SELAMAT DATANG

SELAMAT DATANG DI GUDANG ILMU PERTANIAN DAN LAINNYA

Jumat, 21 Januari 2011

Pertumbuhan dan perkembangan

Pertumbuhan dan perkembangan tanaman merupakan suatu proses yang penting . Secara empiris, pertumbuhan tanaman dapat dinyatakan sebagai suatu fungsi dari genotif x lingkungan = f (factor pertumbuhan internal x factor pertumbuhan eksternal ).
Definisi Pertumbuhan dan Perkembangan

Pertumbuhan (growth) didefinisikan sebagai suatu peningkatan ukuran yang prosesnya tidak dapat balik (Ireversible), serta dihasilkan dari pembelahan sel dan perbesaran sel. Pertumbuhan menyangkut aspek kuantitatif sehingga dapat dinyatakan dengan angka dan dapat diukur dengan alat ukur panjang atau berat. Melalui suatu rangkaian pembelahan mitosis, zigot akan menjadi embrio multiseluler didalam sebuah biji. Setelah perkecambahan, terjadi pembelahan mitosis yang sebagian besar terpusat pada meristem apikal dekat dengan ujung akar dan ujung tunas. Pembesaran sel-sel yang baru dibuat inilah yang bertanggung jawab terhadap peningkatan ukuran sesungguhnya dari suatu tumbuhan.

Perkembangan yaitu perubahan pada makhluk hidup menuju kedewasaan. Perkembangan menyangkut aspek kualitatif kelengkapan organ tubuh menjadi makhluk yang sempurna dan dewasa . Perkembangan berlangsung bersamaan dengan pertumbuhan. Misalnya jagung yang tumbuh juga mengalami perkembangan sehingga terbentuk struktur yang dewasa (bunga, buah dan biji).
Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan dimualai dengan perkecambahan biji. Biji akan berkembang menjadi tumbuhan kecil atau kecambah (planula). Kecambah akan berkembang menjadi tumbuhan kecil yang sempurna, yang kemudian tumbuh membesar. Setelah mencapai masa tertentu, tumbuhan akan berbunga dan menghasilkan buah serta biji. Dalam proses pertumbuhan dan perkembangan terjadi pembelahan sel, pemanjangan sel dan diferensiasi sel.

Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan yang tidak dapat balik dalam ukuran pada semua sistem biologi. Pertumbuhan ini digambarkan dengan kurve yang sigmoid. Proses pertumbuhan ini diatur oleh pesan hormonal dan respon dari lingkungan (panjang hari, temperatur rendah, perubahan persediaan air. Pertumbuhan berikutnya disebut diferensiasi, yang didefinisikan sebagai pengontrolan gen dan hormonal serta lingkungan yang merubah struktur dan biokimiawi perubahan ini terjadi pada hewan dan tanaman saat berkembang (Kaufman et al., 1975).

Gambar 1.2 Daerah pembelahan, daerah pemanjangan, dan daerah diferensiasi.

Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan merupakan hasil interaksi komplek dua faktor, yaitu faktor dalam atau intern dan faktor luar atau ekstern. Faktor intern adalah faktor yang berasal dari dalam tubuh tumbuhan sendiri yang berpengaruh terhadap pertumbuhan. Faktor itu dibedakan menjadi dua, yaitu faktor intrasel dan intersel. Yang termasuk factor intrasel adalah sifat menurun atau factor hereditas, sedangkan yang termasuk factor intersel adalah hormone. Faktor luar atau ekstern yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan adalah air tanah dan mineral, kelembapan udara, suhu udara, cahaya, dan lain-lain ( Prawirohartono 2003 : 51).
Pertumbuhan tanaman dapat didefenisikan sebagai bertambah besarnya tanaman yaang diikuti oleh peningkatan bobot kering. Tanaman yang bertambah panjang ditempat gelap belum dapat dikatakan tumbuh walaupun volumenya bertambah karena bobot keringnya sebenarnya menurun akibat respirasi yang terus berlangsung. Sedangkan fotosintesis tidak terjadi. Dalam keadaan normal pertambahan volume diikuti oleh peningkatan bobot kering. ( Darmawan dan Baharsjah, 1983 ).
Pertumbuhan dan perkembangan bagian-bagian vegetatif tanaman diatas tanah Terutama ditentukan oleh aktivitas meristem apikal karena disini primordia daun terbentuk, karena pemanjangan batang permulaannya tergantung pada jaringan batang baru yang terbentuk pada ujung dan karena banyak rangsangan hormonal ( Goldsworthy dan Fisher, 1996 ).
Faktor lingkungan juga penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Tidak hanya lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan, tetapi juga banyak faktor seperti cahaya, temperatur, kelembaban, dan faktor nutrisi mempengaruhi akhir morfologi dari tanaman. Cahaya meliputi pada lekukan dari batang morfogenesis. Temperatur, kelembaban,dan nutrisi mempunyai efek yang lebih halus, tetapi juga mempengaruhi perubahan morfologi ( Ting, 1987 ).
Penelitian kultur embrio menunjukkan bahwa embrio membutuhkan sejumlah zat tumbuh tergantung pada stadium perkembangannya. Embrio yang masih sangat muda membutuhkan auksin, giberelin, sitokinin, vitamin, dan mungkin juga siklitor dan senyawa-senyawa lain sampai mencapai perkembangan yang normal ( Prawiranata, dkk, 1981 ).
Pertumbuhan adalah manifestasi yang paling jelas. Pertumbuhan adalah hasil dari jaringan proses metabolik yang berjalan pada tumbuhan. Dibawah kondisi yang normal, kondisi dan bentuk proses lebih besar daripada destruktif dengan hasil yang meningkat pada zat dari tumbuhan. Pertumbuhan zat tumbuh selalu merupakan hasil dari konstruktif metabolisme dan menyertai dengan kenaikan berat basah ( Pradhan, 2001 ).
Daerah meristematis pucuk batang mengalami pertumbuhan primer seperti yang terjadi pada akar. Namun, caranya lebih kompleks karena tidak hanya proliferasi aksis batang namun juga pembentukan organ lateral lainnya. Pembelahan sel pada batang umumnya terjadi pada internodus paling atas. Selam periode pertumbuhan aktif, meristem ujung batang yang tipis, berdinding lembut dan isodiametris, aktif melakukan proliferasi sel. Pemanjangan sel diperpanjang sepanjang internodus. Semakin jauh dari internodus maka kecepatan pemanjangan semakin lambat. Daerah pemanjangan di belakang ujung batang biasanya 10 cm panjangnya (Loveless, 1991). Proses pemanjangan tunas terjadi melalui pertumbuhan ruas yang sedikit lebih tua di bawah ujung tunas tersebut. Pertumbuhan ini disebabkan pembelahan sel dan pemanjangan sel dalam ruas tersebut. Pembelahan sel dan pertumbuhan yang terus menerus sehingga mendorong ke arah pemanjangan batang dan tunas (Campbell, 1999). Salisbury (1992) juga menjelaskan bahwa pada batang yang sedang tumbuh, daerah pembelahan sel batang lebih jauh letaknya dari ujung daripada daerah pembelahan akar, terletak beberapa sentimeter dibawah ujung.

