4 TINJAUAN PUSTAKA Morfologi dan Fisiologi Tanaman Jagung (Zea mays L.) Setelah perkecambahan, akar primer awal memulai pertumbuhan tanaman. Sekelompok akar sekunder berkembang pada buku-buku pangkal batang dan tumbuh menyamping. Akar yang tumbuh relatif dangkal ini merupakan akar adventif dengan perkecambahan yang amat lebat yang memberi hara pada tanaman. Akar layang penyokong memberikan tambahan topangan untuk tumbuh tegak dan membantu penyerapan hara. Akar layang ini yang tumbuh di atas permukaan tanah, tumbuh rapat pada buku-buku dasar dan tidak bercabang sebelum masuk ke tanah (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998). Seperti halnya pada jenis rumput-rumputan yang lain, akar tanaman jagung dapat tumbuh dan berkembang dengan baik pada kondisi tanah yang sesuai untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pada kondisi tanah yang subur dan gembur karena sistem pengolahan tanahnya cukup baik, akan didapat jumlah akar yang cukup banyak, sedang pada tanah yang kurang baik (jelek) akar yang tumbuh jumlahnya terbatas (Warisno, 2007). Akar adalah bagian yang tidak dapat dipisahkan dari tanaman dan mempunyai fungsi yang sama pentingnya dengan bagian atas tanaman, potensi pertumbuhan akar perlu dicapai sepenuhnya untuk mendapatkan potensi pertumbuhan bagian atas tanaman, ini berarti bahwa semakin banyak akar semakin tinggi hasil tanaman, konsep keseimbangan morfologi merupakan yang paling sering digunakan sebagaimana yang dilakukan dalam hubungan allometrik. Konsep ini yang mempunyai pengertian bahwa pertumbuhan suatu bagian tanaman diikuti dengan pertumbuhan bagian lain. Hasil pengamatan akar dapat
5 dinyatakan per satuan tanaman satuan volume tanah dan per satuan luas tanah, parameter yang dapat diamati langsung adalah berat akar, jumlah akar dan panjang akar. Sedang luas permukaan akar dan volume akar biasanya diperoleh dengan penaksiran, indeks yang dapat dibentuk dari berat akar adalah Nisbah berat akar yaitu nisbah berat akar dengan biomassa total tanaman. Ini dapat digunakan untuk menjelaskan efisiensi akar dalam mendukung pembentukan biomassa total tanaman (Sitompul dan Guritno, 1995). Kebanyakan ordo Poales memiliki bentuk batang seperti silinder panjang, jelas berbuku-buku dan beruas-reruas, bersekat pada buku-bukunya. Daun-daun tersusun berseling dalam dua baris pada batang. Batang tanaman jagung memiliki ruas-ruas dengan jumlah 8-21 ruas. Rata-rata batang tanaman jagung antara 1-3 meter diatas permukaan tanah (Tjitrosoepomo, 2005). Daun jagung memanjang dan keluar dari buku-buku batang. Jumlah daun terdiri dari 4-48 helaian, tergantung varietasnya. Daun terdiri dari tiga bagian yaitu kelopak daun, lidah daun dan helaian daun. Kelopak daun umumnya menembus batang. Antara kelopak dan helaian terdapat lidah daun yang disebut ligula. Ligula ini berbulu dan berlemak. Fungsi ligula adalah mencegah air masuk kedalam kelopak daun dan batang sempurna. Bentuknya memanjang antara helaian dan pelepah daun terdapat ligula dua baris bunga. Tiap-tiap jurai terdiri atas 5 hingga 12 bunga. Mahkota bunga nya berwarna kuning muda, bentuk bakal buahnya ada yang bulat panjang, berbentuk bola atau jurang melintang (Rismunandar, 2001). Jagung merupakan tanaman berumah satu. Jagung menghasilkan bunga jantan dalam satu pembungaan terminal (malai) dan bunga betina pada tunas
