T). Kepala Pusat Kajian Buah Tropika IPB yang telah memberikan dukungan dan kesempatan bagi

14 xiv penulis dalam melaksanakan penelitian di laboratorium PKBT juga di ucapkan terimakasih. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Ketua Program Studi Agronomi dan Hortikultura, Kepala Departemen Agronomi dan Hortikultura, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, atas kesempatan dan bimbingan selama penulis menempuh pendidikan. Layanan yang sangat menyenangan dan bernuansa kekeluargaan dari staf administrasi Progran Studi Agronomi dan Hortikultura diucapkan terimakasih. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada teman-teman mahasiswa Pascasarjana Departemen Agronomi dan Hortikultura angkatan 2008, 2009, dan Persaudaraan dan kerja sama yang terjalin di antara kita merupakan dukungan yang amat berharga bagi penulis dalam menyelesaikan pendidikan. Istriku Nurmalinna yang tercinta dan Merisa RA, Fachrian NA anakku tersayang, atas kesabaran dan ketabahannya serta telah memberikan segala dukungan, kiranya semua pengorbanan ini menjadi pelajaran hidup untuk mengujudkan suatu kesuksesan. Ayahnda Maad yang selalu memberikan nasehat untuk menjunjung tinggi kejujuran dan kebenaran, kiranya menjadi ibadah bagi ayahnda. Almarhum Ibunda Rakawi yang telah mewariskan sifat-sifat fundamental, terutama untuk ikhlas dalam menerima segala rintangan hidup. Semoga nilai-nilai tersebut menjadi amal berkelanjutan di hadirat Allah S.W.T. Terimakasih yang mendalam juga disampaikan kepada kakak-kakak yang telah memberikan dukungan yang ikhlas selama menempuh dan menyelesaikan pendidikan. Disertasi ini kiranya dapat menjadi landasan untuk meningkatkan kemampuan penulis dalam melaksanakan penelitian dan diharapkan kelak berimplikasi terhadap kemajuan ilmu pertanian, khususnya dalam bidang fisiologi tanaman manggis. Bogor, Agustus 2012 Martias

15 xv RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan tanggal 29 Nopember 1964 di Andalas Kecamatan Batipuh Kabupaten Tanah Sumatera Barat, sebagai putra bungsu dari Ayahnda Maad dan almarhum Ibunda Rakawi. Pendidikan Ilmu Pertanian pertama kali ditempuh di Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Andalas Tahun 1984 dan memperoleh gelar Insinyur Pertanian pada tahun Tahun 1991, penulis diterima sebagai staf peneliti dalam bidang Ekofisiologi di Balai Penelitian Hortikultura Badan Litbang Pertanian dan menjadi peneliti pada Balai Penelitian Tanaman Buah Tropika hingga sekarang. Kesempatan mendalami Ilmu Pertanian, terutama di Bidang Kesuburan Tanah diperoleh tahun 1999 di Departemen Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta dan memperoleh Master Pertanian awal Tahun Peluang emas yang amat berharga dalam mendalami Ilmu Ekofisiologi pada Program Studi Agronomi dan Hortikultura di Institut Pertanian Bogor diperoleh pada Tahun Karya ilmiah yang telah dipublikasi berjudul Hubungan antara Ketersediaan Hara Tanah dengan Cemaran Getah Kuning pada Buah Manggis, pada Jurnal Hortikultura, Vol. 22, No. 2, halaman , 2012, merupakan bagian dari disertasi ini.

16 xvii DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... PENDAHULUAN Halaman Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 3 Manfaat Penelitian... 4 Hipotesis... 4 TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Manggis... 7 Persyaratan Iklim Tanaman Manggis.. 8 Sifat Tanah yang Diperlukan Tanaman Manggis... 9 Getah Kuning pada Buah Manggis Peranan Unsur Hara dan Hubungannya dengan Cemaran Getah Kuning Interaksi Antar Hara Peranan Sifat Fisika Tanah dan Hubungannya dengan Cemaran Grtah Kuning Hubungan Curah Hujan dan Neraca Air dengan Cemaran Getah Kuning METODE PENELITIAN Pengamatan Cemaran Getah pada Buah, Kadar Hara Jaringan Daun dan Kulit Buah Pengamatan Variabilitas Sifat Kimia Tanah 35 Pengamatan Variabilitas Sifat Fisika Tanah Pengamatan Variabilitas Cuaca Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN Keragaan Cemaran Getah Kuning Buah Manggis Keragaan Kualitas Fisik dan Kimia Buah Manggis xix xxi xxv

17 xviii Halaman Keragaan Kadar Hara di Jaringan Endokarp, Mesokarp, Eksokarp dan Daun Manggis Variabilitas Sifat Kimia Tanah Variabilitas Sifat Fisika Tanah Variabilitas Curah Hujan dan Neraca Air Pengaruh Ketersediaan Hara Tanah terhadap Cemaran Getah Kuning Pengaruh Kadar Hara Jaringan terhadap Cemaran Getah Kuning Pengaruh Sifat Fisika Tanah terhadap Cemaran Getah Kuning 100 Pengaruh Neraca Air terhadap Cemaran Getah Kuning PEMBAHASAN UMUM SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN GLOSSARI

18 xix DAFTAR TABEL Halaman 1 Kelas persentase cemaran getah kuning untuk aril, juring, dan kulit buah manggis Sifat kimia tanah yang dianalisis serta metodenya Sifat fisika tanah yang dianalisis serta metodenya Koefisien determinasi dan korelasi dari hubungan sifat fisik buah dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Rata-rata padatan total terlarut, vitamin C, total asam tertitrasi, dan ph aril buah manggis dari sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Kadar hara makro jaringan endokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara mikro jaringan endokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara makro jaringan mesokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara mikro jaringan mesokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara makro jaringan daun manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara mikro jaringan daun manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Sifat kimia tanah pada10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Ketersediaan hara makro tanah dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Ketersediaan hara mikro tanah dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Proporsi kandungan fraksi dan tekstur tanah dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Sifat fisika tanah pada 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Variabilitas curah hujan, jumlah hari hujan pada minggu ke 3 sebelum panen, persentase aril bergetah kuning (PAGK) dan persentase juring bergetah kuning (PJGK) pada beberapa sentra produksi manggis Koefisien jalur dari pengaruh ketersediaan hara tanah dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK)... 70

19 xx Halaman 19 Koefisien jalur dari pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap juring bergetah kuning (PJGK) Koefisien jalur dari pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di endokarp terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di endokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di mesokarp terhadap persentase aril bergetah kuning ( PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di mesokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Koefisen jalur dari pengaruh kadar hara di daun terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika tanah terhadap aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Persamaan struktural dari pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Persamaan struktural dari pengaruh sifat fisika tanah ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah begetah kuning (PKGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK)

20 xxi DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Bagan alir penelitian studi peranan lingkungan terhadap cemaran getah kuning buah manggis Boron sebagai asam borate terikat bersama dua rantai rhamnogaladuronan II (RG II) membentuk kompleks boronpolisakarida Keragaan persentase aril bergetah kuning (PAGK), persentase juring bergetah kuning (PJGK), dan persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) pada 10 lokasi sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Rata-rata bobot buah (BB), diemeter horizontal buah (DHB), diameter longitudinal buah (DLB) manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Rata-rata bobot basah kulit buah (BKB), bobot basah aril (BA),dan tebal kulit Buah (TKB) manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Bobot basah biji manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Buah yang arilnya tercemar getah kuning (A) dan Buah yang arilnya bebas cemaran getah kuning (B) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Desa Karacak (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Desa Pusaka Mulia (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Pakandangan (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Koto Lua (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Baringin (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Padang Laweh (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Lalan (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Desa Sukarame Pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase aril bergetah kuning pada (PAGK)... 70

21 xxii Halaman 17 Pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Pengaruh kadar hara endokarp terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Ca di endokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Mn di endokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar B di endokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh kadar hara di endokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan kadar Zn di endokarp dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan kadar B di endokarp dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan kadar Ca di endokarp dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Pengaruh kadar hara mesokarp terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Ca mesokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh kadar hara mesokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Pengaruh kadar hara di daun terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Ca daun dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Mn daun dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar B di daun dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh sifat fisika tanah terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh sifat fisika tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK)

22 xxiii Halaman 36 Pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan rasio bobot basah kulit buah dengan bobot basah aril Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan tebal kulit buah Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan bobot basah kulit Buah Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) dan persentase juring bergetah kuning (PJGK) pada sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen (NA3MSP) dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) dan persentase juring bergetah kuning (PJGK) pada kadar Ca di mesokarp buah yang berbeda di sentra produksi manggis Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung

23 xxiv

24 xxv DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Kriteria penilaian sifat kimia tanah Korelasi neraca air 1-17 minggu sebelum panen dengan parameter cemaran getah kuning dan kualitas buah Neraca air 1-17 minggu sebelum panen pada 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung

25 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Bagan alir penelitian studi peranan lingkungan terhadap cemaran getah kuning buah manggis Boron sebagai asam borate terikat bersama dua rantai rhamnogaladuronan II (RG II) membentuk kompleks boronpolisakarida Keragaan persentase aril bergetah kuning (PAGK), persentase juring bergetah kuning (PJGK), dan persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) pada 10 lokasi sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Rata-rata bobot buah (BB), diemeter horizontal buah (DHB), diameter longitudinal buah (DLB) manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Rata-rata bobot basah kulit buah (BKB), bobot basah aril (BA),dan tebal kulit Buah (TKB) manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Bobot basah biji manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Buah yang arilnya tercemar getah kuning (A) dan Buah yang arilnya bebas cemaran getah kuning (B) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Desa Karacak (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Desa Pusaka Mulia (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Pakandangan (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Koto Lua (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Baringin (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Padang Laweh (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Nagari Lalan (mm) Curah hujan dan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen di Desa Sukarame Pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase aril bergetah kuning pada (PAGK)... 70

26 xxii Halaman 17 Pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Pengaruh kadar hara endokarp terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Ca di endokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Mn di endokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar B di endokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh kadar hara di endokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan kadar Zn di endokarp dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan kadar B di endokarp dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan kadar Ca di endokarp dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Pengaruh kadar hara mesokarp terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Ca mesokarp dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh kadar hara mesokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Pengaruh kadar hara di daun terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Ca daun dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar Mn daun dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan kadar B di daun dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh sifat fisika tanah terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh sifat fisika tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK)

27 xxiii Halaman 36 Pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap aril bergetah kuning (PAGK) Pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan rasio bobot basah kulit buah dengan bobot basah aril Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan tebal kulit buah Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan bobot basah kulit Buah Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan persentase juring bergetah kuning (PJGK) Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) dan persentase juring bergetah kuning (PJGK) pada sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Hubungan neraca air mingguan pada minggu ke 3 sebelum panen (NA3MSP) dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) dan persentase juring bergetah kuning (PJGK) pada kadar Ca di mesokarp buah yang berbeda di sentra produksi manggis Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung

28 xxiv

29 xix DAFTAR TABEL Halaman 1 Kelas persentase cemaran getah kuning untuk aril, juring, dan kulit buah manggis Sifat kimia tanah yang dianalisis serta metodenya Sifat fisika tanah yang dianalisis serta metodenya Koefisien determinasi dan korelasi dari hubungan sifat fisik buah dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Rata-rata padatan total terlarut, vitamin C, total asam tertitrasi, dan ph aril buah manggis dari sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Kadar hara makro jaringan endokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara mikro jaringan endokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara makro jaringan mesokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara mikro jaringan mesokarp kulit buah manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara makro jaringan daun manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Kadar hara mikro jaringan daun manggis dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Sifat kimia tanah pada10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Ketersediaan hara makro tanah dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Ketersediaan hara mikro tanah dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Proporsi kandungan fraksi dan tekstur tanah dari beberapa sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Sifat fisika tanah pada 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Variabilitas curah hujan, jumlah hari hujan pada minggu ke 3 sebelum panen, persentase aril bergetah kuning (PAGK) dan persentase juring bergetah kuning (PJGK) pada beberapa sentra produksi manggis Koefisien jalur dari pengaruh ketersediaan hara tanah dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK)... 70

30 xx Halaman 19 Koefisien jalur dari pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap juring bergetah kuning (PJGK) Koefisien jalur dari pengaruh ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di endokarp terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di endokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di mesokarp terhadap persentase aril bergetah kuning ( PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh kadar hara di mesokarp terhadap persentase juring bergetah kuning (PJGK) Koefisen jalur dari pengaruh kadar hara di daun terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika tanah terhadap aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) Persamaan struktural dari pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase aril bergetah kuning (PAGK) Persamaan struktural dari pengaruh sifat fisika tanah ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah begetah kuning (PKGK) Koefisien jalur dari pengaruh sifat fisika dan ketersediaan hara tanah terhadap persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK)

31 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Kriteria penilaian sifat kimia tanah Korelasi neraca air 1-17 minggu sebelum panen dengan parameter cemaran getah kuning dan kualitas buah Neraca air 1-17 minggu sebelum panen pada 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung

32 PENDAHULUAN Latar Belakang Manggis merupakan buah unggulan Indonesia dan termasuk salah satu jenis buah segar yang paling banyak diekspor dibandingkan buah lainnya. Ekspornya cenderung meningkat, dari 4,744 ton pada tahun 1999 menjadi 9,988 ton pada tahun Nilai ekspor buah manggis juga tertinggi dibandingkan nilai ekspor buah segar lainnya, yaitu mencapai US$ 6,451 juta pada tahun 2009 (Deptan, 2010). Produksi manggis Indonesia tahun 2009 mencapai 105,558 ton, namun yang dapat diekspor hanya sekitar 9.46 % dari total produksi (Deptan. 2010). Rendahnya persentase buah yang layak ekspor disebabkan oleh mutu sebagian besar buah manggis yang diproduksi di Indonesia masih rendah. Salah satu penyebab utama rendahnya mutu manggis yang layak ekspor adalah adanya cemaran getah kuning pada daging dan kulit buah. Getah kuning yang mencemari daging buah (aril) menimbulkan rasa pahit dan pada kulit buah menyebabkan kotornya kulit buah sehingga penampilan buah kurang menarik. Getah kuning secara alamiah dihasilkan pada semua organ manggis, kecuali pada akar (Dorly et al. 2008). Getah kuning menjadi persoalan manakala keluar dari salurannya yang pecah dan mengotori aril (daging) atau kulit buah manggis. Cemaran getah kuning pada buah adalah akibat pecahnya saluran getah kuning karena adanya desakan tekanan dari biji dan aril pada saat perkembangan buah serta perubahan tekanan turgor. Saluran getah kuning yang pecah diduga akibat dari kekurangan unsur hara Ca pada dinding sel (Dorly 2008; Poerwanto et al. 2010). Implikasi defisiensi unsur hara Ca terhadap gangguan fisiologi dan penurunan kualitas buah telah dilaporkan oleh beberapa peneliti (Pludbuntong et al. 2007; Poerwanto et al. 2010; Huang et al. 2005). Kalsium berperan penting dalam penyusunan struktur dinding sel sebagai Ca-pektat dalam lamela tengah (Marschner 1995) dan merupakan komponen utama yang menentukan sifat mekanis jaringan tumbuhan (Shear 1975; Huang et al. 2005).

