ANALISIS INDIVIDU TANAMAN: Pembagian Biomassa (Part 1. Koefisien Biomassa)

Apabila data pengamatan,  baik hasil dari suatu survei maupun percobaan telah diperoleh dan perbedaan hasil atau produk tanaman dijumpai diantara kondisi (perlakuan) tanaman yang  berbeda, maka pertanyaan pertama dapat timbul mengenai perbedaan hasil tersebut. Jawabannya dapat beragam, tetapi suatu jawaban yang sistematis dan kronologis dapat dimulai dari pertanyaan; apakah perbedaan tersebut disebabkan perbedaan pembagian produksi biomassa tanaman kepada bagian tanaman yang dipanen. Dengan demikian, alisis pertumbuhan tanaman, disesuaikan juga dengan tujuan yang dikemukakan di atas, akan diawali dengan analisis parameter pertumbuhan tanaman yang menggambarkan pembagian fotosintat atau biomassa tanaman di antara bagian yang dipanen (hasil ekonomis) dengan bagian lainnya.

Konsep ini didasarkan atas asumsi bahwa hasil tanaman tergantung pada produksi biomassa dan pembagian biomassa pada bagian yang dipanen. Suatu contoh analisis pembagian biomassa di antara bagian-bagian tanaman pada tanaman jagung, kedelai, padi dan gula bet (sugar beet) ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar distribusi bahan kering di antara bagian tanaman dan pada bidang vertikal, luas daun, dan kuanta cahaya pada beberapa jenis tanaman seperti yang ditunjukkan (Tanaka, 1983)

Jumlah biomassa yang dialokasikan ke masing-masing bagian tanaman disajikan pada bidang vertikal sesuai dengan distribusinya menurut ketinggian tanaman. Data tersebut disertai dengan informasi luas daun dan transmisi cahaya. Analisis demikian cukup menarik khususnya untuk mendapatkan gambaran morfologi tanaman, tetapi miskin informasi pembagian biomassa yang tegas sebagai faktor yang menentukan hasil. Analisis pembagian biomassa total kepada bagian yang dipanen merupakan yang paling banyak mendapat perhatian dan telah melahirkan suatu parameter yang sangat umum dikenal yaitu INDEKS PANEN (harvest index yang sering disingkat ). Ini dapat disamakan dengan Koefisien Pembagian Biomassa ( ), istilah yang lebih umum untuk tidak membatasi pembagian biomassa total hanya kepada bagian yang dipanen. Kedua parameter ini untuk pembagian biomassa total kepada bagian yang dipanen dapat memberikan hasil yang sama tergantung pada cara perhitungannya.

Indeks panen ( ) diajukan oleh Donald (1968) sebagai salah satu indikator sederhana dalam pengembangan tipe ideal (ideopyte) tanaman gandum yang tumbuh pada keadaan yang kompetitif pada lingkungan dengan ketersediaan dan unsur hara yang banyak. Ciri-ciri tipe ideal tanaman gandum tersebut adalah batang pendek dan kuat; daun kecil; tegak dan tidak banyak; malai yang besar dan tegak; bulir yang berjanggut panjang; dan batang tunggal. Parameter pertumbuhan ini banyak digunakan tidak terbatas pada aktivitas pemuliaan tapi juga dalam pengujian perlakuan. Tetapi perlu diingat indeks panen sering diperoleh dari hasil bagi antara hasil ekonomis dengan biomassa total tanaman yang dihasilkan selama pertumbuhan. Sementara pembentukkan hasil ekonomis seperti bagian generatif terjadi hanya pada fase tertentu yang dipertimbangkan dalam . Dengan cara perhitungan demikian, informasi yang terkandung dalam tentu berbeda dengan yang terkandung dalam . Perbedaan diantara kedua parameter ini akan dapat dilihat jelas pada uraian kuantitatif berikut ini.

