i

PENINGKATAN TOLERANSI PADI SAWAH DI TANAH SALIN MENGGUNAKAN ANTI OKSIDAN ASAM

ASKORBAT DAN PEMUPUKAN PK MELALUI DAUN

DISERTASI

Oleh

WAN ARFIANI BARUS NIM. 088104003

PROGRAM DOKTOR (S3) ILMU PERTANIAN

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016

ii

PENINGKATAN TOLERANSI PADI SAWAH DI TANAH SALIN MENGGUNAKAN ANTI OKSIDAN ASAM

ASKORBAT DAN PEMUPUKAN PK MELALUI DAUN

DISERTASI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Doktor dalam Program Doktor Ilmu Pertanian pada Program Pascasarjana Fakultas Pertanian Universitas

Sumatera Utara di bawah pimpinan Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Subilhar, Phd.

Dipertahankan di hadapan sidang Terbuka Senat Universitas Sumatera Utara pada tanggal 12 Januari 2016

Oleh

WAN ARFIANI BARUS NIM. 088104003

Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016

iii

iv

v

Diuji pada Ujian Disertasi Terbuka (Promosi Doktor) Tanggal : 12 Januari 2016 PANITIA PENGUJI DISERTASI

Pemimpin Sidang : Prof. Subhilhar, Phd. (Pj. Rektor USU)

Ketua : Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP. (Promotor) (USU) Anggota : Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS. (Co-Promotor) (USU) Dr. Ir. Chairani Hanum, MP. (Co-Promotor) (USU) Prof. Dr. Ir. J. A. Napitupulu, MSc. (Penguji Luar Komisi) (USU) Prof. Dr. Ir. Usman Nasution, MSc. (Penguji Luar Komisi) (UISU) Dr. Delvian, SP., MP. (Penguji Luar Komisi) (USU)

vi

PERNYATAAN

” Peningkatan Toleransi Padi Sawah Di Tanah Salin Menggunakan Anti Oksidan Asam Askorbat dan Pemupukan PK Melalui Daun”

Dengan ini penulis menyatakan bahwa disertasi ini sebagai syarat untuk

memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Doktor (S3) Ilmu Pertanian pada Program

Pascasarjana Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan

hasil karya penulis sendiri. Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada

bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan disertasi ini, telah

penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah dan etika

penulisan ilmiah.

Apabila di kemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian disertasi ini

bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya flagiat dalam bagian-bagian tertentu,

penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan

sanksi lainnya sesuai dengan peraturan perundangan yang berlaku.

Medan, Januari 2016

Penulis,

Wan Arfiani Barus

vii

SUMMARY

WAN ARFIANI BARUS. Increased of rice Tolerance by using ascorbic acid as antioxidant and Fertilization PK through leaves. Supervised by Abdul Rauf, Rosmayati and Chairani Hanum.

Efforts to develop thericeinsaline soilsalinityface obstacles. Riceisacerealthat is sensitive tosalinity. Production of riceinsalinelandis stillvery lowdue toosmotic stress, oxidativestressandiontoxicityandnutrient deficiencies. The level oftolerance tosalinityis influencedby genetic factorsandphysiologicalplant.This research aimsto increase rice productioninsalinelandthrough the use ofresistant ricegenotypessalinity, application ofascorbicacidandfertilizerPKthroughleaves.

Thisstudyconsistedoftwophases. The purpose of the phase study was to evaluate the yield potential and adaptation of some varieties of rice in saline soil based on vegetatif response, generative, physiology and yield components and yield responses. The research was conducted in Paluh Merbau, Tanjung Rejo village, Percut Sei Tuan District, Deli Serdang, North Sumatra, Indonesia, on April 2012 till January 2013. The study is arranged in a randomized block design (RAK) non-factorial with three replications. Ten varieties tested are Ciherang, IR 64, Dendang, Lambur, Batanghari, Banyuasin, Indragiri, IR 42, Inpara 10and Margasari.

