TOLERANSI VARIETAS PADI HITAM (Oryza sativa L.) PADA BERBAGAI TINGKAT CEKAMAN KEKERINGAN. Tesis Program Studi Agronomi

Transkripsi

1 TOLERANSI VARIETAS PADI HITAM (Oryza sativa L.) PADA BERBAGAI TINGKAT CEKAMAN KEKERINGAN Tesis Program Studi Agronomi Oleh Samyuni S PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

2 ii

3 iii

4 iv

5 KATA PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penyusunan tesis yang berjudul Toleransi Varietas Padi Hitam (Oryza sativa L.) pada Berbagai Tingkat Cekaman Kekeringan dapat diselesaikan. Kelancaran dalam mempersiapkan dan menyelesaikan tesis ini tidak terlepas dari bantuan semua pihak. Oleh karena itu, penyusun mengucapkan terimakasih kepada: 1. Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Prof. Dr. Ir. Supriyono, M.S. selaku Ketua Program Studi Agronomi Program Pascasarjana. 3. Prof. Dr. Ir. Edi Purwanto, M.Sc, dan Dr. Ir. Supriyadi, M.S. selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen Pembimbing II yang dengan kesabaran membimbing dan mengarahkan dalam penyusunan tesis ini. 4. Teman-teman seangkatan yang memberikan waktu, pengetahuan, diskusi dan dukungan untuk menyelesaikan tesis ini. 5. Keluarga yang dengan kasih dan sayang selalu mendo akan dan memahami atas studi ini. 6. Semua pihak yang telah membantu dalam bentuk moril maupun materil. Demi perbaikan di kemudian hari, penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Semoga tesis ini bermanfaat bagi kita semua. Penyusun v

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PENGESAHAN.... KATA PENGANTAR... PERNYATAAN... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... ABSTRAK... I. PENDAHULUAN.... A. Latar Belakang.. B. Perumusan Masalah..... C. Tujuan Penelitian D. Manfaat Penelitian II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanaman Padi Hitam (Oryza sativa L.) Botani dan Ekologi Padi Padi Hitam.... B. Cekaman Kekeringan pada Tanaman.... C. Mekanisme Ketahanan Tanaman terhadap Kekeringan.... D. Pengaruh Cekaman Kekeringan terhadap Tanaman..... E. Kerangka Berpikir..... F. Hipotesis.... III. METODE PENELITIAN... A. Waktu dan Tempat... B. Alat dan Bahan... C. Metode Penelitian... D. Pelaksanaan Penelitian.. E. Variabel Penelitian... F. Analisis Data... i ii iv v vi viii ix x xii vi

7 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Tinggi Tanaman Jumlah Anakan dan Anakan Produktif Umur Berbunga Panjang Malai Jumlah Gabah Isi dan Gabah Hampa Berat 100 Biji dan Berat Biji per Rumpun Berat kering tanaman Nisbah Tajuk Akar Kadar Air Relatif Daun Tingkat Menggulung dan Mengeringnya Daun Kandungan Amilosa Kadar Antosianin... V. KESIMPULAN DAN SARAN... DAFTAR PUSTAKA. LAMPIRAN vii

8 DAFTAR TABEL No. Judul Halaman 4.1. Pertumbuhan tinggi tanaman (cm) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan (minggu setelah semai) Tinggi tanaman (cm) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Jumlah anakan (batang) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Jumlah anakan produktif (batang) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Kemunduran umur berbunga (hari setelah semai) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Panjang malai (cm) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Jumlah gabah isi (biji) dan gabah hampa (biji) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Berat 100 biji (g) dan berat biji per rumpun (g) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Berat kering tanaman (g) varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Nisbah tajuk akar varietas padi hitam pada cekaman kekeringan Rata-rata kadar air relatif daun (%) pada enam varietas padi hitam sebelum dan sesudah cekaman kekeringan Skor menggulung dan kering daun pada fase vegetatif varietas padi hitam selama cekaman kekeringan viii