Inisiasi Akar Tanaman
Pada ujung akar dan ujung batang tumbuhan berbiji yang aktif tumbuh, terdapat tiga daerah (zona) pertumbuhan dan perkembangan.
a. Daerah pembelahan (daerah meristematik)
Daerah pembelahan merupakan daerah yang paling ujung dan merupakan tempat terbentuknya sel-sel baru. Sel-sel didaerah ini mempunyai inti sel yang erlatif besar, ber dinding tipis, dan aktif membelah diri.
b. Daerah pemanjangan
Daerah pemanjangan merupakan daerah hasil pembelahan sel-sel meristem. Sel-sel hasil pembelahan etrsebut akan bertambah besar ukurannya sehingga menjadi bagian dari daerah pemanjangan. Ukuran selnya bertambah beberapa puluh kali dibanding sel-sel meristematik.
c. Daerah diferensiasi
Daerah diferensiasi merupakan daerah yang terletak dibawah daerah pemanjangan. Sel-sel didaerah diferensiasi umumnya mempunyai dinding yang tebal dan beberapa diantaranya mengalami diferensiasi menjadi epidermis, kortek dan empulur. Sel yang lain berdiferensiasi menjadi pearenkim, jaringan penunjang dan jaringan pengangkut (xylem dan floem)

Gambar penampang akar
Sel-sel inisial membentuk sel-sel pada ujung akar yang bersifat meristematis. Pembelahan sel terjadi secara longitudinal dan beberapa ke arah lateral yang menyebabkan akar berbentuk silindris (Campbell, 1999). Selanjutnya sel-sel dekat ujung akar aktif berproliferasi, dimana terletak tiga zona sel dengan tahapan pertumbuhan primer yang berurutan (zona pembelahan sel, zona pemanjangan dan zona pematangan). Zona pembelahan sel meliputi meristem apikal dan turunannya, yang disebut meristem primer (terdiri dari protoderm, prokambium dan meristem dasar). Meristem apikal yang terdapat di pusat zona pembelahan menghasilkan sel-sel meristem primer yang bersifat meristematik. Zona pembelahan sel bergabung ke zona pemanjangan (elongasi). Disini sel-sel memanjang sampai sepuluh kali semula, sehingga mendorong ujung akar, termasuk meristem ke depan. Meristem akan mandukung pertumbuhan secara terus-menerus dengan menambahkan sel-sel ke ujung termuda zona pemanjangan tersebut (Campbell, 1999).
Proses pemanjangan akar terkonsentrasi pada sel-sel dekat ujung akar, dimana terletak tiga zona sel dengan tahapan pertumbuhan primer yang berurutan. Dari ujung akar ke arah atas terdapat zona pembelahan sel, zona pemanjangan dan zona pematangan. Zona pembelahan sel meliputi meristem apikal dan turunannya, yang disebut meristem primer (terdiri dari protoderm, prokambium dan meristem dasar). Meristem apikal yang terdapat di pusat zona pembelahan menghasilkan sel-sel meristem primer yang bersifat meristematik. Zona pembelahan sel bergabung ke zona pemanjangan (elongasi). Disini sel-sel memanjang sampai sepuluh kali semula, sehingga mendorong ujung akar, termasuk meristem ke depan. Meristem akan mandukung pertumbuhan secara terus-menerus dengan menambahkan sel-sel ke ujung termuda zona pemanjangan tersebut (Campbell, 1999).
Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan distribusi akar menurut Gardner et al. :
1. Genotipe, karakteristik akar secara kuantitatif akan diturunkan ke generasi selanjutnya dan dikendalikan oleh gen, perbedaan genetik ini lalu akan berinteraksi dengan lingkungan.
2. Persaingan, kompetisi spesies tumbuhan mengeluarkan bahan panghambat oleh akar disebut alelopati.
3. Penghilangan daun, pemotongan daun dapat mengurangi pertumbuhan akar dan pucuk.
4. Atmosfer tanah, kandungan CO2 yang lebih banyak dari O2 dalam rhizospere akan merangsang pertumbuhan akar.
5. PH, dalam pH kurang dari 6 akan membatasi pertumbuhan akar karena meningkatkan kelarutan Al, Mn, Fe.
6. Temperatur tanah, temperatur optimum pertumbuhan akar lebih rendah dari bagian pucuk.
7. Kesuburan tanah, pertumbuhan dan perkembangan akar memerlukan sumber mineral yang cukup.
8. Air, akar tidak akan tumbuh melalui lapisan tanah yang kering.
9. Daya mekanik dan fisik, akar mngalami resistensi mekanik terhadap pertumbuhan dari bermacam-macam sebab, misal ukuran partikel, kurangnya penggumpalan, kompaksi tanah dan lain-lain.