Ten varieties have been tested based on the results of previous studies. The study in the nursery showed that the response of the eight varieties of rice that salinity significantly affect the potential for growth, germination and vigor index. Respons eight varieties due to salinity also showed significant effect on plant height, number of tillers, number of productive tillers, number of chlorophyll, leaf area, panicle length, density of stomata, the amount of grain contains per panicle, number of grain hollow per panicle, uptake K, uptake Na, the ratio K / Na, uptake of N, P uptake, the content of proline, leaf turgor pressure, vigor index. Heritability calculations also show the relationship between varieties with salinity for observation variables tested. The response of each variety varies depending on the nature of tolerance or sensitivity to salinity. Observations show that the growth and production of varieties Banyuasin (V6) has the best growth and production of the highest compared with other varieties.

The aim of the second phase was to determine the increase of tolerance and adaptation of some varieties of rice on saline soils by using anti-oxidants Ascorbic Acid and PK fertilization through leaves. The second phase is also implemented in the hamlet Paluh Merbau, Tanjung Rejo village, District Percut Sei Tuan, Deli Serdang, North Sumatra, Indonesia in May 2013 to the month of February 2014.

This research is compiled in the draft separate plots (RPPT) with three treatment factors and three replications. Treatment factor of the first varieties as the main plot, there are eight varieties used are Ciherang (V1), IR 64 (V2), Lambur (V4), Batang (V5), Banyuasin (V6), IR 42 (V8), Inpara 10 (V9) and Margasari (V10). All eight varieties have been based on the results of the first phase of research. The second factor is Fertilization PK as a subplot, consists of four (4) levels, namely : P0 = 0 mg/l, P1 = 50 mg/l, P2 = 100 mg/l and P3 = 150 mg/l. While the third factor is Ascorbic Acid with 4 levels, namely: A0 = 0 ppm, A1 = 500 ppm, A2 = 1000 ppm and A3 = 1500 ppm.

viii

The results showed that the salinity tolerant paddy rice varieties able to grow and produce better than susceptible varieties based characterization variables vegetative components, physiological components, generative components, yield and yield components. Banyuasin varieties are varieties that have the highest growth and production in saline soil. When compared with controls, the application of PK fertilizers through the leaves can increase the growth and production of paddy rice in saline soil with an increase in value for the variable component of vegetative physiological components, generative components, yield components and the results are due to the preservation of balance and nutrient availability. PK fertilizer applications through the leaves with a concentration of 150 mg / l (P3) gives the best results for all variables nearly observations.

Use of Ascorbic Acid application is able to assist paddy to grow and produce better in saline soil with vegetative component changes, physiological components, generative components, component results and outcomes associated with its role as an antioxidant to cope with oxidative stress caused by salinity. Application Ascorbic Acid with a concentration of 1500 ppm (A3) gives the best results for all variables nearly observations.

It can be concluded that the use of varieties with combined treatment Banyuasin PK fertilizers through the leaves and the application of ascorbic acid can increase the yield of paddy experiencing salinity in saline soil. Key words : Salinity, Tolerance, Ascorbic Acid, Foliar Fertilization, Rice

ix

RINGKASAN WAN ARFIANI BARUS. Peningkatan Toleransi Padi Sawah Di Tanah Salin Menggunakan Anti Oksidan Asam Askorbat dan Pemupukan PK Melalui Daun. Di bawah bimbingan Abdul Rauf, Rosmayati dan Chairani Hanum.

Upaya pengembangan padi di tanah salin menghadapi kendala cekaman salinitas. Padi adalah salah satu serealia yang peka terhadap cekaman salinitas. Produksi padi di lahan salin masih sangat rendah disebabkan cekaman osmotik, cekaman oksidatif,keracunan ion dan kekurangan hara. Tingkat toleransi terhadap cekaman salinitas dipengaruhi oleh faktor genetis dan fisiologis tanaman.Tujuan penelitian ini adalah meningkatkan produksi padi di lahan salin melalui penggunaan genotipa padi tahan cekaman salinitas, aplikasi asam askorbat dan pemberian pupuk PK melalui daun.

Penelitian ini terdiri dari dua tahap. Tahap pertama adalah untuk mengevaluasi potensi hasil dan adaptasi beberapa varietas padi sawah di tanah salin berdasarkan tanggapkomponenvegetatif,generatif, fisiologi, komponen hasil dan hasil dan tahap keduauntuk mengetahui peningkatan toleransi dan adaptasi beberapa varietas padi sawah di tanah salin dengan menggunakan anti oksidan Asam Askorbat dan pemupukan PK melalui daun.

