BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November 010 Maret 011, kecuali lokasi Sukabumi pada bulan Maret Juni 011. Tempat Penelitian dilaksanakan di 7 lokasi yaitu Bogor, Sukabumi dan Indramayu (Jawa Barat), Purworejo (Jawa Tengah), Wonosari (Daerah Istimewa Yogyakarta), serta Natar dan Taman Bogo (Lampung). Bahan dan Alat Galur padi gogo yang digunakan adalah 10 galur harapan padi gogo tipe baru yaitu FG1-70--1, FG1R-36-1-1, FG1R-30-1-5, FG1R-30-1-4, FG1-6-1-, FG1-65-1-, FG1R-30-1-3, FG1R-30-1-1, FM1R-1-3-1, Fat-4-1-1; dan varietas pembanding yaitu Situ Bagendit dan Towuti. Deskripsi varietas disajikan pada Lampiran 1. Sarana produksi pertanian yang digunakan adalah pupuk kandang (10 ton/ha), Urea (00 kg/ha), SP-36 (100 kg/ha), KCl (100 kg/ha) dan pestisida. Rancangan Penelitian Penelitiaan dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan perlakuan genotipe padi gogo. Perlakuan genotipe terdiri atas 10 galur padi gogo tipe baru dan varietas nasional padi gogo. Masing-masing genotipe diulang sebanyak 4 (empat) kali yang tersarang dalam tiap lokasi. Setiap lokasi terdapat 48 satuan percobaan. Model linier untuk RAK tiap lokasi sebagai berikut: Y ik = µ + ρ k + i + ε ik Y ik = Hasil pengamatan genotipe ke-i dan ulangan ke-k µ = Rataan umum ρ k = Pengaruh ulangan ke-k i = Pengaruh perlakuan ke-i ε ik = Pengaruh acak dari genotipe ke-i dan ulangan ke-k
6 Model linear untuk ragam gabungan antara genotipe dan lingkungan sebagai berikut: Y ijk = µ + β j + ρ k(j) + i + ( β) ij + ε ijk Y ijk = Hasil pengamatan genotipe ke-i, lokasi ke-j dan ulangan ke-k µ = Rataan umum β j = Pengaruh lokasi ke-j ρ k(j) = Pengaruh ulangan ke-k dalam lokasi ke-j i = Pengaruh genotipe ke-i ( β) ij = Pengaruh interaksi dari genotipe ke-i pada lokasi ke-j ε ijk = Pengaruh acak dari genotipe ke-i, lokasi ke-j dan ulangan ke-k yang menyebar normal (0, ) Pelaksanaan Penelitian Persiapan lahan meliputi pengukuran luas lahan yang akan digunakan, pembersihan lahan, pengolahan tanah dan pembuatan petak percobaan. Pembersihan dimulai dengan pembabatan dan pembersihan rumput. Setelah lahan bersih, selanjutnya dilakukan pengolahan tanah dan pembuatan petak percobaan. Petak percobaan dibuat berukuran 4 meter x 5 meter sebanyak 48 petakan tiap lokasi. Jarak atar petak dalam ulangan 0,5 meter. Pengacakan dilakukan sesuai kondisi (Lampiran ). Setelah petak percobaan siap kemudian dilakukan pemberian pupuk kandang sebanyak 0 kg/petak dengan cara disebar dan dicampurkan dengan tanah. Penanaman dilakukan setelah 1 minggu pemberian pupuk kandang. Penanaman menggunakan sistem tugal dengan kedalaman 3-5 cm. Jarak tanam yang digunakan yaitu 30 cm x 15 cm sehingga terdapat 13 baris dan tiap barisnya terdapat 33 lubang tanam. Setiap lubang ditanami sebanyak 3-5 benih padi gogo. Pemberian pupuk sumber NPK dilakukan 3 tahap. Pemupukan pertama diberikan 80 gram/petak Urea, 00 gram/petak SP-36 dan 00 gram/petak KCl, diberikan seminggu setelah penanaman benih padi gogo dengan cara membuat larikan 5 cm dari tanaman. Pemupukan kedua diberikan 160 gram/petak Urea