Analisis Pertumbuhan
Pengertian pertumbuhan membutuhkan ukuran secara tepat dan dapat dibaca dengan bentuk kuantitatif yang dapat diukur. Analisis pertumbuhan merupakan suatu cara untuk mengikuti dinamika fotosintesis yang diukur oleh produksi bahan kering. Pertumbuhan tanaman dapat diukur tanpa mengganggu tanaman, yaitu dengan pengukuran tinggi tanaman atau jumlah daun, tetapi sering kurang mencerminkan ketelitian kuantitatif. Akumulasi bahan kering sangat disukai sebagai ukuran pertumbuhan. Akumulasi bahan kering mencerminkan kemampuan tanaman dalam mengikat energi dari cahaya matahari melalui proses fotosintesis, serta interaksinya dengan faktor-faktor lingkungan lainnya. Distribusi akumulasi bahan kering pada bagian-bagian tanaman seperti akar, batang, daun dan bagian generatif, dapat mencerminkan produktivitas tanaman.
Indeks Luas Daun (ILD) adalah luas daun (A) pada tiap satuan luas lahan (P) yang dinaytakan secara matematik :
ILD = A/P
Laju Tumbuh Pertamanan (LTP) adalah suatu peningkatan bobot kering tiap satuan luas lahan (L) tiap satua waktu yang dinyatakan secara matematik :
LTP = dw/dt atau LTP = LAN x ILD
Laju Asimilasi Neto (LAN adalah kaju peningkatan bobot kering tanaman pada saat tertentu (t) tiap satuan luas (L), yang dinyatakan secara matematik :
LAN =1/L .dw/dt atau LAN = (ln L2 – lnL1)/(L2 – L1 ) x (w2 – w1)/(t2 – t1)
Nisbah Luas Daun (NLD) adalah perbandingan luas daun (L) terhadap bobot kering tanaman yang ada (W), yang dinyatakan secara matematik :
NLD = L/W
Laju Tumbuh Relatif (LTR) pada saat tertentu (t) adalah laju peningkatan bobot kering tanaman (W) tiap satuan bobot kering, yang dinyatakan secara matematik :
LTR = 1/w . dw/dt atau LTR = LAN x NLD


Tabel 1. Distribusi Bobot Kering Tanaman Kedelai Menurut Waktu Pengamatan
Pengamatan
Minggu ke Bobot Kering Tanaman (g/m2)
Daun Akar Batang Total
3 2,88 0,96 0,64 4,48
4 12,16 3,52 7,04 22,72
5 67,84 4,48 43,84 116,16
6 77, 12 13,44 55,36 145,92
7 79,68 17,92 90,88 188,48
8 117,12 22,40 145,92 285,44