Pendekatan sederhana pertama yang dapat dilakukan untuk mendapatkan penjabaran secara kuantitatif adalah bahwa tingkat alokasi biomassa kepada hasil ekonomis pada keadaan tertentu, misalnya tanaman serealia yang berada pada lingkungan tertentu dan dipanen pada umur yang relatif tetap, diasumsikan konstan. Sehingga hasil tanaman ditentukan hanya oleh produksi fotosintat atau "kapasitas sumber" (source capacity). Dengan perkataan lain, produksi fotosintat yang meningkat akan diikuti secara proporsional dengan peningkatan hasil seperti ditunjukkan persamaan berikut:

di mana adalah hasil ekonomis, produksi biomassa dan koefisien pembagian biomassa. Persamaan diferensial di atas perlu diintegralkan untuk mendapatkan hubungan dengan , dan integral dari persamaan tersebut pada batas dan , di mana dan adalah berat hasil ekonomis dan total tanaman pada suatu waktu tertentu, adalah

 

Karena yaitu berat pada saat (awal pembentukkan pembagian ) adalah nol, sementara pada saat pembentukkan awal tidaklah nol, maka hasil integrasi di atas adalah

Harga dapat ditafsirkan sebagai berat minimum yang diperlukan untuk membentuk bagian hasil seperti bagian generatif. Dengan perkataan lain, adalah biomassa tanaman minimum yang dibutuhkan tanaman untuk dapat membentuk hasil (hasil tidak akan terbentuk pada berat kering total tanaman di bawah tersebut). Persamaan di atas sesuai dengan kenyataan bahwa ada ukuran minimum untuk dapat membentuk hasil apakah bagian vegetatif (umbi) atau generatif (biji). Karena itu dapat bersifat konstan, sehingga persamaan di atas dapat disederhanakan dalam bentuk persamaan linier berikut.

Persamaan ini menunjukkan bahwa hasil ekonomis berbanding lurus dengan produksi biomassa total tanaman. Apabila kedua peubah tersebut menunjukkan hubungan linier seperti di atas, maka parameter dapat diperoleh dari lereng (slope) garis yang menghubungkan kedua peubah tersebut. Banyak hasil penelitian yang menunjukkan hubungan linier demikian. Bambang Guritno (1985) mendapatkan hubungan linier yang nyata di antara berat kering umbi dengan berat total tanaman ubikayu. Hubungan tersebut tidak tergantung pada bahan tanam (stek batang) apakah dari bagian pucuk, tengah, atau pangkal. Hal tersebut ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar Hubungan di antara berat kering umbi dengan berat kering total tanaman per satuan tanaman pada tanaman ubikayu var. Faroka. Data berasal dari tiga jenis bahan tanaman (stek pucuk, tengah dan pangkal batang) dari umur panen 3, 6, 9 & 12 bulan (Bambang Guritno. 1985)

Perbedaan berat umbi dan total tanaman yang digunakan untuk membuat hubungan tersebut diperoleh dari perbedaan umur panen, sehingga berat minimum yang diperoleh dari hasil persamaan berhubungan dengan umur tanaman yaitu kuantitas biomassa tanaman yang harus dicapai dalam pertumbuhannya sebelum dapat membentuk umbi. Dari hasil analisis regressi untuk masing-masing bagian batang yang digunakan sabagai bahan tanam (ditunjukkan seperti pada tabel di bawah ini), berat minimum dapat diperoleh dari nisbah konstanta dengan .

Tabel Harga parameter , dan dari hubungan berat kering umbi (peubah tergantung) dan berat kering total tanaman (peubah bebas) mengikuti persamaan dan . Catatan: (a) diperoleh dari Bambang Guritno (1985) dan (b) diperoleh dari hasil perhitungan.

Berat kering minimum untuk tanaman ubikayu berdasarkan hasil penelitian ini berkisar antara 82-89 g/tan. Ini berarti tanaman ubikayu membentuk umbi apabila telah mencapai fase pertumbuhan dengan berat kering total tanaman > 80 g/tan, dan kuantitas umbi kemudian ditentukan oleh kemampuan tanaman memproduksi bahan kering tidak tergantung pada asal bahan tanam.

.

Read More

METABOLISME

Metabolisme adalah proses penyusunan (Anabolisme) dan pembongkaran (Katabolisme) zat-zat dalam tubuh organisme. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani "metabole" yang artinya berubah. Metabolisme pada organisme merupakan reaksi-reaksi kimia, dan reaksi kimia dalam sel tersebut pasti melibatkan enzim (biokatalisator).

A. Enzim

Reaksi metabolisme merupakan reaksi enzimatis yang melibatkan enzim. 

Sifat-sifat enzim:

1. Merupakan protein
2. Biokatalisator, yaitu katalisator hidup yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak berubah setelah reaksi selesai
3. Mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi, yaitu energi awal yang diperlukan untuk memulai reaksi
4. Tidak mengubah keseimbangan reaksi
5. Bekerja sangat spesifik, yaitu satu substrat, satu enzim
6. Memiliki sisi aktif atau sisi katalitik, yaitu bagian enzim tempat substrat berkombinasi
7. Substrat "asing" yang berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut aktivator.