7 yang diberikan pada 4 MST, sedangkan pemupukan ketiga diberikan 160 gram/petak Urea yang diberikan pada 7 MST. Penyulaman dan penjarangan dilakukan bersamaan pada umur MST. Penyulaman dilakukan dengan sistem sulam pindah. Penjarangan dilakukan dengan dengan menyisakan minimal tanaman. Pengendalian gulma dengan cara penyiangan yang dilakukan pada saat tanaman berumur -7 MST. Pengendalian hama dan penyakit dilakukan secara teratur tiap minggu hingga menjelang panen. Pemanenan tanaman dilakukan dengan menggunakan kriteria masak fisiologis. Kriteria masak fisiologis ditandai oleh malai yang berwarna kuning hingga mencapai 80% dalam satu plot. Data iklim beberapa lokasi diperoleh dari kantor BMG setempat (Lampiran 3). Pengamatan Pengamatan dilakukan terhadap 5 rumpun tanaman contoh atau populasi tiap plot terhadap karakter sebagai berikut: 1. Umur berbunga (HST), dihitung dari mulai tanam sampai tanaman berbunga 50% dalam tiap plot.. Umur panen (HST), dihitung dari mulai tanam sampai gabah berwarna kuning (masak) telah mencapai 80% dalam tiap plot. 3. Tinggi tanaman (cm), diukur dari permukaan tanah sampai ujung malai tertinggi terhadap 5 tanaman contoh. Pengukuran tinggi tanaman dilakukan menjelang panen. 4. Jumlah anakan saat vegetatif, dihitung dari jumlah anakan pada saat vegetatif umur 8 MST yang berasal dari 5 rumpun tanaman contoh. 5. Jumlah anakan produktif, dihitung berdasarkan jumlah batang yang menghasilkan malai tiap rumpun yang berasal dari 5 rumpun tanaman contoh. Pengukuran jumlah anakan produktif dilakukan menjelang panen. 6. Panjang malai (cm), diukur dari pangkal malai sampai ujung malai. 7. Jumlah gabah isi per malai, dihitung dari jumlah gabah isi dalam tiap malai dari 5 rumpun tanaman contoh, tiap rumpun diamati 5 malai.
8 8. Jumlah gabah hampa per malai, dihitung dari jumlah gabah isi dalam tiap malai dari 5 rumpun tanaman contoh, tiap rumpun diamati 5 malai. 9. Jumlah gabah total per malai, dihitung dari jumlah gabah dalam tiap malai dari 5 rumpun tanaman contoh, tiap rumpun diamati 5 malai. Jumlah gabah total per malai berasal dari total gabah isi maupun gabah hampa dalam tiap malai. 10. Persen gabah isi per malai (%), dihitung menggunakan rumus: 11. Persen gabah hampa per malai (%), dihitung menggunakan rumus: 1. Bobot 1000 biji (gram), berat 1000 biji (gabah isi) dari setiap plot dengan kadar air ± 14%. 13. Hasil gabah per rumpun (gram), berasal dari bobot gabah per rumpun. 14. Hasil gabah per hektar (ton), dihitung menggunakan rumus: Hasil gabah per hektar = Analisis Data Uji Normalitas Salah satu uji formal yang dapat digunakan untuk menguji normalitas suatu sebaran data adalah metode Kolmogorov-Smirnov. Signifikansi uji, nilai F T F S terbesar dibandingkan dengan nilai tabel Kolmogorov Smirnov. Jika nilai F T F S terbesar kurang dari nilai tabel Kolmogorov Smirnov, maka Ho diterima; H 1 ditolak. Jika nilai F T F S terbesar lebih besar dari nilai tabel Kolmogorov Smirnov, maka Ho ditolak; H 1 diterima. Statistik ujinya menurut Panneerselvam (004) adalah: D =