Penelitian ini dilaksanakan di Dusun Paluh Merbau, Desa Tanjung Rejo, Kecamatan Percut Sei Tuan, Deli Serdang, Sumatera Utara, Indonesia, pada bulan April 2012 sampai Januari 2013 dan pada bulan Mei 2013 hingga Pebruari 2014. Penelitian ini disusun dalam Rancangan Acak Kelompok (RAK) non-faktorial dengan tiga ulangan. Sepuluh varietas yang dicobakan adalah Ciherang,IR 64, Dendang, Lambur, Batanghari, Banyuasin, Indragiri, IR 42, Inpara 10 dan Margasari di pesemaian, selanjutnya setelah pindah tanam terpilih delapan varietas. Delapan varietas ini dipilih berdasarkan hasil penapisan pada penelitian awal di pesemaian berdasarkan pengamatan visual “salt injury score”. Delapan varietas tersebut adalah Ciherang, IR 64, Lambur, Batanghari, Banyuasin, IR 42, Inpara 10 dan Margasari.

Sedangkan penelitian tahap kedua disusun dalamrancangan petak-petak terpisah (RPPT) dengan tiga faktor perlakuan dan tiga ulangan. Faktor perlakuan pertama adalah varietas sebagai petak utama, ada delapanvarietasyang digunakan yaituCiherang, IR 64, Lambur, Batanghari, Banyuasin, IR 42, Inpara 10 dan Margasari. Ke-delapan varietas ini dipilih berdasarkan hasil penelitian tahap pertama. Faktor kedua adalah Pemupukan PK sebagai anak petak, terdiri dari empat (4) taraf konsentrasi, yaitu : 0 mg/l, 50 mg/l, 100 mg/l dan 150 mg/l. Sedangkan Faktor yang ketiga adalah Asam Askorbat dengan 4 taraf konsentrasi yaitu : 0 ppm, 500 ppm, 1000 ppm dan 1500 ppm.

Hasil penelitian di pesemaian menunjukkan bahwa tanggap delapan varietas tersebut akibat cekaman salinitas nyata mempengaruhi potensi tumbuh, daya kecambah dan indeks vigor. Tanggap delapan varietas terhadap cekaman salinitas berbeda-beda berdasarkan analisis statistik untuk peubah tinggi tanaman, jumlah anakan, jumlah anakan produktif, jumlah klorofil, luas daun, panjang malai, kerapatan stomata, jumlah gabah berisi per malai, jumlah gabah hampa per malai, serapan K, serapan Na, rasio K/Na, serapan N, serapan P, kandungan prolin, tekanan turgor daun, indeks vigor.

Nilai heritabilitas untuk seluruh peubah amatan tinggi kecuali untuk peubah jumlah anakan total, jumlah klorofil, jumlah gabah berisi per malai dan tekanan turgor

x

bernilai sedang, yang menunjukkan hubungan yang erat antara varietas dengan cekaman salinitas untuk peubah pengamatanyang diuji. Respon masing-masing varietas bervariasi tergantung pada sifat toleransi atau sensitivitas terhadap cekaman salinitas. Hasil penapisan di lapangan menunjukkan bahwa pertumbuhan dan produktivitasvarietas Banyuasin lebih baik bila dibandingkan dengan varietas lainnya.

Hasil penelitian tahap duamenunjukkan bahwa varietas padi sawah toleran salinitas mampu tumbuh dan berproduksi lebih baik dibandingkan varietas peka berdasarkan karakterisasi peubah komponen vegetatif, komponen fisiologis, komponen generatif , komponen hasil dan hasil. Hasil analisis menunjukkan bahwa varietas Banyuasin merupakan varietas yang memiliki produktivitas tertinggi di tanah salin bila dibandingkan varietas lainnya. Bila dibandingkan dengan kontrol, tanaman yang diaplikasikan pupuk PK melalui daun pertumbuhan dan produktivitasnya lebih baik.Aplikasi pupuk PK dengan konsentrasi 150 mg/lmenghasilkan produktivitas tanaman yang lebih baik hampir untuk semua peubah amatan.

Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa penggunaan Asam Askorbat mampu membantu padi sawah untuk tumbuh dan berproduksi lebih baik di tanah salin dengan adanya perubahan komponen vegetatif, komponen fisiologis, komponen generatif,komponen hasil dan hasil terkait dengan perannya sebagai antioksidan untuk mengatasi stres oksidatif yang terjadi akibat cekaman salinitas. Aplikasi Asam Askorbat dengan konsentrasi 1500 ppm menunjukkan kecenderungan hasil terbaik hampir untuk semua peubah amatan.

Pemanfaatan varietas toleran yang di kombinasikan dengan aplikasi pupuk PK melalui daun dan pemberian asam askorbat secara eksogen dapat meningkatkan produktivitas dan toleransi padi sawah yang mengalami cekaman salinitas di tanah salin. Kata Kunci : Salinitas, Toleransi, Asam Askorbat, Pemupukan Melalui Daun, Padi

xi

KATA PENGANTAR

Penulis mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan berkah-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

disertasi ini.

Selama melakukan penelitian dan penulisan disertasi ini, Penulis banyak

memperoleh bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada :

1. Bapak Prof. Subhilhar, Ph.D, selaku Pejabat Rektor Universitas Sumatera

Utara.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS., selaku Dekan Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP., selaku Ketua Program Studi Doktor

Ilmu Pertanian dan juga sebagai Promotor.

4. Ibu Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS. dan Ibu Dr. Dra. Ir. Chairani Hanum, MP.,

selaku Co-Promotor.

5. Bapak Prof. Dr. Ir. J. A. Napitupulu, MSc., Bapak Prof. Dr. Ir. Usman

Nasution, MSc. dan Bapak Dr. Delvian, SP., MP., selaku penguji luar komisi.

6. Ibu Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP. , selaku Sekretaris Program Doktor Ilmu

Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

7. Ibu Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B., MSc., selaku Dosen Program Doktor

Ilmu Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

8. Bapak Dr. Tarmizi, SH., M.Hum, selaku Rektor Universitas Amir Hamzah,

atas dukungannya.

xii

9. Bapak Michael L. McKee, Phd. dan Ibu Nida Aksara McKee, Phd., atas

dukungan dan kesempatan mengikuti sandwich program di Auburn

University.

10. Kepala Laboratorium central Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara,

laboratorium Asian Agri dan RISPA.

11. Seluruh staf pengajar program Doktor Ilmu Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara.

12. Seluruh staf dan pegawai Pascasarjana dan program Doktor Ilmu Pertanian

Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

13. Rekan-rekan mahasiswa program Doktor Ilmu Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara, khususnya teman-teman seangkatan 2008, Ibu

Dr. Ir. Yaya Hasanah, MP., Ibu Ir. Haryati, MP., Ir. Jamidi, MP., Bapak Ir.

Bakhtiar Harun, MS., Ibu Rini Sulistyani, SP., MP. dan Alm Bapak Ir. M.

Hatta, MSc. atas dukungan dan bantuan yang telah diberikan selama penulis

menempuh pendidikan.

14. Rekan-rekan staf pengajar yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu,

khususnya Ibu Ir. T. Mazlina, MMA., Ibu Ir. Try Koryati, MP., Ibu Wiwik

Yunidawati, SP., MP., Ibu Marta A. Sihaloho, SP. MP. dan Bapak Eliakim

Purba, SP., MM., atas dukungan dan bantuan yang telah diberikan selama

penulis menempuh pendidikan.

15. Ananda Herti Hutajulu, SP, Fachrina Wibowo, SP., Hendrik, SP dan Hafiz,

SP. atas dukungan dan bantuan yang telah diberikan selama penulis

melaksanakan penelitian dan menyelesaikan pendidikan.

xiii

16. Suamiku tercinta Drs. Samsul Bahri, MSi. dan anak-anakku tersayang Hifdzul

Fikri, Ivan Fachrozi, Mochammad Fauzan Naufal dan Aqila Nur Fadhila yang

setia mendampingi dengan penuh kesabaran dan suka cita serta tetap

memberikan do’a dan semangat pada penulis untuk dapat menyelesaikan

pendidikan dan disertasi ini dengan baik.

