HUBUNGAN PENGELOLAAN AIR DENGAN PRODUKSI, KANDUNGAN GULA DAN NIKOTIN DAUN TEMBAKAU EKO SULISTYONO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

HUBUNGAN PENGELOLAAN AIR DENGAN PRODUKSI, KANDUNGAN GULA DAN NIKOTIN DAUN TEMBAKAU EKO SULISTYONO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2006 PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sesungguhnya, bahwa segala pernyataan dalam disertasi yang berjudul: Hubungan Pengelolaan Air dengan Produksi, Kandungan Gula dan Nikotin Daun Tembakau adalah gagasan dan hasil penelitian saya beserta komisi pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Disertasi ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program sejenis di perguruan tinggi lain. Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan dengan jelas dan dapat diperiksa kebenarannya. Bogor, Januari 2006 Eko Sulistyono NIM. A156010011

ABSTRAK EKO SULISTYONO. Hubungan Pengelolaan Air dengan Produksi, Kandungan Gula dan Nikotin Daun Tembakau. Dibimbing oleh SUDRADJAT, M.HASJIM BINTORO DJOEFRIE, HANDOKO dan GATOT IRIANTO. Tujuan penelitian adalah (1) mendapatkan metode pengelolaan air untuk menghasilkan daun tembakau dengan kandungan nikotin rendah tetapi kandungan gula tinggi, (2) hubungan sistem irigasi dengan produksi dan kandungan gula serta nikotin dan, (3) hubungan transpirasi dengan kandungan gula dan nikotin dalam bentuk persamaan matematik. Penelitian terdiri dari dua percobaan yaitu (1) Pengaruh Tingkat dan Waktu Irigasi terhadap Produksi, Kandungan Gula dan Kandungan Nikotin (2) Pengaruh Sistem Irigasi terhadap Produksi, Kandungan Gula dan Kandungan Nikotin. Percobaan pertama dilaksanakan di rumah kaca Institut Pertanian Bogor. Percobaan kedua dilaksanakan di lahan tembakau milik petani di Selopamioro, Kecamatan Imogiri, Kabupaten Bantul, Yogjakarta. Data dari percobaan pertama digunakan untuk kalibrasi hubungan transpirasi dengan kandungan gula dan nikotin. Data dari penelitian kedua digunakan untuk validasi hubungan tersebut. Perlakuan dari percobaan pertama adalah kombiasi antara tingkat irigasi (1 hari sekali, 2 hari sekali, 4 hari sekali, 6 hari sekali, 25%, 50% dan 75% air tersedia) dengan waktu irigasi (dari 2 minggu setelah tanam sampai panen, 2 minggu, 4 minggu, 6 minggu dan 8 minggu sebelum panen). Perlakuan dari percobaan kedua adalah sistem irigasi konvensional, irigasi drip ditambah mulsa dan irigasi drip tanpa mulsa. Hasil percobaan pertama penunjukkan bahwa kandungan gula berkorelasi negatif dengan kandungan nikotin, artinya semakin tinggi kandungan gula akan diikuti oleh kandungan nikotin yang semakin rendah. Kurva kandungan gula dan nikotin pada berbagai umur tanaman berbentuk sigmoid dengan titik kritis sintesis gula dan nikotin terjadi setelah umur tanaman 8 minggu yaitu setelah berbunga. Pengelolaan air yang menghasilkan efisiensi pemakaian air, produksi, kandungan gula tinggi dan nikotin rendah adalah irigasi setiap hari sampai kapasitas lapang dari saat tanam tanam sampai 2 minggu sebelum panen, selanjutnya irigasi dilakukan jika 30.3% air tersedia telah digunakan. Berdasarkan percobaan kedua diketahui bahwa sistem irigasi drip tanpa mulsa menghasilkan produksi dan efisiensi pemakaian air lebih tinggi dari pada irigasi konvensional. Hubungan antara transpirasi (Tr, dalam mm/hari) dengan kandungan gula adalah [Gula, dalam %] = 2.07 Tr -1 + 14.34. Hubungan antara transpirasi dengan kandungan nikotin adalah [Nikotin, dalam %] = 0.23 Tr + 2.30. Pengaturan kandungan gula dan nikotin dapat dilakukan dengan mengatur besarnya transpi-rasi selama 2 minggu sebelum panen. Panen dilakukan pada 12 minggu setelah tanam.