Faktor yang mempengaruhi kerja enzim:

1. Konsentrasi substrat
2. Konsentrasi enzim
3. Temperatur (Suhu)
4. Perubahan pH.

B. Respirasi Aerob dan Anaerob

Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup.

Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan atas:

1. Respirasi Aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan O2 bebas. Jadi O2 merupakan senyawa penerima hidrogen terakhir.
2. Respirasi Anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan O2 bebas. Jadi sebagai penerima hidrogen terakhir bukan O2 tetapi senyawa-senyawa tertentu seperti asam piruvat, asetaldehid.

Respirasi sel secara Aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu;

1. Glikolisis
• Berlangsung di sitoplasma
• Berlangsung secara anaerob
• Mengubah satu molekul glukosa (senyawa berkarbon 6) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa berkarbon 3)
• Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk tiap molekul glukosa.
2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
• Berlangsung pada matriks mitokondria
• Mengubah asam piruvat (senyawa berkarbon 3) menjadi Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2).
• Dihasilkan 1 NADH dan CO2 untuk setiap pengubahan molekul Asam piruvat menjadi Asetil-KoA.
3. Daur Krebs
• Berlangsung pada matriks mitokondria
• Mengubah Asetil-KoA (senyawa berkarbon 2) menjadi Karbon dioksida (senyawa berkarbon 1)
• Untuk setiap molekul senyawa Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH dan 3 NADH.
4. Rantai Transpor Elektron
• NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen
• Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH dan FADH yang dihasilkan pada proses glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat, dan Daur Krebs dilepaskan ke O2 (Sebagai senyawa penerima Hidrogen akhir), untuk membentuk H2O dengan melepaskan energi secara bertahap
• 1 molekul NADH akan melepaskan/menghasilkan 3 ATP, sedangkan 1 molekul FADH akan melepaskan/menghasilkan 2 ATP.

Skema Jumlah ATP yang dihasilkan dari oksidasi satu molekul glukosa pada respirasi aerob.

Tabel akumulasi ATP yang dihasilkan pada reaksi Aerob

Hasil	Glikolisis	Dekarboksilasi Oksidatif As. Piruvat	Daur Krebs	Transport Elektron
ATP	- 2 ATP 4 ATP		2 ATP	4 ATP
FADH2			2 FADH2 (4 ATP)	4 ATP
NADH2	2 NADH2 (6 ATP)	2 NADH2 (6 ATP)	6 NADH2 (18 ATP)	30 ATP
Jumlah	2 ATP 2 NADH2	2 NADH2	2 ATP 2 FADH2 6 NADH2	38 ATP

• Keterangan:

• 1 FADH2 = 2 ATP
• 1 NADH2 = 3 ATP
• Total ATP yang dihasilkan = 38 ATP

Pada respirasi Anaerob jalur yang ditempuh meliputi:

1. Glikolisis
2. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat).
• Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol adalah ragi. Reaksi keseluruhan fermentasi alkohol adalah:

                    

• Contoh organisme yang melakukan fermentasi asam laktat adalah bakteri asam asam susu, yang menyebabkan asamnya susu.

C. Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pembentukkan bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan cahaya dan kloroplas.
          

Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas dengan 2 tahap reaksi, yaitu:

1. Reaksi Terang
• Terjadi pada tilakoid (grana) kloroplas.
• Terjadi proses fotolisis air (penguraian air), sehingga dihasilakan O2. jadi O2 dihasilkan dari H2O
• Reaksi tergantung pada cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa ATP dan NADPH. 
•  
  
2. Reaksi Gelap
• Terjadi pada stroma kloroplas
• Reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang
• Menggunakan Daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas 3 bagian utama, yaitu:
• Karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBP (Ribolusa Bi Phosphat) membentuk 2 molekul APG (Asam Phospho Gliserate), dengan bantuan enzim karboksilase.
• Reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Phospho Gliserate Aldehide).
• Regenerasi adalah pembentukkan kembali RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 kembali, yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata.

D. Kemosintesis

Kemosintesis adalah proses asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia, dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organisme yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

Contoh kemosintesis:
1. Bakteri Nitrit: Nitrosomonas, Nitrosococcus

   

2. Bakteri Nitrat: Nitrobacter

   

3. Bakteri Belerang: Thiobacillus, Begiatoa


   

Read More