17. Ayahanda tercinta H. Wan Zainal Arifin Barus, BA., dan seluruh keluarga

besar yang memberikan do’a, dukungan dan semangat untuk tetap menuntut

ilmu yang setinggi-tingginya.

Penulis menyadari disertasi ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari

sempurna. Harapan penulis semoga disertasi ini bermanfaat kepada seluruh pembaca.

Semoga kiranya Tuhan Yang Maha Esa memberkati kita semua. Amin.

Medan, Januari 2016

Penulis,

Wan Arfiani Barus

xiv

RIWAYAT HIDUP

WAN ARFIANI BARUS dilahirkan di Medan pada tanggal 6 Agustus 1968.

Ayah bernama H. Wan Zainal Arifin Barus, BA., dan Ibunda Dra. Hj. Habsyah Nasution

(Almarhumah). Penulis merupakan anak keempat dari empat bersaudara dan telah

menikah dengan Drs. Samsul Bahri, M.Si, serta mempunyai tiga orang putra dan satu

orang putri, yaitu : Hifdzul Fikri (1994), Ivan Fachrozi (1999), Mochammad Fauzan

Naufal (2004) dan Aqila Nur Fadhila (2006).

Penulis lulus Sekolah Dasar pada SD Negeri 060913 Medan tahun 1980, lulus

Sekolah Menengah Pertama pada SMP Negeri 5 Medan tahun 1983, lulus Sekolah

Menengah Atas pada SMA Negeri IX Medan tahun 1986, lulus Sarjana Pertanian tahun

1991 pada program studi Agronomi, Jurusan Budidaya Pertanian dan lulus Magister

Pertanian tahun 1999 dari Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Medan.

Pada tahun 1992, diterima sebagai staf pengajar Kopertis Wilayah I dpk pada

Fakultas Pertanian Universitas Amir Hamzah Medan. Saat ini penulis juga mengajar di

Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara, STIPAP dan Universitas

Muslim Nusantara Al-Washliyah, Medan.

Penulis mengikuti Pendidikan Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Fakultas

Pertanian Universitas Sumatera Utara sejak tahun 2008 dan tahun 2009 penulis mendapat

bantuan pendidikan ongoing Dikti selama 3 tahun dan selanjutnya biaya mandiri.

Selama menempuh pendidikan program Doktor penulis mendapat kesempatan

mengikuti sandwich program di Auburn University, Alabama, USA pada bulan

September 2011 hingga bulan Desember 2011.

xv

DAFTAR ISI

Halaman

SUMMARY …………………………………………………………………. i RINGKASAN ……………………………………………………………….. iii KATA PENGANTAR ………………………………………………….......... v RIWAYAT HIDUP ……………………………………………....................... viii DAFTAR ISI …………………………………………………………………. ix DAFTAR TABEL ……………………………………………………………. xiii DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………… xvi DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………….. xvii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang …………………………………………………... 1

1.2. Perumusan Masalah ……………………………………………... 5 1.1.Tujuan Penelitian ………………………………………………… 6 1.2.Manfaat Penelitian ……………………………………………….. 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8 2.1. Varietas Padi Toleran Salinitas …………………………………… 8 2.2. Cekaman Salinitas dan Pengaruhnya terhadap Tanaman …………. 14

2.3. Kondisi Tanaman pada Cekaman Salinitas………………………... 20 2.3.1. Karakteristik Morfologi Tanaman Di Tanah Salin …………. 20

2.3.2. KarakteristikFisiologis dan BiokimiaTanaman Di Tanah Salin ………………………………………………………… 20 2.4. Mekanisme Toleransi terhadap Cekaman Salinitas ……………….. 21 2.5. Ketersediaan Hara Posfor dan Kalium di Tanah Salin Serta

Aplikasinya Melalui Daun ………………………………………… 28 2.6. Metabolisme Asam Askorbat dalam Tanaman ……………………. 31

2.7. Peranan Asam Askorbat sebagai Antioksidan dalam Meningkatkan Toleransi Tanaman terhadap Cekaman Salinitas ………………….. 33 2.8. Kerangka Konseptual Penelitian …………………………………... 36