33 2 Unsur hara B diduga juga berkontribusi terhadap cemaran getah kuning disamping Ca. Unsur hara B mempunyai fungsi hampir sama dengan Ca sebagai komponen didnding sel. Boron merupakan bagian dari struktural sel dan berperan meningkatkan stabilitas dan ketegaran sturuktur dinding sel, mendukung bentuk, kekuatan sel tanaman (Hu dan Brown 1994; Brown dan Hu 1996; 1994; Marschner 1995 O Neill et al. 2004). Defisiensi unsur hara B menyebabkan kebocoran membran (Dordas dan Brown 2005), melemahnya dinding sel dan sel mati karena lepasnya organel-organel sel, yang diindikasikan oleh pecahnya dinding sel (Fleischer et al.1998). Sifat kimia tanah dan ketersediaan hara lainnya diduga berkontribusi terhadap cemaran getah kuning. Status hara merupakan komponen faktor lingkungan yang berperan kritis dalam meningkatkan ketahanam tanaman terhadap stres faktor lingkungan (Marschener 1995). Ketersediaan hara mempengaruhi proses fisiologis, pembentukan dan elastisitas sel tanaman (Kavanova et al. 2006; Dreyer dan Uozumi 2011). Antar hara juga terjadi interaksi (Ho dan Adam 1995; Kaya et al. 2009; Pedas et al. 2011), memberikan pengaruh yang bervariasi terhadap fisiologis tanaman dan diduga berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap cemaran getah kuning pada buah manggis. Sifat fisika tanah, termasuk faktor lingkungan yang menentukan ketersediaan air dan hara, tentunya juga berpengaruh pada proses fisiologis tanaman. Sifat fisika tanah bertanggung jawab atas sirkulasi udara, ketersediaan air, dan zat terlarut di dalam tanah (Sanchez 1976). Sifat fisika tanah diduga baik secara langsung maupun melalui sinerginya dengan ketersediaan hara, akan berkontribusi mempengaruhi cemaran getah kuning pada buah manggis. Cemaran getah kuning juga diduga akibat dari fluktuasi ketersediaan air yang tinggi atau akibat perubahan musim kering ke musim hujan yang mendadak. Dorly (2009) melaporkan bahwa peralihan musim hujan ke musim kering meningkatkan skor getah kuning pada buah manggis. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa fluktuasi ketersediaan air, terutama dari suasana kering ke kondisi air berlebih atau akibat irigasi, dapat mendukung kejadian retak buah (Milad dan Shackel 1992; Kamamoto et al. 1990; Peet 1992). Michael et al.

34 3 (2009) juga mengemukakan bahwa ketersediaan air mendadak adalah penyebab terlalu cepatnya perluasan buah yang menghasilkan keretakan buah. Kondisi neraca air tanah yang stabil diduga berperan penting untuk mengeliminasi cemaran getah kuning pada buah manggis disamping meningkatkan status hara tanah dan tanaman. Anwarudinsyah et al. (2010) melaporkan bahwa pemberian air secara kontinyu mampu menurunkan getah kuning aril buah manggis sebesar % dibandingkan tanpa pemberian air. Apakah neraca air yang dikendalikan oleh curah hujan berpengaruh terhadap cemaran getah kuning pada buah manggis perlu dipelajari untuk mengetahui secara komprehensif peranan lingkungan sebagai landasan pengendalian cemaran getah kuning. Keterkaitan elemen-elemen faktor lingkungan yang diduga berperan mengeliminasi dan atau menginduksi cemaran getah kuning buah manggis di formulasikan dalam bagan alir penelitian (Gambar 1). Sifat kimia tanah berperan mengendalikan ketersediaan hara, akumulasi hara di daun, mesokarp, endokarp dan diduga berimplikasi terhadap hara spesifik yang berperan secara langsung dan tidak langsung terhadap cemaran getah kuning. Sifat fisika tanah juga diduga berperan secara langsung dan tidak langsung mempengaruhi cemaran getah kuning, disamping itu juga bersinergi dengan ketersediaan hara tanah tertentu mempengaruhi cemaran getah kuning. Curah hujan sebagai elemen utama faktor iklim berperan penting mengendalikan neraca air dan menjadi aspek yang perlu dipelajari dalam kaitannya dengan cemaran getah kuning buah manggis Tiga sub aspek kegiatan yang dipelajari dalam penelitian ini, yaitu variabilitas (1) sifat kimia tanah, (2) sifat fisika tanah, dan (3) cuaca pada beberapa sentra produksi manggis dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning. Tujuan Penelitian Tujuan umum penelitian adalah mempelajari fisiologi cemaran getah kuning dalam kaitannya dengan sifat kimia dan fisika tanah serta cuaca sebagai bahan rumusan pengendalian cemaran getah kuning pada agroklimat yang berbeda. Tujuan khusus penelitian adalah mempelajari: 1. Keragaan cemaran getah kuning pada beberapa sentra produksi manggis. 2. Sifat kimia tanah dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning buah manggis.

35 4 3. Sifat fisika tanah dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning buah manggis. 4. Cuaca, terutama curah hujan sebagai pengendali neraca air dalam hubungannya dengan cemaran getah kuning buah manggis. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan untuk merumuskan teknologi pengendalian cemaran getah kuning buah manggis terutama melalui perbaikan sifat kimia dan fisika tanah serta ketersediaan air tanah pada berbagai agroklimat sentra produksi manggis. Hipotesis 1. Satu atau beberapa elemen sifat kimia dan fisika tanah berpengaruh langsung dan tidak langsung terhadap cemaran getah kuning buah manggis. 2. Cuaca terutama curah hujan sebagai pengendali neraca air berpengaruh terhadap cemaran getah kuning buah manggis.

36 Gambar 1. Bagan Alir Penelitian Studi Peranan Lingkungan Terhadap Timbulnya Cemaran Getah Kuning Pada Buah Manggis. 5

37 5 5 CEMARAN GETAH KUNING BUAH MANGGIS Lingkungan sentra produksi manggis yang beragam Pecahnya saluran getah kuning buah manggis Poerwanto et al.(2010); Dorly et al. (2011) Kadar hara endokarp Target penelitian untuk merumuskan fisiologi cemaran getah kuning dalam kaitannya dengan faktor lingkungan Variabilitas sifat kimia tanah dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning (Topik sub kegiatan I) SIFAT KIMIA TANAH KTK, KB, ph, Al-dd, Na-dd Hara makro (N-total, P, K, Ca, Mg, S tersedia) Hara mikro (Fe, Mn, Cu, Zn, & B tersedia) Kadar hara mesokarp Kadar hara daun Unsur hara spesifik yang berpengaruh langsung dan tidak langsung terhadap cemaran getah kuning Variabilitas sifat fisika tanah dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning (Topik sub kegiatan II) SIFAT FISIKA TANAH Bobot isi, bahan organik, air tersedia, permeabilitas, terkstur tanah Turgor tanaman Sifat fisika tanah spesifik yang berpengaruh langsung dan tidak langsung terhadap cemaran getah kuning Varibilitas cuaca dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning (Topik sub kegiatan III) CUACA Curah hujan, temperatur, evapotranspirasi Neraca Air Bobot ( buah, kulit buah), tebal kulit buah, rasio (bobot kulit/ aril + biji) Elemen cuaca spesifik yang pengaruh terhadap cemaran getah kuning Gambar 1. Bagan alir penelitian studi peranan lingkungan (sifat kimia dan fisika tanah, serta cuaca) terhadap cemaran getah kuning buah manggis 5

38 6

39 TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Manggis Manggis (Garcinia mangostana) termasuk family Gutiferae dan merupakan tanaman asli Asia Tenggara yang tumbuh secara luas di Indonesia, Malaysia, Thailand, Filipina, Birma, dan Srilangka. Penyebarannnya terletak pada zone 10 0 Lintang Utara sampai 10 0 Lintang Selatan (Richard 1990). Tanaman manggis juga telah menyebar ke daerah tropika lainnya, di antaranya Madagaskar, India Selatan, Cina, Brasil dan Australia Bagian Utara (Ameyda dan Martin 1976). Tanaman manggis tergolong evergreen dengan tinggi pohon mencapai 10 m 25 m dan diameter batang cm (Verheij 1992; Cox 1988). Batangnya lurus dengan percabangan melengkung ke bawah, kulit batang berwarna coklat tua sampai kehitaman. Ranting muda berwarna hijau dan menjadi coklat dengan bertambahnya umur tanaman. Posisi daun manggis letaknya berhadapan, berbentuk membujur bulat panjang (lonjong), bagian pucuknya tajam dengan tekstur tebal dan kasar (Zomlefer 1994). Panjang daun berkisar antara cm dan lebarnya 7 13 cm. Permukaan atas daunnya mengkilap, licin dan berwarna hijau muda sampai tua tergantung umurnya, sedangkan bagian bawahnya berwarna hijau muda sampai kekuningan (Cox 1998). Bunga manggis tumbuh dari ujung ranting, tunggal atau berpasangan, bergagang pendek dan tebal, diameternya sekitar cm, daun kelopak 4 helai yang tersusun dalam 2 pasang, dan daun mahkota 4 helai. Benang sari semu dalam jumlah yang banyak, berseri 1 2, panjangnya sekitar 0.5 cm, bersifat rudimenter. Bakal buah tidak bertangkai, berbentuk agak bulat, mempunyai ruang 4 8, memiliki kepala putik yang tidak bertangkai, bercuping 4 8 (Yaacob dan Tindal 1995; Verheij 1992; Richards 1990). Tipe buah manggis termasuk tipe berry, pipih pada bagian dasar dan di bagian pangkalnya terdapat kelopak dan rongga-rongga stigma yang tetap tinggal pada ujung buahnya. Buah berbentuk bulat atau agak pipih dan relatif kecil dengan diameter 3,5 8,0 cm. Berat buah bervariasi dari g (Yaacob dan Tindall 1995). Buah manggis mempunyai 4-8 juring segmen dan setiap segmen

40 8 mengandung satu bakal biji yang diselimuti oleh daging buah (aril), berwarna putih, empuk, manis dan mengandung sari buah (Martin 1980). Kulit buah (perikarp) manggis memiliki permukaan luar yang halus dengan tebal 4 8 mm, keras berwana ungu kecoklatan pada bagian luarnya dan ungu pada bagian dalamnya pada buah tua, dan mengandung getah kuning yang pahit (Yaacob dan Tindall 1995). Kulit buahnya mengandung tanin, pektin, dan resin, yang dapat diekstrak untuk obat-obatan dan bahan pewarna (Sen et al. 1982). Persyaratan Iklim Tanaman Manggis Iklim yang paling cocok untuk tanaman manggis adalah daerah dengan udara lembab, curah hujan merata sepanjang tahun dan musim kering yang pendek dan curah hujan tahunan berkisar dari mm. Kelembaban udara optimum sekitar 80 % (Yaacob dan Tindall 1995). Manggis membutuhkan curah hujan lebih dari 100 mm setiap bulan untuk mendukung pertumbuhan yang baik dan musim kering yang pendek diperlukan untuk merangsang pembungaan. Curah hujan yang tinggi umumnya diperlukan di saat tanaman selesai panen, untuk memulihkan kondisi tanaman karena pada kondisi tersebut tanaman memerlukan air yang banyak untuk membentuk tunas-tunas baru dan meningkatkan kelembaban tanah sehingga air tanah lebih tersedia untuk melarutkan hara yang diperlukan oleh tanaman. Ketersediaan air sangat menentukan proses metabolisma dan fisiologi tanaman. Air berfungsi sebagai media berbagai proses dan fungsi organ tanaman seperti dalam pembentukan dan pengisi sel organ, pengatur turgiditas sel, pelarut bahan padat maupun gas dalam bentuk senyawa kimia organik, zat reaktan serta pengendali suhu organ tanaman (Lee dan Kader 2000). Temperatur udara yang baik untuk pertumbuhan manggis berkisar antara C. (Yaacob dan Tindall 1995; Verheij 1992). Temperatur yang terlalu tinggi akan meningkatkan evapotranspirasi potensial dan sebagai konsekwensinya kebutuhan air tanaman lebih tinggi. Indeks evapotranspirasi yang tinggi akan menurunkan atau menghabiskan persediaan air di dalam tanah dan menciptakan cekaman air bagi tanaman selama musim kemarau (Moretti et al. 2009).