ABSTRACT EKO SULISTYONO. The Relationship between Water Management and Production, Sugar and Nicotine Content of Tobacco Leaf. Adviced by SUDRADJAT, M. HASJIM BINTORO DJOEFRIE, HANDOKO and GATOT IRIANTO. The objective of this research was to obtain water management method for resulting tobacco with high sugar content and low nicotine content by making relation between each of (1) irrigation level and irrigation time, (2) between irrigation system and sugar content or nicotine content, and (3) transpiration and sugar content or nicotine content. Research included two experiments: (1) The Effect of Irrigation Level and Irrigation Time on Yield, Sugar Content and Nicotine Content, (2) The Effect of Irrigation System on Yield, Sugar Content and Nicotine Content. The First experiment was conducted at green house of Bogor Agricultural University, Darmaga, Bogor from February to June 2004. The Second Experiment was conducted at tobacco farmer s field in village of Selopamioro, Imogiri, District of Bantul, Province of Yogjakarta from May to August 2003.. Data of The first experiment was used for calibration of relationship between transpiration and sugar content or nicotine content. Data of the second experiment was used for validation of those relationship. The treatment of the first exeperiment were combination between irrigation level (irrigation every days, 2 days, 4 days, 6 days until field capacity, irrigation everyday until 75%, 50% and 25% of available soil moisture) and irrigation time (during 2 weeks after planting until harvesting, 2 weeks, 4 weeks, 6 weeks and 8 weeks before harvesting). The treatments of the second experiment were conventional irrigation, drip irrigation added mulch and drip irrigation without mulch. Result of the first experiment showed that sugar content correlated with nicotine content negatively that means the higher sugar content the lower nicotine content. The curve of sugar content and nicotine content with plant age was sigmoid pattern which rapid synthesis of sugar and nicotine occurred after flowering. Water management that resulted high water used efficiency, high sun cured leaf weight, high sugar content and low nicotine content was irrigation everyday until field capacity from planting until 2 weeks before harvesting followed by irrigation when 30.3% available water had been used. Result of the second experiment showed that drip irrigation plus mulch resulted higher sun cured leaf weight and water used efficiency than conventional irrigation. The relationship between transpiration (Tr, in mm/day) and sugar content was [sugar, in %] = 2.07.Tr -1 + 14.34. The relation between transpiration and nicotine content was [nicotine, in %] = 0.23. Tr + 2.30. Controlling of sugar content and nicotine content could be done by controlling transpiration for 2 weeks before harvesting. Harvesting was conducted at 12 weeks after planting.

HUBUNGAN PENGELOLAAN AIR DENGAN PRODUKSI, KANDUNGAN GULA DAN NIKOTIN DAUN TEMBAKAU EKO SULISTYONO Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Departemen Agronomi dan Hortikultura SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2006 Judul Disertasi : Hubungan Pengelolaan Air dengan Produksi, Kandungan Gula dan Nikotin Daun Tembakau Nama Mahasiswa : Eko Sulistyono NIM : A 156010011 Disetujui: Komisi Pembimbing Dr Ir. Sudradjat, MS Ketua Prof Dr Ir H. M. Hasjim Bintoro Djoefrie, MAgr Anggota Dr Ir. Handoko, MS Anggota Dr Ir. H.Gatot Irianto, MS Anggota Diketahui: Ketua Program Studi Agronomi Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir.Satriyas Ilyas, MS Prof. Dr Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas rahmatnya sehingga Disertasi dengan judul Hubungan Pengelolaan Air dengan Produksi, Kandungan Gula dan Nikotin Daun Tembakau dapat diselesaikan. Penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr Ir. Sudradjat MS sebagai ketua Komisi Pembimbing yang telah mengarah-kan secara keseluruhan bidang. 2. Prof Dr Ir. H.M.H. Bintoro Djoefrie MAgr sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah mengarahkan dalam bidang fisiologi. 3. Dr Ir. Handoko MS sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah mengarahkan dalam bidang pemodelan khususnya pembentukan persamaan. 4. Dr Ir. Gatot Irianto MS sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah mengarahkan dalam aspek hidrologi untuk irigasi. 5. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi yang telah memberikan beasiswa BPPS sehingga proses belajar dan penelitian dapat berjalan lancar. 6. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat (Departemen Pertanian) dan CIRAD atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian lapang. 7. Ketua Program Studi Agronomi Pasca Sarjana, Ketua Departemen Agronomi dan Hortikultura, Dekan Fakultas Pertanian, Dekan Sekolah Pasca Sarjana dan Rektor Institut Pertanian Bogor atas fasilitas yang di-sediakan. Kritik dari berbagai pihak akan berguna bagi penulis dalam mengembangkan ilmu pengelolaan air khususnya dan agronomi umumnya. Mudahmudahan penelitian ini dapat memperluas atmosfir ilmu Pengelolaan Air pada khususnya dan Agronomi pada umumnya. Bogor, Januari 2006 Eko Sulistyono