2.9. Hipotesis Penelitian ……………………………………………… 37 BAB III SELEKSI DAN ADAPTASI BEBERAPA VARIETAS PADI SAWAH DI TANAH SALIN ……………………………………….. 38

Abstrak ………………………………………………………………. 38 3.1. Pendahuluan ……………………………………………………….. 38

3.2. Hipotesis Penelitian ………………………………………………... 42 3.3. Tujuan Penelitian ………………………………………………….. 42 3.4. Bahan dan Metode …………………………………………………. 42 3.4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ……………………………..... 42 3.4.2. Bahan dan Alat ……………………………………………… 43 3.4.3. Metode Penelitian …………………………………………… 43 a. Model Linier ……………………………………………… 43

xvi

b. Pelaksanaan Penelitian ....................................................... 44 b. 1. Penentuan Lokasi Penelitian, Pengambilan Tanah dan

Analisis Tanah ............................................................ 44 b. 2. Persiapan dan Penyemaian Benih ............................... 45 b. 3. Pembuatan Plot Penelitian ......................................... 45 b. 4. Penanaman/Pindah Tanam ke Plot Penelitian ............ 45

3.4.4. Peubah Amatan …………………………………………….. 46 a. Pengamatan di Pesemaian ………………………………… 46

a. 1. Potensi Tumbuh Maksimum (PTM) (%)……………... 46 a. 2. Daya Berkecambah (%) ……………………………… 46

a. 3. Indeks vigor (%) ........................................................... 47 a. 4. Salt Injury Score ……………………………………... 47

b. Pengamatan Setelah Semaian ............................................... 48 b.1. Peubah Komponen Vegetatif ......................................... 48 b.1.1.Tinggi Tanaman (cm) …………………………... 48

b.1.2.Jumlah Anakan Total (Anakan) ……………….. 48 b.1.3. Luas Daun (cm2) ………………………………. 48 b.1.4. Luas Daun Bendera (cm2) ……………………… 48

b.2. Peubah Komponen Generatif ......................................... 49 b.2.1. Jumlah Anakan Produktif (Anakan) …………… 49

b.2.2. Panjang Malai (cm) ……………………………. 49 b.3. Peubah Komponen Fisiologi .......................................... 49 b.3.1. Jumlah Klorofil Daun (buah/mm2) …………….. 49 b.3.2. Kerapatan Stomata (Jumlah Stomata/mm2) ......... 49

b.3.3. Bobot Kering Brangkasan (g) .............................. 50 b.3.4. Serapan K ............................................................ 50

b.3.5. Serapan Na .......................................................... 50 b.3.6. Rasio K/Na .......................................................... 50

b.3.7. Serapan N ............................................................ 51 b.3.8. Serapan P ............................................................. 51 b.3.9. Status Air Tanaman ............................................. 52 b.3.10. Kandungan Prolin ……………………………... 53

b. 4. Peubah Komponen Hasil dan Hasil ................................ 53 b.4.1.Jumlah Gabah Berisi per Malai (butir) …………. 53

b.4.2. Jumlah Gabah Hampa per Malai ( butir) ……….. 53 b.4.3. Bobot Gabah per Rumpun (g) ………………….. 53

b.4.4.Bobot 1000 Butir (g) …………………………… 53 b. 5. Peubah Indeks Panen ....................................................... 53 b. 6. Peubah Heritabilitas ……………………………………. 54 b. 7. Analisis Korelasi ……………………………………….. 55 b. 8. Evaluasi “Salt Tolerance Criteria” …………………….. 55

3. 5. Hasil Penelitian ………………………………………………. 55 a. Seleksi di Pesemaian ……………………………………… 55 a. 1. Viabilitas dan Vigor Benih ………………………….. 55

a. 2. Skor Salt Injury ……………………………………… 56

xvii

b. Seleksi Di Lapangan ……………………………………….. 58 b. 1. Tanggap Komponen Vegetatif ………………………… 59 b. 2. Tanggap Komponen Fisiologi ………………………… 60 b. 3. Tanggap Komponen Generatif ………………………… 64 b. 4. Tanggap Komponen Hasil dan Hasil …………………... 66 c. Indeks Panen ............................................................................ 68 d. Heritabilitas …………………………………………………. 69 e. Analisis Korelasi Antar Karakter yang Diamati …………….. 70 f . Hasil Evaluasi “Salt Tolerance Criteria” ……………………. 71