41 9 Temperatur dapat mempengaruhi fotosintesis, respirasi, stabilitas membran dan hubungan air dengan senyawa lainnya seperti tingkat hormon tumbuhan, metabolit primer dan sekunder selama perkembangan tanaman. Perubahan di dalam komposisi dinding sel, jumlah sel dan sifat turgor sel diduga berhubungan dengan temperatur (Woolf et al. 2000). Moretti et al. (2009) juga menyatakan bahwa temperatur tinggi menyebabkan perubahan anatomi, fisiologi, biokimia di dalam jaringan tanaman dan sebagai konsekuensinya mempengaruhi pertumbuhan serta perkembangan dari organ tanaman. Menurut Lee dan Kader (2000), perubahan temperatur udara sangat berperan terhadap aktivitas energi maupun inaktivasi enzim. Temperatur terlalu tinggi akan meningkatkan penggunaan energi hasil fotosintesis untuk aktifitas respirasi, sehingga hasil bersih yang disimpan sebagai cadangan makanan pada berbagai organ tanaman menurun. Sifat Tanah yang Diperlukan Tanaman Manggis Sentra produksi manggis di Indonesia umumnya berada pada lokasi yang beragam jenis tanahnya, antara lain Podzolik Merah Kuning, Aluvial, Organosol. Andosol, Regosol, Latosol, Litosol, dan Renzina, dengan ph tanah berkisar antara (Dirjen Hortikultura, 2003). Tanah yang baik bagi pertumbuhan manggis adalah pada ph antara (Yaacob dan Tindall 1995). Tanaman manggis di beberapa daerah ditemukan tumbuh baik pada tanah bereaksi masam (ph ), namun kualitas buahnya tergolong rendah yaitu tercemar getah kuning baik pada aril maupun kulit buahnya (Dorly 2009; Gunawan 2007), sehingga kualitas buahnya pada umumnya rendah. Sifat fisika yang ideal untuk pertumbuhan manggis dicirikan oleh tekstur tanah lempung berpasir, gembur, kaya bahan organik dengan permeabilitas dan drainase baik. Permeabilitas tanah yang baik dan kelembaban tinggi dibutuhkan untuk mendukung perkembangan akar karena lemahnya sistem perakaran manggis, baik pada saat seedling maupun setelah tanaman dewasa (Yaacob dan Tindall 1995). Bahan organik tanah merupakan sumber utama berbagai unsur hara esensial yang dihasilkan dari proses dekomposisi dan mineralisasi bahan organik. Dekomposisi bahan organik yang tinggi atau semakin cepat turn over bahan organiknya, unsur hara semakin cepat tersedia (Cambardella dan Elliot 1992).

42 10 Selain meningkatkan ketersediaan hara, bahan organik berperan terhadap sifat kimia tanah, antara lain (1) membentuk kelat dengan ion logam penting seperti Cu, Fe, Al, dan Mn, sehingga menjadi bentuk yang stabil dalam tanah dan pada kondisi tertentu dapat dimanfaatkan tanaman atau organisme tanah, (2) sebagai penyangga perubahan ph tanah, (3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah, dan (4) bereaksi dengan senyawa organik lain seperti senyawa dari pestisida atau herbisida yang akhirnya ada yang menyebabkan perubahan bioaktivitasnya (Stevenson 1982). Bahan organik juga berperan terhadap sifat fisika tanah, antara lain: (1) memberi warna gelap sehingga mampu mempengaruhi serapan energi panas matahari, (2) meningkatkan daya retensi air karena bahan organik tanah mampu menyerap air hingga 20 kali bobotnya, dan (3) memantapkan agregat tanah karena peningkatan partikel primer oleh senyawa organik. Kandungan karbon organik yang tinggi berperan penting dalam meningkatkan retensi air (Rawls et al. 2003). Hasil penelitian Hudson (1994) juga menunjukkan adanya korelasi positif yang sangat nyata antara bahan organik dengan kapasitas air tersedia. Ketersediaan air yang optimal merupakan persyaratan tumbuh yang penting bagi pertumbuhan manggis. Hal ini diindikasikan oleh suburnya tanaman manggis yang tumbuh di bantaran sungai. Tanaman manggis membutuhkan kadar air tanah pada kondisi antara kapasitas lapang dan titik layu permanen. Kadar air pada kapasitas lapang dipengaruhi oleh bulk density (Manrique et al. 1991), tekstur (Ratliff et al. 1992), dan bahan organik (Bauer dan Black 1992). Kandungan air tersedia berkaitan dengan bahan organik (Hudson 1994), bulk density, kandungan liat, luas permukaan spesifik (Van den Berg et al. 1997) dan tekstur serta karbon organik (Hollis et al. 1977). Peningkatan di dalam kandungan C tanah meningkatkan agregasi, menurunkan bulk density, meningkatkan kapasitas menahan air, dan konduktivitas hidraulik (Tiarks et al. 1974). Bulk density menurun dengan meningkatnya kandungan karbon organik dalam tanah (Rawls et al. 2003). Tanah yang mempunyai kemampuan memegang air rendah di musim hujan dan cepat melepaskan air di musim kemarau akan menyebabkan fluktuasi ketersediaan air bagi tanaman. Hasil analisis fungsi pedotransfer memprediksi bahwa peningkatan kandungan bahan organik tanah akan meningkatkan kandungan air tersedia

43 11 dengan peningkatan terbesar terjadi pada tanah bertekstur kasar dan tidak dipengaruhi oleh kepadatan relatif, menurunkan kandungan porositas udara pada kapasitas lapang dengan penurunan terbesar terjadi pada tanah berstektur halus, menurunkan ketahanan tanah terhadap penetrasi dan penurunan yang menonjol terjadi pada potensial air rendah, meningkatkan jangkauan air dan bervariasi dengan kandungan liat (Kay et al. 1997). Kapasitas tukar kation adalah total kation yang dapat ditukar tanah pada ph tertentu. Komponen tanah yang berkontribusi terhadap KTK adalah liat dan bahan organik (Martel et al. 1978; Manrique et al. 1991). Kaiser et al. (2008) juga mengemukan bahwa kapasitas tukar kation tanah tidak hanya tergantung pada jumlah dan komposisi mineral liat, tetapi bahan organik tanah. Getah Kuning (Gamboge) pada Buah Manggis Getah kuning merupakan eksudat resin yang dijumpai pada berbagai tanaman suku Guttiferae (Asano et al. 1996; Pankasemsuk et al. 1996; Yaacob & Tindall 1995 ). Beberapa tanaman diketahui menghasilkan getah yang mengandung senyawa fenol seperti flavonoid dan tanin serta terpenoid yang berkaitan dengan pertahanan diri (Monacelli et al. 2005; Nagy et al., 2000; Martin et al. 2002; Topcu et al. 1995; Behnke & Herrmann 1978). Saluran getah kuning dijumpai pada ketiga lapisan kulit buah manggis yaitu eksokarp, mesokarp, dan endokarp, serta pada daging buah (Dorly 2009). Getah kuning menjadi masalah apabila keluar dari salurannya yang pecah, mengotori aril dan kulit buah. Aril yang dicemari oleh getah kuning menimbulkan rasa pahit, warna daging buah menjadi kuning dan kecoklatan, sedangkan pada kulit buah menyebabkan warna kusam dan tidak menarik (Dorly 2009). Cemaran getah kuning baik pada aril maupun pada kulit buah merupakan salah satu penyebab utama rendahnya mutu buah manggis untuk ekspor (Yacob dan Tindall 1995). Cemaran getah kuning dari beberapa hasil penelitian sebelumnya menunjukkan keterkaitan dengan perkembangan buah, pengaruh Ca, dan perubahan iklim (Dorly et al. 2008; Dorly 2009; Febriyanti 2008; Wulandari, 2008). Poerwanto et al. (2010) mengemukakan teori mekanisme tarjadinya cemaran getah kuning terkait dengan pembentukan saluran getah kuning, perkembangan buah, peranan Ca dan perubahan potensial air sebagai berikut: (1) Saluran getah kuning pada manggis

44 12 berbentuk saluran memanjang dan bercabang dengan sel-sel epitel (Dorly et al. 2008) yang dibangun dengan diferensiasi sel parenkima dengan cara skizogen membentuk ruang secara bersambung (Esau 1974). Lamela tengah larut saat pembentukan saluran getah dan menyebabkan lemahnya sel-sel epitel dinding saluran getah. Saluran getah kuning yang lemah akan pecah apabila kekurangan Ca karena komponen lamela terngah tersebut adalah Ca (Marschener, 1995); (2) Defiasi laju pertumbuhan biji dan aril dengan perikap menimbulkan desakan mekanik ke arah perikarp (Dorly 2009). Akibatnya sel-sel epitel saluran getah kuning mengalami tekan dan akan mudah pecah apabila kekurangan Ca, sehingga menyebabkan bocornya saluran getah kuning; (3) Tekanan tugor yang tinggi terjadi apabila fluktuasi potensial air tanah secara drastis dalam waktu relatif pendek. Dinamika tekanan turgor yang tinggi berimplikasi terhadap peningkatan tekanan dinding sel-sel epitel, baik dari dalam (karena turgor saluran getah kuning plasma sel), maupun dari luar (turgor cairan getah kuning). Dinding sel-sel epitel yang lemah akibat kekurangan Ca akan menyebabkan pecah dan bocornya saluran getah kuning sehingga getah kuning keluar mencemari aril. Getah kuning yang mencemari buah manggis oleh beberapa peneliti lain juga disebabkan oleh adanya gangguan dari organisme terhadap buah manggis. Sunarjono (1998) menyatakan bahwa getah kuning timbul akibat tusukan Helopeltis antonii yang mengeluarkaan toksin sehingga daging buah atau bekas tusukan menjadi kuning. Cendawan Fusarium oxysforum yang menginfeksi buah manggis muda dan terinkubasi dalam waktu relatif lama melalui bantuan kutu buah juga dapat menyebabkan gejala getah kuning setelah buah manggis matang (Kurniadhi 2008). Dorly (2009) melaporkan bahwa saluran getah kuning sudah dijumpai pada kuncup bunga satu minggu sebelum antesis ( 1 MSA) dan bunga mekar (antesis) (0 MSA) pada bagian ovary buah. Saluran getah kuning juga dijumpai pada buah muda (1 5 MSA), buah sedang (6-10 MSA) dan buah tua (11 15 MSA). Pada ketiga umur buah tersebut, saluran getah kuning dijumpai di ketiga lapisan kulit buah, yaitu eksokarp, mesokarp dan endokarp, serta pada daging buah. Getah kuning mulai mengotori aril pada saat buah berumur 14 MSA hingga 16 MSA, yaitu pada saat perkembangan buah, biji bertambah besar, tetapi pertambahan volumenya sedikit,

45 13 dan terjadi desakan dari dalam sehingga sel epitel yang mengelilingi saluran getah kuning yang ada pada endokarp pecah dan getah kuning yang masih encer tersebut keluar dari saluran getah mengotori aril (Dorly 2009). Menurut Syah et al. (2007) dinding saluran getah kuning di endokarp pecah karena terjadinya gangguan fisiologis tanaman, yaitu akibat perubahan air tanah yang fluktuatif dan ekstrim selama manggis sedang dalam fase berbuah sehingga terjadi perubahan tekanan turgor. Peranan Unsur Hara dan Hubungannya dengan Cemaran Getah Kuning Unsur hara berperan penting dalam mendukung proses fisiologis tanaman dan banyak bukti menunjukkan bahwa status hara tanaman memainkan peranan kritis dalam meningkatkan ketahanan tanaman terhadap stres faktor lingkungan (Marschener 1995). Di antara hara tersebut ada yang berperan secara individual atau bersinergi dengan hara lainnya dalam meningkatkan ketahanan tanaman terhadap cekaman lingkungan. Cemaran getah kuning merupakan kelainan fisiologis dan salah satu bentuk dari fenomena stres kekurangan hara. Beberapa hasil penelitian melaporkan bahwa cemaran getah kuning berkaitan dengan unsur hara Ca. Hasil penelitian Dorly (2009) menunjukkan bahwa pemberian Ca dalam bentuk CaCl 2 yang disemprotkan pada buah signifikan menurunkan skor getah kuning aril buah manggis, namun pemberian Ca melalui tanah dalam bentuk CaMg(CO 3 )2 hanya berpengaruh terhadap penurunan skor getah kuning pada kulit buah. Pechkeo et al. (2007) juga melaporkan bahwa penyemprotan buah manggis dengan 10 % CaCl 2 meningkatkan buah normal, menurunkan buah bergetah kuning dan buah translucent (bening). Kalsium berkontribusi dalam struktur dan fungsi membran sel dengan mengikat fosfolipid dan protein pada permukaan membran (Clarckson dan Hanson 1980; Hirschi 2004). Sebagai kation divalent, Ca 2+ dibutuhkan untuk mengatur struktur dinding sel dan membran, serta berperan dalam counter-cation untuk anion anorganik dan organik di vakuola, serta sebagai messenger antar sel di dalam sitosol (Marschener 1995; White 1988) dan juga berperan penting terhadap cekaman biotik dan abiotik (Hirschi 2004). Pectic polysaccharide

46 14 rhamnogalacturonan dari lamella bagian tengah adalah dihubungkan oleh ion kalsium (Matoh dan Kobayashi 1998). Ion Ca sangat penting untuk memperkuat dinding sel dan adhesi sel-sel (Marry et al. 2006; Marschener 1995). Kalsium di permukaan luar membran berperan memelihara stabilitas dan integritas membran plasma (Hanson 1984; Hirschi 2004; Palta 1996). Pemberian Ca 2+ yang dilakukan sebelum dan setelah panen dapat mempertahankan turgor sel, integritas membran plasma, dan memperpanjang umur simpan buah (Gerasopoulus et al. 1996; Miklus dan Beelman 1996). Kalsium dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang besar dan pada jaringan sehat kandungan Ca umumnya melebihi dari kisaran % dari bahan kering. Tanaman dikotiledon membutuhkan Ca di dalam jaringannya lebih banyak dari pada tanaman monokotiledon (Islam et al. 1987; Kirkby dan Pilbean 1984). Akumulasi Ca berbeda pada berbagai organ, yaitu berlimpah pada daun yang mengalami transpirasi tinggi dan relatif rendah pada jaringan yang rendah transpirasinya (White dan Broadley 2003; Dayod et al. 2010). Kalsium sebagian besar immobile dalam floem dan terdistribusi melalui air dalam aliran transpirasi. Problema rendahnya Ca 2+ tanaman dapat berkaitan dengan masalah tanah. Defisiensi Ca 2+ umunya terjadi pada tanah yang mempunyai derajad ph yang sangat rendah, Mg dan K di tanahnya tinggi (Park et al. 2005). Keberadaan Ca dalam tanah adalah sebagai kation divalent (Ca 2+ ), memasuki apoplas akar bersama dengan aliran masa air (Baber 1995). Gejala defisiensi Ca ditemukan pada jaringan dengan tingkat transpirasinya yang rendah, antara lain di daun muda yang sedang berkembang, jaringan shoot yang tertutup, buah dan umbi (White dan Broadly 2003). Defisiensi Ca 2+ dapat menyebabkan disintegrasi dinding sel dan matinya jaringan tanaman (Kirby dan Pilbean 1984). Kerusakan dan kematian sel yang disebabkan oleh pembekuan juga dilaporkan berkaitan dengan kebocoran membran plasma sebagai akibat hilangnya ion Ca 2+ dari membran plasma (Arora dan Palta 1996). Defisiensi Ca hingga tingkat tertentu menjadi masalah pada tanah masam. Buah-buahan dan sayuran yang mengalami gangguan fisiologis akibat defisiensi Ca, kualitasnya menjadi rendah (Bangerth 1979). Defisiensi Ca pada leci cenderung menyebabkan pecah buah (Huang et al. 2005).