9 DAFTAR GAMBAR No. Judul Halaman 2.1 Kerangka pemikiran penelitian Pertumbuhan tinggi tanaman (cm) varietas padi hitam pada berbagai tingkat cekaman kekeringan Jumlah gabah isi (biji) dan gabah hampa (biji) Kadar air relatif daun (%) varietas padi hitam selama cekaman kekeringan berlangsung Skor menggulung daun padi hitam pada fase vegetatif Skor menggering daun padi hitam pada fase vegetatif Kandungan amilosa (%) padi hitam pada berbagai tingkatan kadar lengas Kandungan amilosa (%) varietas padi hitam pada tingkatan kadar lengas Kandungan antosianin (ppm) varietas padi hitam pada berbagai tingkatan kadar lengas Hubungan antara kadar lengas dan kandungan antosianin pada varietas padi hitam ix

10 DAFTAR LAMPIRAN No. Judul Halaman 1. Rekapitulasi Data Hasil Analisis Ragam Data Hasil Pengamatan Tinggi Tanaman (Minggu Setelah Semai) Data Hasil Pengamatan Jumlah Anakan, Jumlah Anakan Produktif, Umur Berbunga, Panjang Malai, Gabah Isi, dan Gabah Hampa Data Hasil Pengamatan Berat 100 biji, Berat Gabah per Rumpun, Berat Kering Tanaman, dan NisbahTajuk Akar Data Hasil Pengamatan Kadar Air Relatif Daun, dan Kepekaan Kekeringan Data Hasil Pengamatan Kadar Amilosa dan Kadar Antosianin Hasil Sidik Ragam Tinggi Tanaman Hasil Sidik Ragam Jumlah Anakan Hasil Sidik Ragam Jumlah Anakan Produktif Hasil Sidik Ragam Umur Berbunga Hasil Sidik Ragam Panjang Malai Hasil Sidik Ragam Jumlah Gabah Isi Hasil Sidik Ragam Jumlah Gabah Hampa Hasil Sidik Ragam Berat 100 biji Hasil Sidik Ragam Berat Biji per Rumpun Hasil Sidik Ragam Berat Brangkasan Kering Hasil Sidik Ragam Nisbah Tajuk-Akar Denah Penelitian Perhitungan Perlakuan Cekaman Kekeringan Analisa Kadar Amilosa berdasarkan metode IRRI (1971) Korelasi antar karakter padi hitam pada kondisi cekaman kekeringan Gambar gambar penelitian x

11 ABSTRAK Samyuni, Toleransi Varietas Padi Hitam (Oryza sativa L.) pada Berbagai Tingkat Cekaman Kekeringan. Tesis. Pembimbing I: Prof. Dr. Ir. Edi Purwanto, M.Sc, dan Pembimbing II: Dr. Ir. Supriyadi, M.S. Program Pascasarjana, Program Studi Agronomi, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penelitian bertujuan untuk mengukur tingkat ketahanan cekaman kekeringan pada tingkat kadar lengas tanah yang berbeda terhadap karakter pertumbuhan, perubahan biokimiawi dan hasil pada beberapa varietas padi hitam. Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian UNS mulai bulan Agustus 2014 sampai Januari Penelitian dilaksanakan dengan rancangan acak lengkap faktorial terdiri atas 2 faktor dengan 3 ulangan. Faktor perlakuan I adalah kadar lengas pada 100, 80, 60 dan 40 persen kapasitas lapang. Faktor perlakuan II adalah beberapa varietas padi hitam terdiri atas 6 varietas yaitu Toraja, Jowo Melik, Wulung, Melik, Cempo Melik, dan Cempo Ireng. Tolok ukur yang diamati adalah tinggi tanaman, jumlah anakan, jumlah anakan produktif, umur berbunga, panjang malai, jumlah gabah isi, jumlah gabah hampa, berat 100 biji, berat biji per rumpun, berat brangkasan kering, nisbah tajuk akar, kandungan air relatif daun, tingkat menggulung dan mengering daun, kandungan amilosan dan kadar antosianin. Data dianalisis dengan sidik ragam dan dilanjutkan dengan uji DMRT; tinggi tanaman disajikan dalam diagram garis; kadar amilosa, antosianin, kepekaan terhadap kekeringan, dan kadar air relatif dilakukan analisis secara deskriptif. Hasil penelitian menunjukkan pertumbuhan padi hitam pada keadaan cekaman kekeringan dengan kadar lengas tanah 80% kapasitas lapang menunjukkan petumbuhan terbaik. Varietas Wulung mengalami penurunan tinggi tanaman terendah sebesar 4,31% dan Melik penurunan tertinggi sebesar 13,20% pada 40% kapasitas lapang. Varietas Toraja memiliki hasil terbaik dengan ditunjukkan hasil terbesar pada berat gabah per rumpun (6,98 g) dan jumlah gabah isi lebih banyak dari jumlah gabah hampa sampai penanaman pada 60% kapasitas lapang. Sedangkan varietas Cempo Melik memiliki penurunan terbesar pada berat gabah per rumpun (7,37 g) dan jumlah gabah isi lebih sedikit dari jumlah gabah hampa dari penanaman 80% kapasitas lapang. Varietas Cempo Melik memiliki kandungan amilosa (19,02%) dan antosianin (212,77 ppm) terbaik sehingga dapat dipergunakan sebagai pangan fungsional yang lebih baik dari keenam varietas padi hitam yang diuji. Toleransi terhadap cekaman kekeringan terbaik ditunjukkan oleh varietas Cempo Ireng berdasarkan penurunan nilai terendah pada kandungan air relatif daun (6,50%) dan skor menggulung daun (1 3), serta varietas Wulung berdasarkan nisbah tajuk akar (6,86). Varietas Melik merupakan varietas paling peka terhadap cekaman kekeringan berdasarkan penurunan nilai terbesar pada nisbah tajuk akar (15,45), kandungan air relatif daun (21,73%), dan skor menggulung daun (3 5) dari keenam varietas yang diuji.. Kata Kunci: cekaman kekeringan, toleransi, amilosa, antosianin xi