6 samping (tongkol). Jagung adalah protandus, yaitu mekarnya bunga jantan (pelepasan tepung sari) biasa terjadi satu atau dua hari setelah muncul tangkai putik (umum dikenal sebagai rambut). Karena pemisahan tongkol dan malai bunga jantan serta protandri pembungaan nya, jagung merupakan spesies yang terutama menyerbuk silang (Fischer dan Palmer, 1992). Rambut pertama berasal dari putik dasar tongkol dan ada satu helai rambut untuk satu biji jagung yang akan terbentuk. Rambut biasanya muncul 1-3 hari setelah sari mulai tersebar dan siap diserbuki (reseptif) ketika keluar dari kelobot. Bergantung pada suhu dan kejaguran tanaman, diperlukan waktu 2-7 hari untuk memunculkan semua rambut secara sempurna. Hampir semua biji jagung terbentuk pada 3-5 hari setelah rambut pertama muncul. Suhu tinggi selama persebaran tepung sari dan munculnya rambut dapat berpengaruh buruk karena tepung sari dapat mengering. Penyerbukan dapat terjadi dalam kisaran suhu yang lebar, suhu optimumnya sekitar 30 o C. pada banyak kultivar, suhu di atas 36 o C dengan terapan angin kering yang panas atau ketika tanaman mengalami cekaman kelengasan, menyebabkan penyerbukan buruk yang berakibat pada buruknya pengisian biji (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998). Karakteristik Tanah Masam Tingginya curah hujan di sebagian wilayah Indonesia menyebabkan tingkat pencucian hara tinggi terutama basa-basa, sehingga basa-basa dalam tanah akan segera tercuci keluar lingkungan tanah dan yang tinggal dalam kompleks adsorpsi liat dan humus adalah ion H dan Al. Akibatnya tanah menjadi bereaksi masam dengan kejenuhan basa rendah, dan menunjukkan kejenuhan aluminium yang tinggi. Selain itu, tanah-tanah yang terbentuk umumnya merupakan tanah
7 berpenampang dalam, berwarna merah-kuning, dan mempunyai kesuburan alami yang rendah (Subagyo et al., 1998). Lahan kering bertanah masam dicirikan dengan ph < 5,0 dan kejenuhan basa < 50%, yang tergolong pada tanah-tanah yang mempunyai sifat distrik. Sebaliknya lahan yang bertanah tidak masam adalah lahan dengan ph > 5,0 dan kejenuhan basa > 50%, yang tergolong pada tanah-tanah yang bersifat eutrik (Hidayat dan Mulyani, 2002). Tingkat kemasaman (ph) tanah sangat mempengaruhi status ketersediaan hara bagi tanaman. Reaksi (ph) tanah masam dapat mengakibatkan berkurangnya jumlah ketersediaan unsur hara tertentu dan kadang menyebabkan kelebihan ketersediaan unsur hara lainnya. Hal ini dapat berakibat terganggunya serapan hara oleh tanaman sehingga menghambat pertumbuhan dan menurunkan produktivitas tanaman. Posfor merupakan salah satu unsur makro yang sangat penting bagi pertumbuhan tanaman tetapi kadarnya di dalam tanaman lebih rendah dari N, K dan Ca.Sifat mobil dari unsur P di dalam tanah menyebabkan unsur ini cepat sekali berkurang konsentrasinya di dalam larutan tanah, tetapi apabila kelarutan ini dapat diperbesar maka jumlah yang sedikit saja dari unsur ini akan segera memperlihatkan pengaruhnya yang positif (Tufaila dan Alam, 2014). Rhizotron Rhizotron adalah tempat tumbuh tanaman yang berisi tanah dengan sisi kaca transparan, memungkinkan untuk analisis pertumbuhan akar. Hal ini Dapat dijadikan sebagai sebuah hasil viasualisasi mengenai sistem perakaran (arsitektur sistem akar dan dinamika pertumbuhan akar ) dari berbagai spesies tanaman yang ditumbuhkan di dalam rhizotron. Telah terbukti bahwa akar terlihat pada kaca
8 transparan dan biomassa akar ditentukan dari sampel akar yang telah dicuci (Pfeifer, 2013). Tanggap fisiologis pada kondisi cekaman Al dan defisiensi fosfor dalam rhizotron, menunjukkan bahwa terdapat pengaruh yang sangat nyata akibat perlakuan kondisi cekaman dan genotipe serta interaksinya terhadap bobot kering total. Perbedaan nilai tengah bobot kering total menunjukkan perbedaan kemampuan membentuk bahan kering antara genotipe toleran dan peka pada berbagai kondisi cekaman pada media (Agustina, 2010). Pada sebuah penelitian menggunakan rhizotron yang telah dilakukan oleh Lubis et al. (2013) menunjukkan bahwa bahwa ada perbedaan yang signifikan antara genotipe untuk semua karakter morfofisiologi diamati, kecuali panjang akar (cm). Hal ini menunjukkan bahwa keragaman genetik pada