47 15 Kalsium berperan di dalam konstruksi dinding sel, komponen utama yang berperan untuk sifat mekanis dari jaringan tumbuhan, dan secara luas dipelajari dalam kaitannya dengan keretakan buah (Shear 1975; Huang et al. 2005). Sejumlah bukti mendukung bahwa Ca berkontribusi di dalam meningkatkan ketahanan pecah buah leci. Buah yang pecah signifikan lebih rendah Ca perikarpnya dari pada buah yang tidak pecah di dalam kultivar yang sama (Li dan Huang 1995; Lin 2001). Pohon dengan keretakan buah yang lebih rendah mempunyai level Ca tanah yang lebih tinggi, sedangkan di kebun dengan tingkat insiden keretakan buah yang tinggi, kandungan Ca dapat ditukarkan rendah (Li et al. 1992). Simon (1978) juga melaporkan bahwa pemberian Ca yang rendah menyebabkan peningkatan pecah buah pada tomat. Kerusakan akibat defisiensi Ca pada tanaman kentang terlokalisasi di sel empulur secara luas di bawah shoot apical meristem dan kerusakan tersebut sebagai akibat hancurnya sel-sel apical meristem (James et al. 2008). Unsur hara B adalah unsur yang diduga berkontribusi terhadap cemaran getah kuning di samping Ca. Boron mempunyai fungsi hampir sama dengan Ca dan diduga berpengaruh terhadap cemaran getah kuning buah manggis. Unsur hara B merupakan bagian dari komponen struktural sel dan berperan meningkatkan stabilitas dan ketegaran sturuktur dinding sel, mendukung bentuk, kekuatan sel tanaman (Hu dan Brown 1994; Marschner 1995 O Neill et al. 2004) dan meningkatkan integritas membran plasma (Marschner 1995; Blevins dan Lukaszewski 1998) serta mempengaruhi reaksi yang terkait dengan membran (Power 1997; Brown et al. 2002). Boron sebagai asam borate terikat bersama dua rantai rhamnogaladuronan II (RG II) membentuk kompleks boron-polisakarida (Kobayashi et al. 1996) (Gambar 2). Matoh et al. (1996) mengemukakan bahwa jumlah RG-II yang ada di dalam dinding sel berkorelasi dengan kebutuhan boron dari tanaman yang sedang berbunga. Dua molekul RG-II terkait silang satu sama lain oleh diester borat (Kobayashi et al. 1996) Beberapa hasil penelitian juga menduga bahwa interaksi antara borate dan pektin penting bagi struktur dinding sel untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Matoh et al. 1993; Hu dan Brown 1994; Hu et al. 1996).

48 16 Gambar 2. Boron sebagai asam borate terikat bersama dua rantai rhamnogaladuronan II (RG II) membentuk kompleks boronpolisakarida (Bar-Peled et al. 2012). Defisiensi B menyebabkan dinding sel tidak berfungsi (O Neill et al. 2004; Dell dan Huang 1997). Fleischer et al. (1998) juga mengemukakan bahwa defisiensi B mengakibatkan sel mati, terutama disebabkan oleh melemahnya dinding sel. Matinya sel yang istirahat berkaitan dengan lepasnya organel-organel sel, yang diindikasikan oleh pecahnya dinding sel. Defisiensi B juga menyebabkan perubahan fisiologi dan biokimia, meliputi perubahan struktur dinding sel, fungsi dan integritas membran, aktivitas enzim serta produksi

49 17 sebagian besar metabolit tanaman. Defisiensi B menyebabkan kebocoran membran (Dordas dan Brown 2005). Hu dan Brown (1994) menjelaskan bahwa banyak sel-sel mati akibat defisiensi B dan menyebabkan kebocoran membran, melepaskan phenolik, ion dan gula ke dalam dinding sel serta médium kultur. Kelebihan unusr hara B juga menyebabkan efek fisiologi yang negatif, antara lain penurunan khlorofil daun, penghambatan fotosintesis, menurunkan konduktifitas stomata (Lovvat dan Bates 1984), endapan lignin dan suberin (Ghanati et al. 2002), peroksida lipid dan merubah jalur aktivitas antioksidan (Karabal et al. 2003; Keles et al. 2004). Kelebihan B mengganggu sintesis sel (Reid et al. 2004). Toksisitas B menginduksi oksidatif dan kerusakan pada daun barley (Karabal et al. 2003). Pada apel (Malus domestica) dan grapefruit (Vitis vinifera) telah dilaporkan bahwa toksisitas B menginduksi kerusakan oksidatif oleh peroksida lipid dan akumulasi hidrogen peroksida (Molassiotis et al. 2006; Gunes et al. 2006). Pemberian B yang tinggi meningkatkan level superoksida (SOD), peroksidase (POD) dan polifenol oksidase (PPO) dan menurunkan konsentrasi P, K, dan Ca yang signifikan pada daun tomat (Kaya et al. 2009). Sejumlah proses fisiologi telah terbukti diubah oleh toksisitas B, meliputi gangguan pengembangan dinding sel, metabolik dengan mengikat gugus ribose ATP, NADH, dan NADPH, dan terhambatnya pembelahan dan pemanjangan sel (Reid et al. 2004). Selain itu, tanaman yang keracunan B mengalami peningkatan malondialdehid (MDA) dan hydrogen peroksida (H 2 O 2 ), mengakibatkan stres oksidatif dan peroksida membran (Cervilla et al Ardic et al. 2009). Nilai kritis untuk toksisitas B telah diketaui pada beberapa jenis tanaman. Akumulasi B di dalam jaringan daun normal berkisar 40 sampai 100 mg.kg -1 berat kering. Daun yang mengandung 250 mg.kg -1 berat kering adalah mendekati toksik, mg.kg -1 berat kering sangat toksik bagi tanaman (Gupta 1993). Goldberg (1993) menyatakan bahwa ketersediaan B bagi tanaman pada tanah tertentu dikendalikan oleh sifat fisik, kimia, terkstur, mineral liat, bahan organik. Namun untuk mempredikasi kosentrasi B larutan tanah pada zona akar relatif sulit sebelum zona keseimbangan tercapai sempurna karena kompleks B adsorpsi, desorpsi dan curah hujan atau perubahan reaksi dalam larutan tanah.

50 18 Sifat kimia tanah yang berpengaruh terhadap penyerapan boron oleh tanaman, antara lain ketersediaan B tanah, ph tanah, tipe pertukaran ion, jumlah dan tipe mineral di dalam tanah (Hu dan Brown 1997; Gupta 1979). Serapan B pada umumnya menurun dengan meningkatnya ph tanah yang disebabkan oleh dua alasan, yaitu (1) pada ph di bawah 7.0, B(OH) 3 adalah bentuk B yang dominan, sedangkan afinitas dari beberapa jenis liat tanah relatif rendah. Dengan demikian jumlah B yang diadsorpsi adalah sedikit. Apabila ph meningkat, kosentrasi relatif B(OH) - 4 terhadap B(OH) 3 meningkat, sebagai konsekuensinya afinitas B(OH)- 4 relatif kuat untuk mineral liat dan jumlah dari adsorbsi B meningkat (Keren dan Bingham 1985). Peningkatan ph tanah akan menyebabkan ketersediaan B terhadap akar menurun; (2) serapan B oleh akar tanaman menurun dengan meningkatnya ph larutan tanah, hal ini sejalan dengan penurunan B(OH) 3. Tanah yang terbentuk dari permukaan laut yang menguap mengandung kosentrasi B yang tinggi. Drainase yang buruk terutama pada tanah salin berperan dalam meningkatkan konsentrasi B dalam larutan tanah (Goldberg 1997; Grieve dan Poss 2000; Malasha et al. 2008). Tingkat potensi toksik dari B tanah umumnya terkait dengan tanah salin di berbagai daerah di dunia, termasuk Chili (Bastias et al. 2004), Mexico (Picchioni et al. 2000), Australia (Holloway dan Alston 1992), Canada (Nicholaichuk et al. 1988). Kosentrasi B berlebih di dalam tanah umumnya ditemukan pada tanah salin yang memiliki draenase buruk (Grieve dan Poss 2000). Unsur hara P merupakan suatu konstituen dari asam nukleat dan membran fosfolipid. Unsur hara P juga berperan penting dalam transfer energi sebagai pengatur aktivitas ensim dan transduksi sinyal. Ketersediaan P yang rendah mengaktifkan serangkaian respon morfologis dan fisiologis yang memaksimalkan akuisisi P (Raghothama 1999) dan diarahkan untuk mempertahankan homoestasis P internal (Ticconi dan Abel 2004). Pertumbuhan daun yang tidak optimal akibat defisiensi P telah didokumentasikan oleh beberapa peneliti (Chiera et al. 2002; Assuero et al. 2004; Kavanova et al. 2006). Penurunan pertumbuhan disebabkan oleh suatu perubahan parameter pembelahan dan pemanjangan sel. Defisiensi P memperlambat pembelahan dan perkembangan sel (Kavanova et al. 2006).

51 19 Kalium adalah unsur hara mineral esensial dan merupakan ion anorganik yang dominan dalam sel tumbuhan, yaitu berkontribusi hingga10 % dari bahan kering tanaman (Leigh dan Jones 1984). Kalium telah diakui sebagai faktor pembatas hasil dan kualitas panen. Kalium berperan utama sebagai stabilisator dalam metabolisme dan sebagai osmotikum yang berkontribusi terhadap tekanan hidrostatik (turgor) seluler, pertumbuhan serta tanggapan tanaman terhadap perubahan lingkungan. Kosentrasi kalium yang tinggi dan relatif stabil dalam kompartemen sel tertentu berperan penting untuk aktivasi enzim, stabilisasi sintesis protein, netralisasi muatan negatif pada protein, pembentukan potensial membran dalam kerjasamanya dengan kekuatan proton motif, serta memelihara homoestasis ph sitosol (Marschener 1995). Selain itu ion K + digunakan oleh tanaman, terutama pada fenomena osmotik. Kalium merupakan kation osmotikum utama dalam mendorong proses turgor, misalnya gerakan stomata, fototropisme, gravitropism dan pemanjangan sel (Mengel dan Aeneke 1982; Dreyer dan Uozumi 2011). Kalium di vakuola berkontribusi pada proporsi yang signifikan dari potensi osmotik sel, yang pada gilirannya dapat mempengaruhi penyerapan air dan pertumbuhan sel-sel, serta tekanan potensialnya (Caroll et al. 1994). Pembukaan stomata didorong oleh akumulasi sejumlah K + yang besar dari sel penjaga, sehingga menghasilkan penyerapan air dan turgor sel. Penutupan stomata didahului oleh pelepsan K + oleh sel penjaga, sehingga menghilangkan turgor (Kearns dan Assmann 1993; Assmann dan Shimazaki 1999). Status K tanaman atau ketersediaan K dalam media diduga berkontribusi dalam proses transduksi yang mengatur transpotasi air dan K + dari akar ke shoot (Benlloch-Gonzalez et al. 2010). Kalium terlibat dalam proses seperti pemanjangan sel, mengatur pertukaran gas dan pergerakan stomata, dan transduksi beberapa sinyal (Clarkson dan Hanson 1980; Zimmermann dan Sentenac 1999). Tekanan osmotik yang dihasilkan oleh K + juga diperlukan dalam pertambahan dan perluasan daun (Mengel dan Arneke 1982; Maatius dan Sanders 1996). Kalium juga berperan khusus dalam kelangsungan hidup tanaman di bawah kondisi cekaman lingkungan. Kalium sangat penting untuk proses fisiologis, seperti fotosintesis, translokasi fotosintesis ke organ sink, aktivasi enzim, dan

52 20 meminimalisir penyerapan ion secara berlebihan, seperti Na dan Fe di tanah salin dan tergenang (Marschener 1995; Mengel dan Kirkby 2001). Kalium juga berperan penting menurunkan produksi spesies oksigen reaktif (ROS) di jaringan tanaman. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa perbaikan status hara K berperan menurunkan produksi ROS dengan mengurangi aktivitas NAD(P)H oksidase dan mempertahankan transport elektron fotosintesis. Spesies oksigen reaktif (ROS) bebas merupakan sinyal penting dalam setiap sel eukariotik. Spesies oksigen reaktif diarahkan berfungsi pada protein dengan modifikasi kimia sebagian subset asam amino, terutama residu sistein, dan dengan demikian mengubah struktur dan aktivitas protein (Stone dan Yang 2006). ROS juga dilaporkan mengatur aktivitas saluran ion membran dari tanaman (Demidchik et al. 2010). Defisiensi kalium merupakan masalah hara yang penting dalam mempengaruhi produksi dan kualitas tanaman (Cakmak 2005). Defisiensi K menyebabkan penurunan fiksasi CO 2 dan partisi penggunaan fotosintesis. Gangguan yang disebabkan oleh kekurangan K mengakibatkan kelebihan produksi elektron fotosintesis dan dengan demikian menstimulasi produksi ROS melalui transfer intensif elektron O 2. Defisiensi K juga mengakibatkan peningkatan yang nyata dari kapasitas sel akar kacang tanah untuk mengoksidasi NADPH (Camak 2002). Spesies oksigen reaktif (ROS) adalah toksik penting dan mengatur agen di tanaman (Apel dan Hirt 2004; Moller et al. 2007), diproduksi dalam menanggapi beberapa rangsangan, termasuk stres abiotik dan biotik, hormon, sinyal perkembangan dan gravitropic, serta defisiensi mineral (Apel dan Hirt 2004; Kwak et al. 2006). Kalium juga diduga mempengaruhi elastisitas dinding sel melalui kontrolnya pada ekstrusi proton (Hsiao dan Lauchli 1986; Itoh et al. 1997; Triboulot et al. 1997). Meskipun K dapat digantikan oleh kation lain dalam beberapa fungsi, namun K berperan utama karena membran tanaman sangat permeabel terhadap K dan kation K adalah sangat melimpah di jaringan tanaman (Mpelasoka et al. 2003). Magnesium (Mg) adalah salah satu hara mineral penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Selain sebagai sumber molekul klorofil, Mg juga berperan sebagai aktivator berbagai enzim kunci dalam proses fisiologi tanaman.