Bobot kering tanaman mencerminkan pola tanaman mengakumulasikan produk dari proses fotosintesis dan merupakan integrasi dengan faktor-faktor lingkungan lainnya. Tabel 1 menunjukkan bahwa tanaman kedelai sampai mingu ke 8 belum menunjukkan maksimum dalam mengakumulasi bahan kering. Laju produksi bahan kering yang maksimum pada kedelai terjadi selama periode pembungaan masih meningkat (Shibles dan Weber, 1965). Distribusi bahan kering pada minggu ke 8 tanaman kedelai adalah 41,03 % daun, 7,85 % akar dan 51,12 % batang.
Daun merupakan organ fotosintetik utama dalam tubuh tanaman, di mana terjadi proses perubahan energi cahaya menjadi energi kimia dan mengakumulasikan dalam bentuk bahan kering. Dalam analisis pertumbuhan, perkembangan daun menjadi perhatian utama. Berbagai ukuran dapat digunakan, seperti pengukuran indeks luas daun, nisbah luas daun dan nisbah berat daun pada waktu tertentu. Perubahan-perubahan selama pertumbuhan mencerminkan perubahan bagian yang aktif berfotosintetsis.
Berbagai ukuran dapat digunakan untuk mengetahui laju pertumbuhan tanaman dengan cara membandingkan bobot bahan kering dan luas daun tanaman dari waktu ke waktu. Dengan memperhatikan luas daun dan bobot kering dapat diukur laju asimilasi neto. Dengan hanya memperhatikan bobot kering tanaman dapat dikur laju tumbuh pertanaman dan laju pertumbuhan relatif (Leopold dan Kriedermann, 1975). Analisis tumbuh tanaman digunakan untuk memperoleh ukuran kuantitatif dalam mengikuti dan membandingkan pertumbuhan tanaman, dalam aspek fisiologis maupun ekologis, baik secara individu maupun pertanaman.
Menurut Leopold dan Kriedermann (1975) dan Radford (1967) parameter pertumbuhan yang diduga antara lain adalah Indek Luas Daun (Leaf Area Index), Laju Tumbuh Pertanaman (Crop Growth Rate), Laju Asimilasi Netto (Net Assimilation Rate), Nisbah Luas Daun (Leaf Area Ratio) dan Laju Tumbuh Relatif (Relatif Growth Rate).
Pada tanaman kedelai terlihat perkembangan indeks Luas Daun setelah awal pertumbuhan, terjadi peningkatan yang cepat yang mendekati linier sampai fase pembungaan, saat dicapai ILD 5 – 8. Setelah mencapai maksimum kemudian menurun dengan cepat karena daun-daun bawah luruh. Selama fase pengisian biji sampai fase masak fisiologis, nilai ILD berkisar antara 4 – 6 (Shibbles, Anderson dan Gibson, 1975). Blad dan Baker mngemukakan hubungan ILD selama pertumbuhan tanaman kedelai berdasarkan hasil penelitian pada varietas Chippena 64 dan Hank, diperoleh bahwa setelah awal pertumbuhan tanaman kedelai, terlihat peningkatan sesuai bertambahnya umur tanaman, kemudian turun dan ILD maksimum dicapai pada saat jumlah daun dan ukuran daun maksimum.
Jika diperhatikan bahwa walaupun ukuran daun varietas Hark lebih kecil dari varietas Cheppena 64, tetapi jumlah daunnya lebih banyak, sehingga nilai ILD maksimum untuk kedua varietas tersebut hampir sama yaitu 4,3 dan 4,5. Namun saat tercapainya ILD maksimum sedikit berbeda. Varietas Cheppena lebih awal 10 hari dibanding varietas Hark. Lokasi juga bisa memepngaruhi ILD maksimum, seperti yang ditunjukkan varietas Cheppena yang dapat mencapai 7,0 di daerah yang mempunyai radiasi yang tinggi.
Shibles dan Weber (1965) mengemukakan bahwa ada hubungan antara nilai ILD dan produksi bahan kering yang mengikuti kurva asimtotik. Pada kurva ini terlihat bahwa selama produksi bahan kering tanaman kedelai tidak menurun pada tingkat ILD yang lebih besar dari kebutuhan untuk intersepsi radiasi penuh, maka daun bagian bawah yang terlindungi kanopi bukan parasit bagi bagian yang preoduktif.
Tabel 2. Hasil Pengamatan Indeks Luas Daun (ILD), Nisbah Luas Daun (NLD) dan Nisbah Berat Daun (NBD) Tanaman Kedelai.
Pengamatan
Minggu Ke ILD
(m2/m2) NLD
(m2/g) NDB
(g/g)
3 0,12 0,027 0,64
4 1,63 0,072 0,53
5 2,28 0,20 0,58
6 2,89 0,20 0,53
7 3,47 0,18 0,42
8 4,03 0,014 0,41