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Ponorogo pada tanggal 25 Pebruari 1962. Penulis dibesarkan dalam lingkungan pertanian lahan sawah dan lahan kering dibawah asuhan ayah Marsudi dan ibu Siti Aminah yang berprofesi sebagai guru dan petani. Penulis menempuh Sekolah Dasar sampai Sekolah Menengah Atas di Ponorogo sampai tahun 1981. Penulis melanjutkan pendidikan S1 di Institut Pertanian Bogor, pada Departemen Agronomi, Fakultas Pertanian dari 1981 sampai 1985, program S2 pada Program Studi Agronomi, Institut Pertanian Bogor dari 1994 sampai 1998, dan program S3 Program Studi Agronomi, Institut Pertanian Bogor dari 2001 sampai 2005. Penulis diangkat menjadi staf pengajar di Jurusan Agronomi, Fakultas Pertanian, IPB sejak 1987, mulai mengajar mata kuliah Pengelolaan Air. Buku bahan kuliah yang telah penulis susun adalah Kuantifikasi dan Kualifikasi Sumber Air untuk Irigasi, Pengelolaan Kelembaban Tanah, Pedoman Praktikum Penge-lolaan Air. Beberapa makalah yang telah diterbitkan dalam jurnal ilmiah antara lain berkaitan dengan efisiensi penggunaan air, kebutuhan air tanaman, sistem irigasi padi sawah dan budidaya dengan jenuh air.

DAFTAR ISI Halaman PENDAHULUAN....................................... 1 Latar Belakang..................................... 1 Tujuan Penelitian................................... 3 Hipotesis.......................................... 3 TINJAUAN PUSTAKA................................... 4 Faktor Lingkungan Penentu Sintesis Gula dan Nikotin........ 4 Jadwal Irigasi....................................... 7 Sistem Irigasi Tetes.................................. 12 Evapotranspirasi...................................... 14 Hubungan Evapotranspirasi dengan Produksi............... 23 Sintesis Gula dan Hubungannya dengan Transpirasi.......... 24 Sintesis Nikotin dan Hubungannya dengan Transpirasi........ 26 Tembakau.......................................... 28 BAHAN DAN METODE.................................. 32 Percobaan I: Pengaruh Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi terhadap Produksi, Kandungan Gula dan Kandungan Nikotin.... 32 Waktu dan Tempat............................. 32 Metode...................................... 32 Pelaksanaan Penelitian.......................... 34 Percobaan II: Pengaruh Sistem Irigasi terhadap Produksi, Kandungan Gula dan Kandungan Nikotin............. 36 Waktu dan Tempat.............................. 36 Metode....................................... 36 Pelaksanaan Penelitian.......................... 38 HASIL DAN PEMBAHASAN............................... 40 Percobaan I: Pengaruh Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi terhadap

Produksi, Kandungan Gula dan Nikotin.............. 40 Hasil....................................... 40 Pembahasan................................. 48 Percobaan II: Pengaruh Sistem Irigasi terhadap Produksi, Kandungan Gula dan Nikotin.............................. 61 Hasil....................................... 61 Pembahasan.................................. 69 Keterkaitan Antara Percobaan I dan II: Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Gula dan Nikotin.............. 74 Kalibrasi..................................... 74 Validasi...................................... 77 KESIMPULAN DAN SARAN............................ 82 DAFTAR PUSTAKA..................................... 84 LAMPIRAN............................................ 101