53 21 Defisien Mg dan kelebihan pasokannya menimbulkan efek merugikan pada fotosintesis tanaman (Marschener 1995; Shaul 2002), akibatnya pertumbuhan abnormal dan membatasi pertumbuhan tanaman (Shaul 2002). Magnesium dalam tanah sangat rentan terhadap pencucian dan dianggap sebagai salah satu faktor utama dalam penurunan ketersediaan Mg yang dapat ditukarkan (Herman et al. 2004). Penyerapan Mg dapat sangat tertekan oleh kation lain seperti Ca dan K (Mengel dan Kirby 1987). Peningkatan aktivitas enzim antioksidan dan kandungan antioksidan telah ditunjukkan dalam defisiensi Mg pada kacang (Cakmak dan Marschener 1992; Cakmak dan Kirby 2008) dan murbey (Tewari et al. 2006). Unsur hara Fe merupakan unsur hara penting bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Besi sebagai komponen vital enzim, termasuk sitokrom dari elektron rantai transport yang diperlukan dalam berbagai fungsi biologis. Unsur hara Fe terlibat dalam sintesis klorofil dan sangat penting untuk pemeliharaan struktur dan fungsi kloroplas (Abadia 1992). Kandungan unsur hara Fe total dalam tanah biasanya jauh melebihi kebutuhan tanaman tetapi ketersediaannya bagi tanaman di tanah sering sangat terbatas (Guerinot dan Yi 1994), khususnya di tanah berkapur yang menempati 30% dari permukaan bumi (Vose 1982). Unsur hara Fe lebih banyak diserap oleh tanaman dalam bentuk ferrous (Fe 2+ ) (Chaney et al. 1972). Di tanah anaerob konsentrasi ion besi tinggi dan penyerapan yang berlebihan dapat menyebabkan toksisitas. Tanaman dapat membatasi penyerapan besi pada kondisi anaerob melalui oksidasi ion besi dengan oksigen yang diangkut dari tajuk melalui aerenchyma (Foy et al. 1978). Besi di tanah aerobik terutama dalam bentuk ion feri (Fe 3+ ) dalam endapan (Lindsay et al. 1982) atau kelat terlarut (Powell et al. 1980). Tingkat akumulasi Fe yang tinggi dalam sel tanaman atau hewan bertanggung jawab atas inisiasi stres oksidatif yang parah karena menghasilkan ROS oleh berbagai reaksi seluler (Halliwell dan Gutteridge, 1984; Hendry 1993; Becanne et al. 1998). Unsur hara Mn merupakan hara mikro yang penting dalam sistem tanaman (Marschener 1995). Mangan terlibat dalam fotosintesis, respirasi dan aktivasi

54 22 beberapa enzim, termasuk superoksida dismutase, NADP-spesifik dekarbosilasi malat dehidrogenase dan nitrat reduktase (Mukaopadhyay dan Sharma 1991). Meskipun Mn penting tetapi jumlah yang dibutuhkan oleh tanaman relatif rendah, namun kapasitas penyerapan Mn sangat melebihi dari yang dibutuhkan tanaman (Clarkson 1988). Kelebihan Mn merupakan faktor penting yang membatasi pertumbuhan dan hasil panen terutama di tanah masam dan drainase yang kurang baik dengan potensial redoks rendah (Foy 1984). Mangan dalam konsentrasi yang sangat tinggi menghambat pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan mengganggu proses metabolisme (Macfie dan Taylor 2008; Hauck et al. 2002). Kosentrasi Mn yang tinggi bersifat toksik di jaringan tanaman dan dapat mengubah berbagai proses, seperti aktivitas enzim, penyerapan, translokasi, serta pemanfaatan elemen mineral lainnya (Ca, Mg, Fe, dan P). Toksisitas Mn juga menyebabkan stres oksidatif (Ducic dan Polle 2005; Lei et al. 2007). Migocka dan Klobus (2007) juga menyatakan bahwa keberadaan Mn dalam jumlah berlebih sangat beracun bagi sel tanaman. Sebagai logam beracun, Mn dapat menyebabkan perubahan metabolik dan kerusakan makromolekul yang mengganggu homeostasis sel (Hegedus et al. 2001; Polle 2001). Toksisitas Mn dapat menginduksi stres oksidatif langsung melalui hasil spesies oksigen reaktif (ROS) dari ion Mn dalam reaksi Fenton (Lynch dan Clair 2004) atau transfer elektron langsung di dalam satu reaksi, mengarah ke peningkatan level ROS (Demirevska-Kepova et al. 2004). Mekanisme untuk mengatasi toksisitas Mn meliputi konversi logam tersebut ke senyawa metabolik tidak aktif, seperti komplek Mn 2+, penyerapan Mn 2+ atau komplek Mn 2+ ke dalam kompartemen internal seperti vakuola. Pada level seluler akumulasi Mn terutama di vakuola dan khloroplas serta berasosiasi dengan dindidng sel (McCain dan Markley 1999; Quiguampoix et al. 1993; Gonzales dan Lynch 1999). Selain itu Mn juga diakumulasi ke dalam endoplasmic reticulum (Wu et al. 2002). Ketersediaan Mn untuk tanaman dikontrol oleh proses redoks, yang tergantung pada cadangan Mn tanah, ph, dan ketersediaan elektron (Negra dan Lanzirotti 2005). Hara Mn adalah salah satu hara yang sangat tinggi ketersediaannya pada tanah-tanah masam, terutama di daerah tropik (Pendias dan

55 23 Pendias 1992). Toksisitas Mn dapat terjadi pada lingkungan yang kaya elektron karena overwatering, drainase buruk atau aplikasi bahan organik, bahkan pada ph alkali (Hue 1988). Kondisi tanah masam dan tanah vulkanik, umumnya juga ditemukan toksisitas Mn pada berbagai sistem pertanian (Carver dan Ownby 1995). Ketersediaan Mn yang tinggi pada tanah masam atau kondisi aerobik dapat menyebabkan ketidakseimbangan hara bagi tanaman, terutama dalam kaitannya dengan kation divalen lain, seperti Ca 2+ dan Mg 2+ (Marschener 1995; Cenni et al. 1998). Toksisitas Mn menjadi kendala di tanah masam dan masalah ini sering terjadi pada ph di bawah 5.0, ketersediaan Ca rendah, dan akibat amendments organik (Hue et al. 2001). Jumlah Mn yang dapat ditukarkan, terutama dalam bentuk Mn 2+ di larutan tanah meningkat dengan penurunan ph (Millaleo et al. 2010). Toksisitas Mn dapat dikurangi dengan hara lain, seperti Ca (Horst 1988), Si (Horst dan Marschener 1978). Dari hasil penelitian Martias (2002) juga menunjukkan bahwa ketersediaan Mn di tanah Ultisol menurun dengan pemberian CaCO 3. Unsur hara Cu tidak hanya merupakan elemen mineral esensial bagi tanaman, tetapi juga komponen dari beberapa enzim, terutama berpartisipasi dalam aliran elektron dan katalis reaksi redoks (Rama Devi dan Prasa 1988). Tembaga meningkatkan respirasi dan fotosintesis (Demirevska-Kepova et al. 2004; Marschener 1995). Kelebihan Cu adalah toksik terhadap tanaman dan efeknya luas pada berbagai proses fisiologis, seperti fotosintesis, sintesis pigmen, metabolisma nitrogen dan protein, integritas membran, dan penyerapan hara (Luna et al. 1994; Nielsen et al. 2003; Demirevska-Kepova et al. 2004; Prasad et al. 2001; Gu et al. 2002). Kelebihan Cu merusak membran sel dengan berikatan dengan group sulphydryl dari membran protein dan menginduksi lipid peroksida (De Vos et al. 1989; De Vos et al. 1992; Kendey dan Gonzalvez 1987). Unsur hara Cu memediasi pembentukan radikal bebas yang sudah didemonstrasikan di dalam isolat khloroplas (Sandman dan Boger 1980), di dalam akar utuh (De Vas et al. 1993), pada segmen daun (Chen dan Kao 1999; Gallego et al. 1996). Chen et al. (2000) juga melaporkan bahwa perlakuan CuSO 4 menyebabkan peroksidasi lipid

56 24 dan aktivitas enzim antioksidan termodulasi pada akar padi. Unsur hara Cu (CuSO 4 ) meningkatkan aktivitas superoksida dismutase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase, dan peroxidase, tetapi tidak memiliki efek pada katalase. Tembaga sulfat juga meningkatkan level H 2 O 2 dan peroksida dinding sel pada akar benih padi (Chen et al. 2000). Gutteridge (1984) juga mengemukakan bahwa akumulasi Cu yang meningkat melebihi kebutuhan seluler menjadi sangat toksik karena Cu mampu mengkatalis pembentukan radikal bebas berbahaya atau menginsiasi peroksidasi lipid. Toksisitas dapat diduga sebagai oksidatif stres dimediasi oleh spesies oksigen reaktif (ROS) (Luna et al. 1994), Unsur hara Cu + juga dapat mengkatalis pembentukan anion super oksida (O - 2 ) dan selanjutnya menghasilkan hydrogen peroksida (H 2 O 2 ) dan hidroksil radikal (OH) melalui tipe reaksi Fenton (Schutzenduble dan Polle 2002). Spesies oksigen reaktif (ROS) yang bereaksi dengan lipid, protein, pigmen, dan asam nukleat, lipid peroksida, menyebabkan kerusakan membran, menonaktifkan enzim, sehingga mempengaruhi kelangsungan hidup sel (Hartley-whitaker et al. 2001; Tewari et al. 2006). Umumnya ROS seperti anion superoksida (O 2 ), hydrogen peroksida (H 2 O 2 ), dan hidroksil radikal (HO) dapat merusak molekul biologi (DNA, RNA, dan protein) dan membran dengan menginduksi peroksida lipid (Halliwell dan Gutteridge 1984); Aust et al. 1985; Weckx dan Clijsters 1996). Konsentrasi alami Cu di tanah terutama tergantung dari geokimia dari bahan induk (De Temerman et al. 2003). Sifat tanah, seperti ph, bahan organik, kapasitas tukar kation, konsentrasi karbon organik, kandungan liat, ketersediaan P, juga mempengaruhi konsentrasi Cu di tanah (Holmgren et al. 1993; Mico et al. 2006; Obrador et al. 2007). Unsur hara Zn berperan penting dalam beberapa fungsi kritis seluler seperti metabolisma protein, ekspresi gen, struktur dan fungsi integritas biomembran dan metabolisma IAA (Marsheners 1995). Sebagian besar fungsi kritis Zn dalam sel terkait dengan kemampuannya untuk membentuk ikatan koordinasi tetdrahedral di berbagai konstituen sel-sel vital. Sistein, histidin, dan aspartat atau glutamat adalah ligan seluler utama Zn yang membentuk koordinasi tetdrahedral (Valle dan Auld 1990; Valle dan Falchuk 1993). Terutama ligan sistein dan histidin untuk mengikat Zn dengan afinitas yang lebih besar dan stabilitas yang lebih dari

57 25 Fe (Berg dan Shi 1996). Dengan demikian pembentukan radikal bebas, melalui reaksi antara Fe dan sistein dan residu histidin diblokir oleh keberadaan Zn yang memadai (Searle dan Tomasi 1982; Girotti et al.1985; Bray dan Bettger 1990). Peningkatan level jenis O 2 reaktif (ROS) dan penurunan mekanisme detoksifikasi diduga merupakan alasan utama untuk berbagai fungsi seluler dalam defisiensi Zn tanaman. Unsur hara Zn diperlukan untuk detoksifikasi kation ROS termasuk O 2 (Superoksida radikal) dan H 2 O 2 (hidrogen peroksida). Beberapa hasil penelitian melaporkan bahwa jumlah Zn yang rendah dalam sel tanaman dapat meningkatkan produksi O 2 selama transfer elektron fotosintesis (Marschener dan Cakmak 1989; Cakmak et al. 1995; Cakmak dan Engels 1999), menginduksi O2 dan menyebabkan NADPH oksidase terikat membran (Printon et al. 1994). Seng secara tidak langsung diperlukan untuk meningkatkan aktivitas enzim yang terlibat dalam detosifikasi H 2 O 2 seperti catalase, peroksidase ascorbat, dan glutation reduktase (Cakmak 2000), terutama apabila produksi ROS meningkat ke level yang melebihi kapasitas sel (Apel dan Hit 2004). Hilangnya integritas membran akibat gangguan ROS adalah salah satu efek utama dari defisiensi Zn (Cakmak dan Marshener 1988a). Tewari et al. (2004) juga mengemukakan bahwa kekurangan atau kelebihan Zn juga dilaporkan memperparah stres oksidatif melalui peningkatan ROS dan gangguan homeostasis redoks pada tanaman murbei. Gangguan fisiologis pada kondisi tanaman mengalami defisiensi Zn, antara lain terhambatnya pertumbuhan dan diferensiasi perkembangan tanaman. Kerusakan oksidatif pada sel kritis dihasilkan oleh serangan senyawa jenis O 2 reaktif (ROS), merupakan gangguan dalam pertumbuhan tanaman yang disebabkan oleh defisiensi Zn. Unsur hara Zn berperan mengganggu ikatan NADPH oksidase membran yang dihasilkan oleh ROS. Tanaman yang mengalami defisiensi Zn, kosentrasi Fe meningkat dan berpotensi menghasilkan radikal bebas (Cakmak 2000). Superoksida menghasilkan NADPH oksidase, umumnya terlokalisasi dalam membran plasma dan diaktifkan oleh sejumlah faktor stress biotik dan abiotik, termasuk di antaranya defisiensi Zn (Cakmak dan Marschener 1988), kekeringan (Zhao et al. 2001; Jiang dan Zhang 2002).