karakter morfofisiologi, berbeda secara signifikan antara media yang digunakan. Pendugaan Parameter Genetik Dalam pendugaan parameter genetik, nilai ragam genotipe, fenotipe, dan lingkungan dapat dipisahkan dan dapat diduga antara satu dan lainnya, sehingga mudah mengukur nilai variabilitas, heritabilitas, dan kemajuan genetik. Pendugaan parameter genetik dalam kaitan karakterisasi sifat-sifat tanaman merupakan komponen utama dalam upaya perbaikan sifat tanaman sesuai dengan yang dikehendaki. Keberhasilan seleksi tanaman dalam pemuliaan bergantung pada seberapa luas variabilitas genetik yang ada dari suatu materi yang akan diseleksi (Akhtar et al., 2007). Beberapa parameter genetik yang dapat digunakan sebagai pertimbangan agar seleksi efektif dan efisien adalah keragaman genetik, heritabilitas, korelasi
9 dan pengaruh dari karakter-karakter yang erat hubungannya dengan hasil. Adanya keragaman genetik, yang berarti terdapat perbedaan nilai antar individu genotipe dalam populasi merupakan syarat keberhasilan seleksi terhadap karakter yang diinginkan. Heritabilitas adalah salah satu alat ukur dalam sistem seleksi yang efisien yang dapat menggambarkan efektivitas seleksi genotipe berdasarkan penampilan fenotipenya. Sedangkan korelasi antar karakter fenotipe diperlukan dalam seleksi tanaman, untuk mengetahui karakter yang dapat dijadikan petunjuk seleksi terhadap produktivitas yang tinggi (Suharsono et al., 2006). Heritabilitas Variasi keseluruhan dalam suatu populasi merupakan hasil kombinasi genotipe dan pengaruh lingkungan. Proporsi variasi merupakan sumber yang penting dalam progam pemuliaan karena dari jumlah variasi genetik ini diharapkan terjadi kombinasi genetik yang baru. Proporsi dari seluruh variasi yang disebabkan oleh perubahan genetik disebut heritabilitas. Nilai heritabilitas secara teoritis berkisar dari 0 sampai 1. Nilai 0 ialah bila seluruh variasi yang terjadi disebabkan oleh faktor lingkungan, sedangkan nilai 1 bila seluruh variasi disebabkan oleh faktor genetik. Dengan demikian nilai heritabilitas akan terletak antara kedua nilai ekstrim tersebut (Welsh, 2005). Variasi genetik akan membantu dalam mengefisienkan kegiatan seleksi. Apabila variasi genetik dalam suatu populasi besar, ini menunjukkan individu dalam populasi beragam sehingga peluang untuk memperoleh genotip yang diharapkan akan besar. Sedangkan pendugaan nilai heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa faktor pengaruh genetik lebih besar terhadap penampilan fenotip bila dibandingkan dengan lingkungan. Untuk itu informasi sifat tersebut
10 lebih diperankan oleh faktor genetik atau faktor lingkungan, sehingga dapat diketahui sejauh mana sifat tersebut dapat diturunkan pada generasi berikutnya (Steel dan Torrie, 1993). Heritabilitas merupakan parameter genetik untuk memilih sistem seleksi yang efektif. Digunakan untuk mengukur kemampuan suatu genotipe dalam populasi tanaman dalam mewariskan karakter yang dimilikinya atau suatu pendugaan yang mengukur sejauh mana variabilitas penampilan suatu genotipe dalam populasi terutama yang disebabkan oleh peranan faktor genetik. Keragaman genetik dan heritabilitas sangat bermanfaat dalam proses seleksi. Seleksi akan efektif jika populasi tersebut mempunyai keragaman genetik yang luas dan heritabilitas yang tinggi. Selain informasi ragam populasi, nilai tengah masing masing genotipe juga berperan dalam efektivitas seleksi. Nilai tengah tersebut dihubungkan dengan idiotipe tanaman yang ingin dicapai (Syukur et al., 2011). Koefisien keragaman genetik yang telah diperoleh dapat dikelompokkan menjadi 4 kriteria keragaman yaitu : keragaman rendah ( 0 25 % ), keragaman sedang (25 50%), keragaman tinggi (50-75 %) dan keragaman sangat tinggi (> 75 % ) (Moedjiono dan Mejaya, 1994).