DAFTAR TABEL Nomor Teks Halaman 1. Metode Pengolahan, Tipe Tembakau dan Penggunaannya......... 30 2. Unsur-unsur Kualitas Fisual Tembakau Asapan................. 30 3. Nisbah Gula dan Nikotin dan Kaitannya dengan Sifat Organoleptik........................................... 31 4. Jumlah daun pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi Tembakau.............................................. 41 5. Tinggi Tanaman pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi Tembakau.............................................. 41 6. Panjang Daun Kaki-1 pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi................................................. 42 7. Lebar Daun Kaki-1 pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi.................................................. 43 8. Bobot Daun Total pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi................................................. 44 9. Bobot Kering Akar pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi.................................................. 45 10. Kandungan Gula, Nikotin dan Nisbah Gula/Nikotin pada Berbagai Tingkat Irigasi................................... 45 11. Rata-rata Evapotranspirasi Harian pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Periode Tumbuh Tembakau................................ 48 12. Efisiensi Pemakaian Air pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi................................................. 49 13. Rata-rata Transpirasi Harian pada Berbagai Tingkat Irigasi Selama Dua Minggu Sebelum Panen............................... 49 14. Pertumbuhan Maksimum Tembakau pada Tiga Sistem Irigasi...... 62 15. Produksi Tembakau pada Tiga Sistem Irigasi................... 63 16. Produksi Total Tembakau, Rendemen dan Efisiensi Pemakaian Air pada Tiga Sistem Irigasi................................... 64 17. Kandungan Gula, Nikotin dan Nisbah Gula dengan Nikotin pada Tiga Sistem Irigasi................................... 64 18. Evapotranspirasi Harian pada Berbagai Fase Tumbuh dari Tiga Sistem Irigasi....................................... 65 19. Intersepsi Radiasi Oleh Tajuk Selama Fase Pertumbuhan Maksimum

Tembakau pada Siang Hari................................. 66 Nomor Halaman 20. Kelembaban Udara dan Suhu Udara pada Fase Pertumbuhan Maksimum Tembakau pada Berbagai Sistem Irigasi.............. 67 21. Persen Air Tersedia Dalam Tanah pada Berbagai Fase Tumbuh..... 68 22. Persen Air Tersedia pada Berbagai Kedalaman Tanah pada Berbagai Periode Tumbuh.................................. 68 23. Jumlah Irigasi Selama Berbagai Fase Pertumbuhan............... 68 23. Korelasi Antara Transpirasi, Kandungan Gula dan Nikotin......... 75 24. Analisis Ragam Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Gula..... 75 25. Pendugaan Parameter Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Gula................................................. 76 26. Analisis Ragam Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Nikotin.. 76 27. Pendugaan Parameter Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Nikotin...................................... 77 28. Kandungan Gula dan Nikotin Hasil Pengukuran dan Pendugaan..... 79 Lampiran 1. Kebutuhan Air Irigasi untuk Berbagai Tingkat Irigasi........... 102 2. Analisis Gula dan Nikotin.................. 104 3. Pemisahan Transpirasi dengan Metode Rosenthal........ 105 4. Pengukuran Evapotranspirasi dengan Metode Neraca Air......... 106 5. Analisis Ragam dari Penelitian Rumah Kaca.................. 107 6. Analisis Ragam dari Penelitian Di Lapang.................... 108 7. Evapotranspirasi pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi.. 109 8. Tinggi Tanaman, Jumlah Daun dan Bobot Kering Akar pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi................... 110 9. Berat Kering Setiap Grup Daun pada Berbagai Tingkat Irigasi dan Waktu Irigasi...................................... 111 10. Analisis Tanah dari Tempat Penelitian dan Pusat Produksi Tembakau........................................... 112 11. Arti Singkatan dan Istilah yang Digunakan................... 113

DAFTAR GAMBAR Teks Nomor Halaman 1. Lintasan Biosintesis Dalam Tanaman. 25 2. Sintesis Pati dan Sukrosa................. 27 3. Biosintesis Alkaloid pada Tembakau....................... 29 4. Alur Pembentukan dan Pengujian Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Gula dan Nikotin............................ 35 5. Kandungan Gula dan Nikotin Selama Periode Tumbuh Tembakau 46 6. Efisiensi Pemakaian Air, Produksi, Panjang daun dan Lebar Daun pada Berbagai Tingkat Irigasi Selama 2 Minggu Sebelum Panen.. 51 7. Hubungan Tingkat Irigasi Mulai 2 MST Sampai Panen dengan Bobot Kering Daun Total............................. 52 8. Kelembaban Tanah Sebelum Irigasi pada Berbagai Frekuensi Irigasi dan Umur Tanaman.............................. 54 9. Hubungan Tingkat Irigasi Mulai 2 MSP dengan Kandungan Gula dan Nikotin Daun Tembakau......................... 59 10. Perbandingan Evapotranspirasi antara Irigasi Drip dan Irigasi Konvensional................................... 65 11. Hubungan Transpirasi dengan Kandungan Gula dan Nikotin.... 74 Lampiran 1. Gambar Enam Grup Daun Tembakau..................... 101

PENDAHULUAN Latar Belakang