58 26 Interaksi Antar Hara Unsur hara baik di dalam tanah maupun di jaringan tanaman mengalami interaksi antar hara. Interaksinya dapat bersifat sinergis maupun antagonis dan tentunya berimplikasi terhadap proses fisiologis dan hasil tanaman. Beberapa hasil penelitian menunjukkan adanya antagonis antara Ca dengan Mg, yaitu tingkat penyerapan Mg dapat ditekan oleh Ca dan sebaliknya (Sonneveld 1987; Ho dan Adam 1995). Implikasi dari peningkatan kosentrasi Mg pada Ca yang rendah dilaporkan meningkat kualitas buah tomat (Hao et al. 2003). Pemberian Mg yang berlebih meningkatkan kandungan Mg di shoot dan akar, K dan Cl di akar, tetapi menurunkan kandungan Ca dan K shoot pada padi (Kobayashi et al. 2005). Fosfor dan B adalah hara yang menunjukkan interaksi yang tinggi pada beberapa tanaman (Gunes dan Alpaslan 2000). Boron yang tinggi menurunkan kandungan P dalam daun bayam dan kacang (Blamey dan Chapman 1979). Kaya et al. (2009) menjelaskan bahwa kosentrasi Ca, P, K daun tomat signifikan lebih rendah pada konsentrasi B yang tinggi dibandingkan kontrol. Penambahan unsur hara P dapat mengurangi efek buruk dari B yang terlalu tinggi terhadap pertumbuhan dan hasil buah tomat, sebaliknya kosentrasi P daun menurun pada daun tomat yang tumbuh pada konsentrasi B yang tinggi. Sotiropoulus et al. (1999) juga menemukan bahwa kosentrasi P yang tinggi menurunkan B dalam daun buah kiwi, tetapi Mouhtaridou et al. (2004) menemukan sebaliknya bahwa kandungan B yang tinggi meningkatkan B di kultur in vitro batang bawah apel. Sinha et al. (2003) juga melaporkan bahwa kelebihan penambahan P menurunkan kosentrasi B. Toksisitas B dan defisensi Zn saling terkait dan telah dilaporkan dalam beberapa hasil penelitian. Swietlik dan Laduke (1991) mengamati bahwa peningkatan kosentrasi Zn menurunkan toksisitas B pada grapefruit (Citrus Paradisi). Swietlik (1995) juga melaporkan bahwa gejala keracunan B yang parah pada bibit jeruk asam (Citrus aurantium) yang defisiensi Zn, tetapi menjadi sangat ringan gejalanya pada tanaman yang cukup Zn. Aplikasi P dan Zn signifikan meningkatkan bahan kering shoot, akar, dan hasil gabah padi. Aplikasi P menyebabkan turunnya kosentrasi Zn, Cu, Fe, dan Mn pada akar dan pada shoot padi. Begitu pula halnya aplikasi Zn menurunkan

59 27 kosentrasi P, Cu, Fe, tetapi meningkatkan Mn di shoot dan akar padi. Hal ini mengindikasikan terjadinya perubahan ketersediaan hara di tanah yang disebabkan dari aplikasi P dan Zn (Haldar dan Mandal 1981). Interaksi P dan Zn dari beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa P menginduksi defisiensi Zn. Hal ini ditemukan pada beberapa tanaman, seperti kapas, buncis, dan gandum (Cakmak dan Marschener 1986; Singh et al. 1998; Webb dan Loneragan 1990). Singh et al. (1988) juga menjelaskan bahwa kosentarsi Zn di bagian shoot tanaman kacang tanah signifikan mengalami penurunan dengan aplikasi P. Aplikasi P menginduksi defisiensi Zn sebagai akibat stimulasi pertumbuhan dan pengenceran Zn di jaringan tanaman. Pasokan P yang tinggi juga dapat mengganggu penyerapan Mn di akar dan interaksi negatif tersebut menurunkan defisiensi Mn shoot pada barley (Pedas et al. 2011). Peranan Sifat Fisika Tanah dan Hubungannya dengan Cemaran Getah Kuning Sifat fisik tanah, terutama tekstur tanah, distribusi agregat tanah dan berat jenis tanah, disamping menentukan ketersediaan air tanah juga akan mempengaruhi ketersediaan hara tanah. Sifat fisik tanah bertanggung jawab atas peredaran udara, lengas, air, dan zat terlarut di dalam tanah (Sanchez 1976). Sifat fisik tanah, antara lain tekstur dan kerapatan jenis tanah mempengaruhi kemampuan tanah untuk memegang dan melepaskan air dan pada gilirannya juga berdampak terhadap stabilitas tanaman untuk menyerap air dan translokasinya ke buah. Kerapatan jenis tanah mencerminkan suatu struktur tanah dan distribusi pori makro yang berperan penting terhadap kejenuhan dan daya hantar hidraulik (Saxton dan Rawls 2006). Peningkatan kerapatan jenis tanah tidak hanya menginduksi perubahan distribusi ukuran pori tetapi juga mempengaruhi kemampuan tanah untuk mengkerut dan perilaku air pada kondisi tidak jenuh. Kandungan air tanah pada umumnya meningkat dengan menurunnya kerapatan jenis tanah (Dorota et al. 2008). Kandungan bahan organik yang meningkat secara umum menghasilkan peningkatan kapasitas menahan dan daya konduksi air, sebagai akibat pengaruh agregasi tanah dan berhubungan dengan distribusi ruang pori tanah (Hudson 1994). Kandungan lengas tanah juga erat hubungannya dengan tekstur tanah

60 28 (Goovaerts dan Chiang 1993; Famiglietti et al. 1998), frekuensi dan jumlah hujan pada suatu lokasi (Berndtsson et al. 1996; Famiglietti et al. 1998). Kandungan air tanah berkorelasi positif dengan jumlah nitrogen tersedia dalam tanah sebagai akibat perlambatan degradasi bahan organik (Goovaerts dan Chiang 1993). Kandungan karbon organik, total N, P tersedia, Mg 2+ dan basa yang dapat ditukarkan (Mg 2+, Ca 2+, K +, Na + ) juga meningkat dengan menurunnya ukuran agregat tanah pada tanah yang diolah (Adesodun et al. 2007). Klute dan Dirksen (1986) menyatakan bahwa meningkatkan kemampuan tanah untuk menyediakan air yang diikuti dengan ketersediaan bahan organik akan meningkatkan air tersedia untuk tanaman. Bahan organik menurunkan bulk density dan konsekuensinya meningkatkan porositas tanah. Penambahan bahan organik mempengaruhi pergerakan air karena bahan organik mempunyai sifat hydrophilic dan berpengaruh terhadap struktur dan kepadatan tanah (Bauer dan Black (1992). Gupta et al. (1987) menyatakan bahwa bahan organik yang dimasukkan ke dalam tanah akan membusuk dari waktu ke waktu dan mempengaruhi berbagai sifat fisika tanah, seperti stabilitas struktur, konduktivitas hidrolik, serta agregat tanah. Peningkatan kepadatan tanah sebagai akibat dari tingginya bulk density tanah akan menghambat penetrasi akar, pertumbuhan tanaman, menurunkan infiltrasi air, dan pergerakan air (Allmaras et al. 1988). Peningkatan bulk density terkait dengan kepadatan tanah dan dapat berdampak drastis pada sifat hidrolik tanah (Green et al. 2003; Assouline 2006). Tanah tanah bertekstur liat mempunyai permukaan yang luas sehingga kemampuannya untuk menahan air dan menyediakan unsur hara relatif tinggi. Semakin tinggi kadar liat akan mempunyai kemampuan yang lebih besar dan lebih aktif dalam reaksi kimia tanah (Hardjowigeno 1995). Struktur tanah yang terbentuk oleh pengaruh bahan organik meningkatkan retensi air pada kadar air mendekati kapasitas lapang sampai kondisi lebih besar dari titik layu permanen (Rawls et al. 2003). Retensi air oleh bahan organik itu sendiri adalah merupakan efek C organik, yaitu bahan organik memodifikasi ketersediaan situs adsorpsi dari mineral liat untuk air (Cristensen 1986). Pikul et al. (1993) mendapatkan korelasi signifikan dari bulk density dan karbon organik.

61 29 Hubungan linier yang sangat signifikan dan negatif antara bulk density dengan karbon organik tanah juga ditemukan oleh Hati et al. (2007). Kapasitas retensi air terutama dikendalikan oleh jumlah pori-pori, distribusi ukuran dan luas permukaan spesifik dari tanah (Haynes dan Naidu 1998). Ruang pori total biasanya meningkat dengan penambahan bahan organik karena peningkatan agregasi tanah (Tiarks et al. 1974; Sanchez et al. 1989). Hudson (1994) melaporkan bahwa tanah yang tinggi bahan organiknya mempunyai kapasitas memegang air tersedia yang lebih besar dari pada tanah dengan tekstur sama tetapi rendah bahan organiknya. Barzergar et al. (2002) juga melaporkan bahwa air tersedia meningkat sebagai akibat penambahan jumlah bahan organik. Karbon organik adalah komponen bahan organik tanah yang banyak digunakan untuk mengindikasikan kandungan bahan organik tanah. Pengaruh kadar karbon organik terhadap retensi air tanah ditentukan oleh proporsi komponen tekstur dan jumlah karbon organik yang ada di tanah. Penambahan karbon pada tanah yang mempunyai karbon rendah mengakibatkan peningkatan retensi air pada tanah berstektur kasar dan mengurangi retensi air pada tanah berstektur halus. Tanah berkarbon tinggi, penambahan karbon akan meningkatkan retensi air dari semua tekstur (Rawls et al. 2003). Konsentrasi karbon tanah telah digunakan untuk menentukan kualitas tanah (Peerie dan Munson 2000; Shukla et al. 2006), memprediksi aliran dan konsentrasi hara di dalam tanah dan bulk density (Bernoux et al. 1988). Bobot isi (bulk density) merupakan petunjuk kepadatan tanah. Tanah yang padat bobot isinya relatif tinggi, mengindikasikan tanah tersebut relatif sulit meneruskan air, ruang porinya sedikit dan tidak mudah ditembus akar tanaman. Akar tanaman dapat berkembang bebas dan menembus lapisan-lapisan tanah jika bobot isi tanah berkisar antara 1,0 1,5 g/cc. Bobot isi tanah lebih besar dari 1,5 g/cc, tanah tersebut terlalu padat dan menghambat perkembangan akar tanaman serta laju infiltrasi air (Sutaatmandja 2005). Hubungan Curah Hujan dan Neraca Air dengan Cemaran Getah Kuning Curah hujan yang berfluktuasi akan meningkatkan dinamika neraca air tanah dan berdampak terhadap perubahan tekanan turgor tanaman yang ekstrim. Fluktuasi tekanan turgor yang tinggi dapat menyebabkan pecahnya dinding sel, yaitu apabila

62 30 elastisitas sel melebihi dari daya lengkungnya. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa fluktuasi ketersediaan air, terutama dari kondisi kering ke kondisi ketersediaan air yang berlebih atau akibat irigasi, menginduksi peningkatan ukuran buah. Hal ini dapat mendukung kejadian retak buah melalui intensifikasi tekanan (Milad dan Shackel 1992; McFadyen et al. 1996). Keretakan buah terjadi karena pertumbuhan buah yang cepat ketika ada air berlimpah dan temperatur tinggi, terutama kondisi ini terjadi sebagai kelanjutan periode stres. Dorais et al. (2001) mengemukakan bahwa keretakan buah secara umum berkaitan dengan dorongan air dan gula yang cepat ke arah buah ketika elastisitas cuticula dan ketahanannya lemah. Michael et al. (2009) juga mengemukakan bahwa ketersediaan air drastis adalah penyebab terlalu cepatnya perluasan buah yang menghasilkan keretakan buah.

63 METODE PENELITIAN Penelitian ini terdiri dari 3 sub kegiatan, yaitu mempelajari variabilitas (1) Sifat kimia tanah, (2) Sifat fisika tanah, dan (3) Cuaca pada beberapa sentra produksi manggis dan pengaruhnya terhadap cemaran getah kuning. Penelitian telah dilaksanakan dari bulan Desember 2009 sampai Juli 2011 di laboratorium Balai Penelitian Tanaman Buah Tropika, Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika IPB, dan pada sepuluh sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung. Penentuan lokasi di lapangan pada tingkat provinsi dan kabupaten didasarkan atas data luasan sentra produksi manggis di Indonesia (Direktorat Budidaya Tanaman Buah, 2007). Desa yang terpilih sebagai lokasi penelitian adalah hasil wawancara menggunakan tekhnik purposive sampling dengan pedagang pengumpul di tingkat kecamatan. Tanaman yang dipilih adalah tanaman yang telah berproduksi dan representatif untuk mewakili pertanaman manggis di tingkat kecamatan dalam hal potensi produksi dan kasus cemaran getah kuning pada sentra produksi tersebut. Lokasi penelitian di Jawa Barat yaitu di Desa Karacak dan Barengkok (Kecamatan Leuwiliang) Kabupaten Bogor, jenis tanah di kedua lokasi tersebut adalah Ultisol; Desa Garogek dan Pusaka Mulia (Kecamatan Kiara Pedes) Kabupaten Purwakarta, jenis tanah pada kedua lokasi tersebut yaitu Andisol. Tanaman manggis yang menjadi objek penelitian di Desa Karacak dan Barengkok merupakan tanaman sela di antara tanaman durian dan duku. Pemeliharaannya belum optimal terutama dalam pengendalian gulma di sekitar tanaman manggis. Lain halnya dengan tanaman manggis yang diteliti di Desa Garogek dan Pusaka Mulia, pemeliharaan tanamannya relatif baik karena di antara tanaman manggis terdapat tanaman teh yang dikelola secara baik. Lokasi penelitian di Sumatera Barat adalah di Nagari Pakandangan (Kecamatan IV Lingkung) Kabupaten Padang Pariaman dengan jenis tanahnya Entisol, Nagari Koto Lua (Kecamatan Pauh) dan Nagari Baringin (Kecamatan Lubuk Kilangan) Kotamadya Padang, masing-masing jenis tanahnya Ultisol dan Inseptisol; Nagari Padang Laweh (Kecamatan Koto VII) dan Nagari Lalan (Kecamatan Lubuak Tarok) Kabupaten Sijunjung dengan jenis tanahnya pada kedua lokasi tersebut adalah Ultisol. Tanaman manggis yang diteliti di beberapa lokasi di