9 F T = kumulatif proporsi luasan kurva normal berdasarkan notasi Zi, = dihitung dari luasan kurva mulai dari ujung kiri kurva sampai dengan titik Z. Analisis Ragam di Tiap Lokasi Pada setiap lokasi dilakukan analisis ragam (Tabel 3) dari hasil pengamatan untuk karakter padi gogo yang diamati. Jika berbeda nyata dilakukan uji lanjut DMRT (Duncan's multiple range test). Tabel 3. Analisis ragam karakter padi gogo pada masing-masing lokasi uji. Sumber Derajat Kuadrat Nilai Harapan Kuadrat Keragaman Bebas Tengah Tengah F-Hitung Ulangan (r-1) M r - M r /M e Genotipe (G) g-1 M g M g /M e Galat (r-1) (g-1) M e - Total rg-1 Sumber dari : Singh dan Chaudhary (1979). Keterangan : r = banyaknya ulangan, g = banyaknya genotipe, ζ = ragam ulangan, ζ = ragam genotipe, ζ = ragam galat. Uji Kehomogenan Ragam Menurut Mattjik dan Sumertajaya (000), formula untuk pengujian kehomogenan ragam galat adalah uji Bartlett. Hipotesis yang diuji adalah H 0 : = =... =. Prosedur pada uji Bartlett ini menggunakan pendekatan khi-kuadrat dengan (k-1) derajat bebas. Statistik ujinya adalah: Nilai dikoreksi sebelum dibandingkan dengan nilai. Nilai terkoreksi adalah (1/FK), dengan FK adalah:
30 Analisis Ragam Gabungan Analisis ragam gabungan menggunakan model acak (Tabel 4) dilakukan untuk menganalisis komponen agronomi di tujuh lokasi uji yang selanjutnya digunakan untuk analisis genetik. Analisis ragam gabungan menggunakan model tetap (Tabel 5) dilakukan untuk menganalisis karakter hasil gabah per hektar dari 7 lokasi dan selanjutnya dilakukan analisis stabilitas hasil. Jika berbeda nyata dilakukan uji lanjutan dengan menggunakan analisis DMRT (Duncan's multiple range test). Tabel 4. Analisis ragam gabungan menggunakan model acak untuk komponen agronomi dan komponen parameter genetik. Sumber Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Tengah Nilai Harapan Kuadrat Tengah F-Hitung Ulangan/Lingkungan (r-1)l M r/l ζ + ζ / M r/l /M e Lingkungan (L) l-1 M l ζ + ζ + ζ / + ζ M l /M gl Genotipe (G) g-1 M g ζ + ζ + ζ M g /M gl G x L (l-1)(g-1) M gl ζ + ζ M gl /M e Galat l(r-1) (g-1) M e ζ - Total r l g-1 Sumber dari : Annicchiarico (00b). Keterangan : r = banyaknya ulangan, l = banyaknya lokasi, g = banyaknya genotipe, ζ / = ragam ulangan, ζ = ragam lokasi, ζ = ragam genotipe, ζ = ragam interaksi, ζ = ragam galat. Tabel 5. Analisis ragam gabungan menggunakan model tetap untuk hasil gabah per hektar. Sumber Keragaman Derajat Bebas Kuadrat Tengah Nilai Harapan Kuadrat Tengah F-Hitung Ulangan/Lingkungan (r-1)l M r/l ζ + ζ / M r/l /M e Lingkungan (L) l-1 M l ζ + ζ + ζ / + ζ M l / M e Genotipe (G) g-1 M g ζ + ζ + ζ M g / M e G x L (l-1)(g-1) M gl ζ + ζ M gl /M e Galat l(r-1) (g-1) M e ζ - Total r l g-1 Sumber dari : Annicchiarico (00b). Keterangan : r = banyaknya ulangan, l = banyaknya lokasi, g = banyaknya genotipe, ζ / = ragam ulangan, ζ = ragam lokasi, ζ = ragam genotipe, ζ = ragam interaksi, ζ = ragam galat.