12 ABSTRACT Samyuni, 2015 The Tolerance of Black Rice (Oryza sativa L.) on Various Level of Drought Stress. Thesis. The first adviser: Prof. Dr. Ir. Edi Purwanto, M.Sc., and the second adviser: Dr. Ir. Supriyadi, M.S. Agronomy Program of Graduate School, Sebelas Maret University of Surakarta. The objectives of this research are to measure the level of drought stress on the different field capacity toward the plant growth character, biochemical change and the yield on various of black rice. The research was conducted at the green house of Agriculture Faculty of Sebelas Maret University from August 2014 to January The research was carried out by applying completely randomized design consisted of two factors and three replication. The first treatment factor is the level of moisture content in 100, 80, 60 and 40 percent of field capacity. The second factor is the varieties, namely Toraja, Jowo Melik, Wulung, Melik, Cempo Melik, and Cempo Ireng. The parameter observed in this research are the height of the plant, a number of tiller, productive tiller, anthesis, the panicle length, fertile grain, sterile grain, 100 grain weight, grain weight per clump, dry weight plant, shoot root ratio, relative water content of leaf, leaf rolling and leaf drying, amylose and anthocyanin content. Data were analyzed by applying variance analysis and continued by applying DMRT test; the plant height was displayed in the form of line diagram; amylose content, anthocyanin content, drought sensitivity, and relative water content were analyzed descriptively. The results of this research indicate that the best increase of black rice inthe drought stress is at 80 % field capacity. Wulung has the lowest decrease of plant height, namely 4,31% and Melik has the highest decrease of plant height, namely 13,20% at 40% field capacity. Toraja has the best harvest at the drought stress up to 60% field capacity and Cempo Melik indicates the biggest decrease of harvest starts from 80% field capacity. Cempo Melik has the best amylose content (19,02%) and anthocyanin content (212,77 ppm). Therefore, it can be applied to be the best functional food of the six black paddies examined in this research. The best tolerance of the drought stress is indicated by Cempo Ireng based on the decrease of the lowest score at relative water content (6,50%) and the score of rolling leaf score (1 3). It is also indicated by Wulung based on shoot root ratio (6,86). Melik is the most sensitive variety toward the drought stress based on the decrease of shoot root ratio (15,45), relative water content (21,73%), and the score of rolling leaf (3 5). Key words: drought stress, tolerance, amylose, anthocyanin xii