64 32 Sumatera Barat juga merupakan tanaman sela di antara tanaman durian, rambutan, duku, dan karet. Pemeliharaan tanaman manggis pada lima lokasi ini secara umum belum optimal terutama dalam pengendalian gulma tidak dilakukan secara baik. Hal ini diindikasikan oleh adanya semak belukar di antara tanaman manggis. Lokasi penelitian di Lampung yaitu di Desa Sukarame (Kecamatan Teluk Betung Barat) Kotamadya Lampung Barat, jenis tanahnya Inseptisol. Tanaman manggis yang dijadikan sebagai sampel di Desa Sukarame ini juga merupakan tanaman sela di antara tanaman rambutan dan durian. Di antara tanaman manggis tidak terlihat pengendalian gulma yang intensif sehingga di sekitar tanaman ditumbuhi oleh gulma. Bahan yang digunakan dalam penelitian meliputi: tanaman dan buah manggis, bahan kimia untuk analisis ketersediaan hara tanah, dan bahan penunjang di lapangan dan di laboratorium. Peralatan yang digunakan antara lain: GPS, refraktometer, bor tanah, ring sampel tanah, jangka sorong, ph meter, dan AAS. Tanaman manggis yang dijadikan sampel penelitian di masing-masing lokasi adalah tanaman manggis yang telah berumur sekitar 30 hingga 35 tahun dengan diamater batang 60 hingga 70 cm. Percabangan tanaman mendatar, bentuk kanopi segitiga dan buahnya relatif bulat (diamater horizontal dan longitudinal relatif sama) dan dari penampakan morfologi mengindikasikan varietas lokal yang relatif sama. Setiap lokasi tanaman yang dijadikan sampel adalah sebanyak 10 tanaman untuk diambil sampel buah dan daunnya. Pengamatan Cemaran Getah Kuning pada Buah, Kadar Hara Jaringan Daun, dan Kulit Buah Pengamatan terhadap buah dilakukan setelah buah mengalami masak fisiologis, yaitu semenjak 25 % dari total buah sudah layak dipanen. Buah yang diambil sebagai sampel adalah buah yang berada pada pertengahan tajuk bagian luar secara horizontal di empat arah mata angin. Setiap tanaman diambil sebanyak 100 sampel buah atau 1000 buah untuk setiap lokasi, sehingga jumlah buah yang diamati untuk semua lokasi mencapai buah. Daun yang diambil untuk analisa kadar hara daun adalah daun terminal pada pertengahan tajuk bagian luar yang telah berkembang penuh di empat arah mata angin, yaitu16 helai daun untuk

65 33 setiap tanaman. Kulit buah (jaringan endokarp dan mesokarp) dianalisa kadar haranya pada saat pengamatan cemaran getah kuning pada aril dan kulit buah. Peubah yang diamati meliputi: a. Persentase aril bergetah kuning b. Persentase juring bergetah kuning c. Persentase kulit buah bergetah kuning d. Bobot buah e. Bobot basah kulit buah f. Bobot basah aril dan biji g. Diameter transversal dan longitudinal buah h. Tebal kulit buah i. Total padatan terlarut (PTT) j. Total asam terlarut (TAS) k. Kadar Vitamin C l. Kadar hara makro dan mikro (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, B ) daun, kulit buah (mesokarp dan endokarp). Prosedur kerja Pengamatan peubah cemaran getah kuning Cemaran getah kuning diamati secara manual untuk setiap buahnya dihitung jumlah tetesan getah kuningnya baik pada aril maupun pada kulit buah. Persentase aril bergetah kuning (PAGK), persentase juring bergetah kuning (PJGK), dan persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) dihitung berdasarkan rumus: PAGK = PJGK = PKGK = Jumlah buah arilnya tercemar getah kuning Jumlah buah yang diamati Jumlah juring tercemar getah kuning Jumlah juring yang diamati Jumlah buah kulitnya tercemar getah kuning Jumlah buah yang diamati X 100 X 100 X 100

66 34 Tingkat cemaran getah kuning baik pada aril, juring, maupun pada kulit buah ditentukan dengan kelas persentase cemaran getah kuning, seperti disajikan pada Tabel 1 berikut: Tabel 1. Kelas persentase cemaran getah kuning untuk aril, juring, dan kulit buah manggis Kategori Persentase Sangat rendah 1 10 Rendah Sedang Agak tinggi Tinggi Sangat tinggi Pengamatan peubah bobot buah, bobot basah kulit buah, dan aril Bobot basah buah, bobot basah kulit buah dan bobot basah aril (g) ditimbang dengan neraca analitik. Pengamatan peubah diameter transversal dan longitudinal Diameter transversal (cm) diukur dengan jangka sorong digital secara melintang pada bagian pertengahan buah. Diamater longitudinal pengukurannya secara membujur dari ujung sampai pangkal buah. Pengamatan peubah tebal kulit buah Tebal kulit buah (mm) diukur dengan jangka sorong digital pada kulit buah yang telah dipotong secara melintang. Pengamatan peubah total padatan terlarut (TSS) Padatan total terlarut (% brix) diukur dengan menggunakan refraktometer, yaitu dengan cara menempatkan perasan cairan daging buah pada refraktometer. Nilai padatan total terlarut dibaca melalui lensa refraktometer yang terlihat pada perubahan warna pada angka-angka di lensa pembacaan refraktometer. Pengamatan peubah total asam terlarut (TAS) Daging buah yang telah diancurkan dan ditambahkan 100 ml aquades, selanjutnya dilakukan penyaringan. Filtrat sebanyak 25 ml ditambahkan 2 3 tetes indikator phenolftalin (pp) dan dititrasi dengan NaOH 0.1 N hingga terbentuk perubahan warna merah jambu yang stabil. Total asam tertitrasi dihitung dalam bentuk persentase asam organik yaitu asam sitrat, dengan rumus:

67 35 Total asam (%) = ml titran x N NaOH x fp x BE Bobot contoh x 100 % N = Normalitas larutan NaOH Fp = Faktor pengenceran (100/25) BE = Bobot ekivalen (64) Pengamatan peubah kadar vitamin C Daging buah yang telah dihancurkan ditambahkan 100 ml aquades dan disaring untuk memperoleh filtranya. Filtrat sebanyak 25 ml ditambahkan 2 3 tetes indikator iodium dan dititrasi dengan NaOH 0.1 N hingga terbentuk perubahan warna biru yang stabil. Kadar vitamin C (mg/100 g sampel) dihitung dengan rumus : Kadar vitamin C = 0.88 x ml titran NaOH x g berat sampel Pengamatan peubah kadar hara daun dan kulit buah Daun manggis yang berasal dari lapangan dibersihkan dengan aquades untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada sampel daun dan selanjutnya dikeringkan dengan oven pada suhu 70 o C. Daun yang telah kering selanjutnya digiling dan disaring dengan kehalusan 0.5 mm. Kulit buah diambil secara acak dari buah yang berasal dari pohon yang sama dan dipisahkan lapisan kulitnya, yaitu mesokarp, endokarp, dan eksokarp (lapisan kulit dalam, tengah, dan luar). Masing-masing lapisan kulit buah dipotong-potong hingga berbentuk serpihan kulit buah dan selanjutnya dikeringkan dengan oven pada suhu 70 o C. Sampel kulit buah yang telah kering digiling dan disaring pada kehalusan 0.5 mm dan dimasukan ke dalam botol plastik. Metoda analisis kadar hara daun dan kadar hara kulit buah berpedoman pada petunjuk teksnis analisis kimia tanah, tanaman, air, dan pupuk (Sulaiman et al. 2005). Pengamatan Variabilitas Sifat Kimia Tanah Sampel tanah diambil saat tanaman berbunga, yaitu 10 sampel untuk masing-masing lokasi penelitian. Pengambilan sampel tanah dilakukan pada empat arah mata angin di bawah tajuk tanaman secara komposit, yaitu sekitar 3 m dari pangkal batang pada kedalaman 0 30 cm. Sampel tanah dianalisis sesuai

68 36 dengan parameter yang ditentukan dengan metode analisis seperti ditampilkan pada Tabel 2. Tabel 2. Sifat kimia tanah yang dianalisis serta metodenya No Komponen analisis Metode Analisis *) 1 ph H 2 O (1:1) Elektroda gelas 2 C-organik (%) Walkley dan Black 3 N-total ( %) Kjeldahl 4 P-tersedia (mg/kg) Bray I 5 Basa-basa dapat ditukar (cmol(+)/kg) Ekstrak NH4OAc 1 M ph 7 K +, Na +, Ca 2+, 2+ Mg 6 Kapasitas tukar kation (cmol(+)/kg) Ekstrak NH 4 OAc 1 N ph 7 7 Al dan H dapat ditukar (cmol(+)/kg) KCl 1N 8 Fe, Mn, Cu, dan Zn, tersedia (mg/kg) DTPA 9 B tersedia (mg/kg) Morgan Vanema *) Sulaiman et al. (2005) Pengamatan Variabilitas Sifat Fisika Tanah Sampel tanah tidak terganggu untuk menentukan sifat fisika tanah diambil di bawah tajuk tanaman, yaitu sekitar 3 m dari pangkal batang tanaman. Pengambilan menggunakan ring sampel berukuran diameter 7.5 cm dan tinggi 4 cm pada kedalaman 40 cm. Setiap tanaman diambil 2 sampel tanah dan dianalisis di laboratorium dengan metode analisis seperti ditampilkan pada Tabel 3. Tabel 3. Sifat fisika tanah yang dianalisis serta metodenya No Komponen analisis Metode Analisis *) 1 Tekstur (3 fraksi) Pipet 2 Kadar Air (% volume) Gravimetri 3 Bobot isi (g/cm3) Ring. Gravimetri 4 Ruang pori total Ring. Gravimetri 5 Kadar air (% vol) pf2.0, pf2.54, pf 4.2 Ring. Gravimetri 6 Air tersedia (% vol) Ring. Gravimetri 7 Permeabilitas (cm/jam) Ring. Gravimetri Keterangan: *) SCS-USDA (1982); Kurnia et al. (2006). Pengamatan Variabilitas Cuaca Parameter cuaca yang diamati ialah curah hujan dan suhu udara dari awal pembungaan sampai panen. Data curah hujan dan suhu udara diperoleh dari stasiun klimatologi terdekat dari lokasi penelitian, yaitu stasiun klimatogi PLTA

69 37 Desa Karacak Kecamatan Leuwiliang (Bogor), Kecamatan Wanayasa (Purwakarta), Sicincin (Padang Pariaman), Teluk Bayur Kecamatan Lubuk Kilangan (Padang), Desa Koto Lua Kecamatan Pauh, Desa Padang Laweh Kecamatan Koto Tujuh, dan Desa Lalalan Kecamatan Lubuk Tarok (Sijunjung). Dari data curah hujan dan temperatur, peubah yang dihitung adalah neraca air tanah harian di lokasi penelitian. Analisis neraca air harian menghasilkan informasi surplus dan defisit air lahan di lokasi penelitian. Neraca air tanah harian dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: dimana: P = ETP + Δ KAT + S P : Curah Hujan (mm) ETP : Evapotranspirasi (mm) Δ KAT : Perubahan cadangan air S : Surplus air Secara lebih terinci perhitungan neraca air dilakukan dengan menggunakan metode Thornthwaite dan Mather (1957). Tahapan yang dilakukan untuk menghitung neraca air harian adalah sebagai berikut. 1. Menghitung nilai Evapotranspirasi Harian (ETP harian) Evapotranspirasi harian dihitung menggunakan metode Thornthwaite dan Mather yang sudah dimodifikasi (Pereira dan Pruitt 2004). Nilai ETP harian dihitung berdasarkan persamaan berikut: a. Persamaan untuk suhu udara rata-rata atau T 26.5 C

70 38 b. Persamaan untuk suhu udara rata-rata (T > 26.5 C) dimana: ETP harian : Evapotranspirasi harian (mm) T : Suhu udara harian ( 0 C) I : Indeks panas N : Panjang hari (jam) (besarnya panjang hari berdasarkan letak lingtang (Allen et al. (1998). 2. Setelah diperoleh nilai ETP harian, selanjutnya dihitung besarnya perbedaan antara CH harian dan nilai ETP harian. Curah hujan yang digunakan dalam analisis neraca air harian adalah curah hujan terkoreksi (Hidayati et al. 1993). Curah hujan koreksi dilakukan hanya pada curah hujan harian yang memiliki nilai lebih besar dari 10 mm/hari. Curah hujan terkoreksi dihitung menggunakan persamaan berikut: dimana: CH day : CH pada hari tersebut (mm) 3. Menghitung nilai APWL (dengan menghitung secara akumulasi hasil negatif antara CH terkoreksi ETP harian. 4. Menentukan nilai kapasitas lapang (KL) dalam satuan mm. 5. Menentukan nilai kandungan air tanah (KAT), dengan rumus: dengan: p o : p 1 : Menentukan nilai KAT dengan menghitung perubahan KAT dari hari ke hari, yaitu mengurangi hari ini dengan hari sebelumnya