31 Analisis Genetik Analisis genetik dilakukan dengan menggunakan data 7 lokasi uji. Analisis genetik bertujuan untuk menduga nilai komponen ragam, koefisien keragaman, dan heritabilitas. 1. Penduga nilai komponen ragam Nilai komponen ragam yang diperoleh adalah ragam genetik (ζ ), ragam lingkungan (ζ ), ragam interaksi genotipe x lingkungan (ζ ), dan ragam fenotipe (ζ ). Analisis tersebut dilakukan berdasarkan pemisahan nilai harapan kuadrat tengah dan hasil analisis ragam gabungan (Tabel 4). Hasil analisis komponen ragam tersebut dapat digunakan untuk menduga nilai heritabilitas dan koefisien keragaman. Pendugaan ragam genetik, ragam lingkungan, ragam interaksi genotipe x lingkungan, ragam fenotipe (Annicchiarico 00a) sebagai berikut: a. Ragam genetik (G): ζ = - b. Ragam lingkungan (L): ζ = ζ = c. Ragam interaksi G x L: ζ = - d. Ragam fenotipe (P): ζ = ζ + ζ + ζ. Koefisien keragaman Pendugaan koefisien keragaman genetik dan fenotipe dilakukan menggunakan ragam dari analisis komponen ragam genetik dan fenotipe. Rumus koefisien keragaman genetik (KKG) dan koefisien keragaman fenotipe (KKP) (Sleper & Poehlman 006; Singh & Chaudhary 1979) yang digunakan adalah: a. Koefisien keragaman genetik (KKG) = b. Koefisien keragaman fenotipe (KKP) = Dimana : ζ = ragam genetik ζ X x 100% ζ p X x 100% ζ = ragam fenotipe X = rataan umum
3 3. Heritabilitas Pendugaan heritabilitas dalam arti luas atau broad sense heritability ( ) dilakukan dengan membandingkan ragam genetik (ζ ) dan ragam fenotipe mean basis (ζ ) (Singh & Chaudhary 1979, Annicchiarico 00a). Rumus penduga heritabilitas dalam arti luas adalah: h = ζ ζ = ζ ζ + ζ + ζ Stanfield (1983) memberikan kriteria atas nilai heritabilitas dalam arti luas sebagai berikut: a. > 0,5 : heritabilitas tinggi b. 0, > > 0,5 : heritabilitas sedang c. < 0, : heritabilitas rendah Analisis stabilitas Analisis stabilitas dilakukan untuk mengetahui pola stabilitas hasil galurgalur yang diuji di tujuh lokasi. Pendugaan karakter kestabilan dilakukan dengan menggunakan empat pendekatan analisis stabilitas yaitu analisis Francis dan Kannenberg (1978), analisis Finlay dan Wilkinson (1963), analisis Eberhart dan Russell (1966) dan analisis AMMI (Mattjik & Sumertajaya 000). 1. Analisis Francis dan Kannenberg Francis dan Kannenberg (1978) menyatakan bahwa kestabilan suatu genotipe ditentukan oleh nilai ragam lingkungan ( ) dan koefisien keragaman (CV i ). Nilai koefisien keragaman (CV i ) ditentukan dari nilai simpangan baku rata-rata hasil suatu genotipe yang didasarkan dari rata-rata umumnya.
33 CV i = koefisien keragaman = ragam lingkungan = rataan genotipe ke-i pada seluruh lingkungan ke-j = rataan pada genotipe ke-i dan lingkungan ke-j = rataan lingkungan ke-j untuk seluruh genotipe q = banyaknya lingkungan ke-i. Analisis Finlay dan Wilkinson Analisis Finlay dan Wilkinson (1963) ditentukan oleh nilai koefisien regresi (b i ) sebagai berikut: = nilai rata-rata produksi berturut-turut genotipe pada berturut-turut lingkungan = nilai rata-rata produksi pada lingkungan tertentu = indeks lingkungan = rata-rata seluruh indeks lingkungan Persamaan garis regresi stabilitas metode Finlay dan Wilkinson adalah g ij = B i = g ij = B i e j + s ij garis koefisien regresi genotipe ke-i terhadap lingkungan ke-j koefisien regresi genotipe ke-i e j = lingkungan ke-j s ij = simpangan terhadap garis regresi dari genotipe ke-i pada lingkungan ke-j Untuk menghitung signifikansi terhadap satu digunakan rumus: SE bi =
34 Dengan kriteria test = 1,0 ± (t 0,05 x x SE bi ). Apabila b i dalam selang kriteria test maka dikategorikan sebagai genotipe yang stabil. 3. Analisis Eberhart dan Russell Analisis stabilitas untuk hasil dan komponen hasil menggunakan metode Eberhart dan Russell (1966) dan analisis sidik ragamnya disajikan pada Tabel 6, dengan model regresi yang digunakan adalah : Y ij = m + β i I j + δ ij Y ij = hasil/komponen hasil rataan dari genotipe ke-i di lingkungan ke-j m = rataan umum untuk hasil/komponen hasil genotipe ke-i dari semua lingkungan β i = koefisien regresi, mengukur respon genotipe ke-i pada lingkungan yang berbeda I j = indeks lingkungan yaitu rata-rata semua varietas pada lingkungan ke-j dikurangi rata-rata seluruh percobaan I j = Y - Y δ ij = simpangan regresi dari genotipe ke-i pada lingkungan ke-j Karakter stabilitasnya: 1. Koefisien regresi (b i ); b i =. Simpangan dari regresi ( ); = - - Dimana = Galat Gabungan, = Galat pada anova gabungan = Simpangan Gabungan, - - Genotipe stabil bila memiliki nilai koefisien regresi (b i ) = 1 dan memiliki nilai deviasi (simpangan) regresi kuadrat tengah ( ) = 0 (Eberhart & Russell 1966; Singh & Chaudhary 1979).