Daun adalah organ fotosintetik tanaman sehingga luas daun yang tercermin dari ILD penting diperhatikan. Luas daun mencerminkan luas bagian yang melakukukan fotosintesis, sedangkan ILD mencerminkan besarnya intersepso cahaya oleh tanaman. Meskipun bagian batang juga ikut mengintersepsi cahaya, tetapi lebih aktivitas lebih efektif terjadi pada daun. ILD meningkat dengan meningkatnya intensitas cahaya sampai batas optimum tanaman mengintersepsi cahaya. Tabel 2 menunjukkan bahwa sampai minggu ke 8 masih diperlihatkan peningkatan ILD. Pada kedelai dapat diperoleh ILD 0,30 sampai 7,37 dari kanopi dewasa (Scott dan Batchelor, 1979). Setelah ILD mencapai maksimum, kemudian akan menurun dengan cepat karena daun-daun bagian bawah dekat tanah menua selama pengisian biji.
Nisbah Luas Daun (NLD) mencerminkan luas daun tiap satuan luas daun, ternyata pada tanaman kedelai semakin menurun dengan meningkatnya umur tanaman (Tabel 2). Dengan meningkatnya umur tanaman ILD juga meningkat, tanaman semakin rimbun dan terlihat rapat. Menurut hukum Beer dengan meningkatnya ILD intensitas cahaya dalam tajuk tanaman juga makin berkurang. Daun tanaman yang kekurangan cahaya cenderung lebih luas tetapi lebih tipis (Wilsie, 1962), sehingga luas daun per satuan berat daun semakin rendah.
Nisbah Berat Daun (NBD) juga menunjukkan penurunan sampai minggu ke 7, yang berarti bahwa akumulasi bahan kering tidak hanya pada daun, tetapi juga ditranslokasikan pada bagian lain yaitu pada bagian batang dan akar. Akumulasi bahan kering pada bagian batang dan akar juga diperlukan untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Perkembangan perakaran yang baik diperlukan seiring dengan pertumbuhan tanaman, untuk pengambilan hara dan air dari dalam tanah lebih banyak. NBD yang besar menunjukkan bagian yang aktif berfotosintesis yang masih besar. NBD yang lebih besar menunjukkan fase vegetatif yang lebih panjang.
Tabel 3. Hasil Analisis Tumbuh : Laju Asimilasi Neto (LAN), Laju Pertanaman (LTP) dan Laju Tumbuh Relatif (LTR) Tanaman Kedelai.
Pengamatan
Minggu Ke LAN
(g / m2) LTP
(g / m2) LTR
(g / g)
3 – 4 31,51 51,36 2,26
4 – 5 48,24 109,99 0,94
5 – 6 11,57 33,44 0,23
6 – 7 13,42 46,57 0,25
7 - 8 25,90 104,38 0,36

Berdasarkan Tabel 3 dapat diketahui bahwa LAN, LTP dan LTR terlihat berfluktuasi dari minggu ke minggu pengamatan. LAN dan LTP meningkat dari minggu 3-4 ke 4-5 tetapi kemudian menunjukkan penurunan sampai minggu 6-7, kemudian meningkat lagi pada minggu 7-8. LTR kedelai menunjukkan pola yang konsisten, yaitu menunjukkan penurunan dari minggu 3-4 sampai 7-8. Rata-rata laju tumbuh sampai minggu ke 8 kedelai yang tercermin dari LAN, LTP dan LTR berturut-turut adalah 3,73 g/m2/hari, 9,88 g/m2/hari dan 0,12 g/g/hari. Nilai-nilai ini masuk dalam kisaran yang diperlihatkan oleh Scott dan Batchalor (1979), bahwa LTP berkisar antara 1,33-8,50 g/m2/hari, niali LTP berkisar antara 4,01-18,28 g/m2/hari, sedangkan LTR berkisar antara 0,011 – 0355 g/g/hari.