71 39 7. Menghitung nilai ETA. Jika CH > ETP * maka ETA = ETP harian. Namun bila CH < ETP harian, maka ETA = CH+[ KAT], karena seluruh CH dan KAT seluruhnya akan dievapotranspirasikan 8. Menghitung nilai defisit (D) dengan persamaan 9. Menghitung nilai surplus (S). Kondisi hari dimana CH > ETP harian, sehingga: 10. Menghitung neraca air mingguan dengan cara menjumlahkan surplus dan defisit air selama seminggu. Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis dengan One Way ANOVA, apabila didapatkan perbedaan yang nyata dari nilai parameter antar lokasi dilanjutkan dengan uji DMRT (Duncan News Multiple Range Test) pada taraf nyata 5%. Analisis regresi dan korelasi untuk mengetahui hubungan parameter sifat kimia, fisika tanah, dan neraca air tanah dengan parameter cemaran getah kuning. Pengaruh langsung dan tidak langsung sifat kimia, fisika tanah dan kadar hara jaringan daun, kulit buah (endokarp dan mesokarp) dengan parameter cemaran getah kuning ditentukan dengan path analysis (analisis jalur) (Kusnendi 2008). Hubungan antara variabel ketersediaan hara tanah dan variabel cemaran getah kuning disajikan dalam bentuk diagram jalur (path diagram). Persamaan struktural antar variabelnya adalah: Y 1 = β 11 X 1 + β 12 X β 1n Xn + e Y2 = β 21 X 1 + β 22 X β 2n Xn + e Y3 = β 31 X 1 + β 32 X β 3 n Xn + e Yn = βn1 X 1 + βn 2 X 2 +. βnn Xn + en Model struktural yang diperoleh divalidasi dengan nilai P value, Root Means Square Error of Approximation (RMSEA), Comparative Fit Indeks (CFI). Model struktural valid dan hubungan antar variabel sampel yang digunakan representatif untuk menyatakan hubungan variabel dalam suatu populasi apabila nilai P 0.05, RMSEA < 0.08, dan CFI > 0,

72 HASIL DAN PEMBAHASAN Keragaan Cemaran Getah Kuning Cemaran getah kuning buah, yang ditunjukkan oleh persentase aril bergetah kuning (PAGK), persentase juring bergetah kuning (PJGK), dan persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) mempelihatkan keragaman antar lokasi (Gambar 3). Begitu pula halnya dengan kualitas buah, baik kualitas fisik maupun sifat kimia buah terlihat adanya variasi dari buah yang berasal pada lokasi yang berbeda (Gambar 4, 5 dan Tabel 5). Persentase cemaran getah kuning (%) PAGK PJGK PKGK Gambar 3. Keragaan persentase aril bergetah kuning (PAGK), persentase juring bergetah kuning (PJGK), dan persentase kulit buah bergetah kuning (PKGK) pada 10 lokasi sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Persentase aril bergetah kuning tergolong sangat tinggi dan tinggi ditemukan di Nagari Pakandangan dan Desa Garogek, berturut-turut mencapai % dan %. Persentase aril bergetah kuning yang tergolong agak tinggi diperoleh dari Desa Sukarame, yaitu sebesar %. Desa Karacak dan Barengkok adalah lokasi yang termasuk kategori sedang tingkat persentase cemaran aril buahnya, yaitu berturut-turut sebesar % dan %. Lokasi yang tergolong sangat rendah hingga rendah persentase cemaran getah kuning arilnya antara lain Nagari Baringin,

73 42 Padang Laweh, Lalan, Koto Lua dan Desa Pusaka Mulia, hanya berkisar dari 7.61 % sampai % (Gambar 3). Persentase juring bergetah kuning (PJGK) yang menunjukkan tingkat keparahan dari cemaran aril buah pada setiap buah yang tergolong sangat tinggi diperoleh di Desa Garogek, mencapai %. Juring bergetah kuning yang tergolong tinggi cemaran getah kuningnya ditemukan di Desa Karacak, Barengkok, Sukarame, dan Nagari Pakandangan berkisar dari % sampai %. Nagari Koto Lua, Baringin, Padang Laweh dan Lalan adalah lokasi yang tergolong sangat rendah persentase juringnya bergetah kuning, yaitu berkisar dari 4.00 hingga 7.70 %. Buah yang tercemar kulitnya oleh getah kuning (PKGK) juga beragam antar lokasi, berkisar dari %. Hal ini menunjukkan bahwa dari 100 buah yang diamati dari setiap pohon, rata-rata terdapat hingga buah tercemar kulitnya oleh getah kuning. Cemaran getah kuning tergolong sangat tinggi pada kulit buahnya ditemukan di Nagari Pakandangan, Desa Karacak, Barengkok, Sukarame, Nagari Koto Lua dan Lalan, bekisar dari % sampai %. Baringin dan Padang Laweh adalah lokasi yang tergolong agak tinggi dan sedang cemaran getah kuning kulit buahnya, yaitu sebesar dan %. Cemaran getah kuning pada kulit buah yang tergolong rendah ditemukan di Desa Pusaka Mulia dan Garogek, hanya dan %. Adanya perbedaan dari tingkat cemaran getah kuning pada kulit buah diduga sebagai akibat dari perbedaan kondisi lingkungan tumbuh dari tanaman manggis tersebut. Tingkat cemaran getah kuning yang tinggi pada kulit buah diduga akibat dari serangan serangga sehingga kulit buah mengalami luka dan mengeluarkan getah kuning. Perbedaan tingkat cemaran getah kuning pada kulit buah yang sangat jelas terlihat antara buah yang berasal dari Desa Pusaka Mulia dan Garogek dengan buah yang berasal lokasi lainnya. Tanaman manggis di Desa Pusaka Mulia dan Garogek pengelolaan gulmanya relatif baik karena di antara tanaman manggis ditanami teh, sedangkan di lokasi lainnya, lingkungan tanamannya belum dilakukan pengendalian gulma secara baik. Lokasi yang relatif baik pengelolaam gulmanya diduga serangga di sekitar tanaman relatif sedikit sehingga gangguannya terhadap buah manggis relatif rendah.

74 43 Keragaan Kualitas Fisik dan Kimia Buah Manggis Kualitas fisik buah manggis juga terlihat beragam antar lokasi, ditunjukkan oleh variasi bobot buah, diameter buah, dan diameter longitudinal buah (Gambar 4). Bobot buah tertinggi berasal dari Desa Sukarame, diikuti oleh Desa Garogek, Baringin, Nagari Pakandangan, Koto Lua, dan Desa Pusaka Mulia, rata-rata berkisar dari g g untuk setiap buah. Bobot buah terendah berasal dari Barengkok, diikuti oleh Karacak, Padang Laweh dan Pusaka Mulia, berkisar dari g hingga g untuk setiap buahnya. Rata-rata bobot buah manggis yang berasal dari 10 sentra produksi ini relatif lebih tinggi dari bobot buah yang telah dilaporkan oleh peneliti sebelumnya (Gunawan 2007; Dorly 2009). 120 BB (g) DHB (mm) DLB(mm) 100 Kualitas fisik buah Gambar 4. Rata-rata bobot buah (BB), diameter horizontal buah (DHB), diameter longitudinal buah (DLB) manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Diameter horizontal buah tertinggi diperoleh dari buah manggis yang berasal dari Desa Sukarame, dan diikuti oleh buah dari Baringin, Garogek, Koto Lua, dan Pusaka Mulia, berkisar dari mm hingga mm. Sedangkan diameter horizontal buah yang terendah ditemukan di Desa Karacak, dan diikuti oleh Barengkok, Nagari Lalan, Padang Laweh, Pakandangan dan Desa Pusaka Mulia, berkisar dari mm hingga mm. Diameter longitudinal buah yang tertinggi juga diperoleh dari buah yang berasal dari Desa Sukarame, berbeda tidak nyata dengan buah dari Desa Garogek,

75 44 Pusaka Mulia, Nagari Baringin dan Koto Lua, berkisar dari hingga mm. Diameter longitudinal buah yang terendah berasal dari Desa Barengkok, berbeda tidak nyata dengan buah dari Desa Karacak, Lalan dan Nagari Pakandangan, berkisar dari mm hingga mm. Buah yang mempunyai tebal kulit tertinggi berasal Desa Sukarame, berbeda tidak nyata dengan buah yang diperoleh dari Nagari Pakandangan. Buah yang mempunyai ketebalan kulit yang tipis diperoleh dari Desa Karacak, berbeda tidak nyata dengan buah yang berasal dari Nagari Lalan (Gambar 5). Rata-rata diameter horizontal, diameter longitudinal, dan tebal kulit buah tertinggi sejalan dengan ratarata bobot buah. Dorly (2009) juga menemukan bahwa diameter horizontal, longitudinal, dan tebal kulit buah tertinggi juga diperoleh pada bobot buah yang tertinggi BKB (g) B.A (g) TK (mm) Gambar 5. Rata-rata bobot basah kulit buah (BKB), bobot basah aril (BA), dan tebal kulit buah (TK) manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat dan Lampung Bobot basah aril buah yang berasal dari lokasi berbeda tidak terlalu signifikan variasinya, yaitu berkisar antara g hingga g. Namun bobot basah kulit, ketebalan kulit buah, dan bobot basah biji untuk setiap buah menunjukkan keragaman yang signifikan antar buah yang berasal dari lokasi yang

76 45 berbeda. Buah manggis yang berasal dari Desa Sukarame mempunyai bobot basah kulit dan ketebalan kulit buah tertinggi, yaitu mencapai g dan 9.42 mm, diikuti oleh buah yang berasal dari Garogek dan Pakandangan, berturut-turut bobot basah dan ketebalan kulitnya berturut-turut adalah g, g dan 8.54 mm, 9.06 mm. Bobot basah kulit buah dan ketebalan kulit buah dari loksi lainnya relatif sama dan rendah, yaitu berkisar dari g hingga g dan 5.74 mm hingga 7.31 mm. Bobot basah biji rata-rata setiap buah berbanding terbalik dengan bobot basah kulit buah, terendah diperoleh dari Nagari Pakandangan, dan diikuti oleh Sukarame dan Garogek, berturut-turut hanya 0.68; 0.79; dan 1.05 g. Buah yang berasal dari desa lainnya mempunyai bobot basah biji yang relatif besar, yaitu antara 1.30 hingga 1.73 g untuk setiap buahnya (Gambar 6). 3 2,5 Bobot basah biji (g) 2 1,5 1 0,5 0 Gambar 6. Bobot basah biji manggis dari 10 sentra produksi manggis di Jawa Barat, Sumatera Barat, dan Lampung Ketebalan kulit buah, bobot basah kulit buah, rasio bobot basah buah terhadap aril, rasio bobot basah kulit buah terhadap (bobot basah aril + bobot basah biji) dengan persentase aril bergetah kuning berkorelasi positif (Tabel 4). Hal ini menunjukkan bahwa ketebalan kulit buah yang meningkat menyebabkan peningkatan dari persentase aril bergetah kuning. Diduga kulit buah yang tebal menyebabkan desakan mekanik pada aril dan pecahnya dinding sel saluran getah kuning pada buah.

77 46 Tabel 4. Koefisien determinasi dan korelasi dari hubungan sifat fisik buah dengan persentase aril bergetah kuning (PAGK) Sifat fisik buah Persamaan regresi Koefisien determinasi Koefisien Korelasi Tebal kulit buah y = 6.40 x R 2 = 0.304** r = 0.551** Bobot basah kulit buah y = x R 2 = 0.247* r = 0.49 * Rasio BKB/BA y = x R 2 = 0.314** r = 0.56 ** Rasio BKB/(BA+BJ) y = x R 2 = 0.513** r = ** Keterangan : BKB = bobot basah kulit buah, BA = bobot basah aril, BJ = Bobot basah biji. *= Berbeda nyata pada taraf 1 % ** = Berbeda nyata pada tarap 5 % Dorly (2009) telah mengidentifikasi bahwa akibat perbedaan laju tumbuh antara aril dan biji dengan perikarp selama pembesaran buah telah menyebabkan desakan mekanik dari biji ke perikarp. Sel epitel saluran getah kuning yang lemah (akibat kekurangan Ca) dalam endokarp akan pecah, sehingga getah kuning keluar mengotori daging buah (Poerwanto et al. 2010). Secara visual juga terlihat bahwa buah yang arilnya tercemar getah kuning mempunyai kulit yang tebal dibandingkan buah yang bebas dari cemaran getah kuning (Gambar 7). Kualitas kimia buah manggis, terutama yang ditunjukkan oleh parameter padatan total terlarut, vitamin C, dan total asam teritrasi juga memperlihatkan perbedaan yang nyata dari beberapa lokasi (Tabel 5). Padatan total terlarut buah yang diperoleh berkisar antara hingga % Brik. Nilai padatan total terlarut dari beberapa lokasi ini relatif sama dengan yang diperoleh oleh Kader (2004), yaitu menyatakan bahwa padatan total terlarut buah manggis berkisar antara 17 sampai 20 % Brix. Nilai padatan total terlarut tertinggi pada penelitian ini ditemukan dari buah manggis yang berasal dari Lalan, diikuti oleh Karacak, Pusaka Mulia, Padang Laweh, Garogek, Baringin, Koto Lua, dan Barengkok. Lokasi yang terendah nilai padatan total terlarut buahnya diperoleh dari Pakandangan dan Sukarame. Kandungan vitamin C buah tertinggi pada penelitian ini diperoleh dari Padang Laweh, diikuti oleh buah dari Koto Lua, Lalan, dan Baringin. Kandungan vitamin C terendah diperoleh dari buah yang berasal dari Sukarame, diikuti oleh buah dari Pusaka Mulia, Garogek, Barengkok, dan Karacak.

78 47 A B Gambar 7. Buah yang arilnya tercemar getah kuning (A) dan buah yang arilnya bebas dari cemaran getah kuning (B) Nilai total asam tertitrasi secara umum relatif rendah dan homogen, berkisar dari 0.36 % hingga 0.43 %. Derajad kemasaman (ph) buah berkisar dari 3.62 hingga 3.9. Buah yang diperoleh dari Desa Garogek adalah yang tertinggi ph buahnya, diikuti oleh buah dari Pakandangan, Pusaka Mulia, Sukarame, Baringin, dan Koto Lua. Lokasi yang terendah ph buahnya adalah Barengkok, diikuti oleh Lalan, Padang Laweh, dan Karacak. Keragaan Kadar Hara di Jaringan Endokarp, Mesokarp, dan Daun Manggis Kadar hara makro dan mikro di jaringan endokarp kulit buah manggis menunjukkan variasi antar lokasi (Tabel 6 dan Tabel 7). Variabilitas kadar hara endokarp ini diduga merupakan implikasi dari variasi kadar hara tersedia tanah pada lokasi yang berbeda dan proses penyerapan serta translokasinya oleh tanaman.