35 Tabel 6. Sidik ragam analisis stabilitas Eberhart dan Russell (1966). Sumber Keragaman Derajat Bebas Jumlah Kuadrat Total g l 1 Y ij - K Galur (G) g 1 Lingkungan (L) + Interaksi G x L Lingkungan (linear) Interaksi G x L (linear) Simpangan gabungan (l 1) + (g 1) (l 1) 1 g 1 g (l ) i j i Y i. i i i j j - K Y ij - i Y i Y ij I i j j I j Galur 1 l Y ij - Y i. Galur l j δ ij - - JK lingk. (linier) Y ij I j j j I j Galur 1 l Y gj - Y g Galat gabungan l g (r 1) Sumber dari : Eberhart dan Russell (1966); Singh dan Chaudhary (1979). j - Y gj I j j j I j Keterangan : g = genotipe, l = lingkungan, r = ulangan, Yij = hasil/komponen hasil rataan dari genotipe ke-i di lingkungan ke-j, FK = Faktor Koreksi, = nilai rata-rata produksi pada lingkungan tertentu, = rata-rata lingkungan, Ij =indeks lingkungan yaitu rata-rata semua varietas pada lingkungan ke-j dikurangi rata-rata seluruh percobaan, δij = simpangan regresi dari genotipe ke-i pada lingkungan ke-j. 4. Analisis AMMI Analisis Additive Main Effect Multiplicative Interaction (AMMI) merupakan analisis faktorial yang menggabungkan analisis ragam aditif bagi pengaruh utama perlakuan dengan analisis komponen utama ganda dengan permodelan bilinear bagi pengaruh interaksi (Mattjik & Sumertajaya 000). AMMI sangat efektif menjelaskan interaksi genotipe dengan lingkungan. Biplot digunakan untuk memperjelas pemetaan genotipe dan lingkungan secara simultan (Sumertajaya 007).
36 Pemodelan bilinear pengaruh interaksi genotipe dengan lingkungan sebagai berikut: Menyusun pengaruh interaksi dalam bentuk matriks genotipe (baris)* lingkungan (kolom) sehingga matriks berukuran a x b: = 11 1b a1 ab Menguraikan bilinear terhadap matriks pengaruh interaksi n ge = j gj ρ ej j=1 Model AMMI secara lengkap dapat ditulis sebagai berikut: Y ger = µ + g + β e + + ε ger Dimana : Y ger = nilai pengamatan genotipe ke-g, lingkungan ke-e dan kelompok ke-r µ = rataan umum g = pengaruh aditif dari pengaruh utama genotipe ke-g β e = pengaruh aditif dari pengaruh utama lingkungan ke-e = nilai singular untuk komponen bilinear ke-n = pengaruh ganda genotipe ke-g melalui komponen bilinear ke-n = pengaruh ganda lokasi ke-e melalui komponen bilinear ke-n = simpangan dari pemodelan linear ε ger = pengaruh acak pada genotipe ke-g, lokasi ke-e dan kelompok ke-r