3. 6. Pembahasan …………………………………………………….. 73 3.6.1. Potensi Tumbuh Maksimum, Daya Berkecambah dan Indeks Vigor …………………………………………….. 73 3.6.2. Skor “Salt Injury”………………………………………. 77 3.6.3. Tanggap Komponen Vegetatif dari Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas ……………………….. 78 3.6.4. Tanggap Komponen Fisiologi dari Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas ………………………… 88 3.6.5. Tanggap Komponen Generatif …………………………… 114 3.6.6. Tanggap Komponen Hasil dan Hasil Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas ………………….. 116 3.6.7. Indeks Panen Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin 118 3.6.8. Nilai Heritabilitas dari Peubah Amatan …………………… 119 3.6.9. Analisis Korelasi Antar Peubah Amatan ………………….. 121 3.6.10. Evaluasi “Salt Tolerance Criteria” ……………………… 122

3.7. Kesimpulan ………………………………………………………. 123

BAB IV PENGUJIAN PEMUPUKAN PK MELALUI DAUN DAN APLIKASI ASAM ASKORBAT UNTUK PENINGKATAN TOLERANSI PADI SAWAH TERHADAP CEKAMAN SALINITAS

Abstrak ………………………………………………………………... 124 4.1.Pendahuluan ……………………………………………………… 125

4.2. Hipotesis Penelitian ………………………………………………. 127 4.3. Tujuan Penelitian…………………………………………………. 127

4.4. Bahan dan Metode ………………………………………………... 127 4.4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ……………………………... 127 4.4.2. Bahan dan Alat …………………………………………….. 128 4.4.3. Metode Penelitian ………………………………………….. 128 a. Model Linier …………………………………………….. 128

b. Model Linier Analisis Data ............................................... 129 c. Pelaksanaan Penelitian ...................................................... 129

c.1. Pembuatan Plot Penelitian .......................................... 129 c.2. Pesemaian ................................................................... 129 c.3. Aplikasi Pupuk PK ..................................................... 130 c.4. Aplikasi Anti Oksidan (Asam Askorbat) .................... 130

xviii

4.4.4. Peubah Amatan ..................................................................... 130 a. Peubah Komponen Vegetatif ............................................ 130

a.1.Tinggi Tanaman (cm) ……………………………… 130 a. 2.Jumlah Anakan Total (Anakan) …………………… 131

a. 3. Luas Daun (cm2) …………………………………… 131 b. Peubah Komponen Fisiologi ............................................. 131

b. 1. Jumlah Klorofil Daun (buah/mm2) ………………… 131 b. 2. Status Air Tanaman ................................................... 131 b. 3. Bobot Kering Brangkasan (g).................................... 132

b. 4. Serapan K .................................................................. 132 b. 5. Serapan Na ................................................................ 133 b. 6. Rasio K/Na ................................................................ 133 b. 7. Serapan N .................................................................. 133 b. 8. Serapan P ................................................................... 134 b. 9. Kandungan Prolin ………………………………….. 134

c. Peubah Komponen Generatif ............................................. 135 c.1. Jumlah Anakan Produktif (Anakan) ………………... 135 c.2. Panjang Malai (cm) ………………………………… 135 c.3. Jumlah Malai (cm) …………………………………. 135

d. Peubah Komponen Hasil dan Hasil ................................... 135 d.1.Jumlah Gabah Berisi per Malai (butir) …………….. 135

d. 2. Jumlah Gabah Hampa per Malai ( butir) ………….. 135 d. 3. Bobot Gabah per Rumpun (g) …………………….. 135 d. 4. Bobot Gabah per Plot (g) …………………………. 136 d. 5.Bobot 1000 Butir (g) ……………………………... 136

4. 5. Hasil Penelitian …………………………………………………... 136 4.5.1. Tanggap Komponen Vegetatif …………………………..... 136

4.5.2. Tanggap Komponen Fisiologis …………………………… 140 4.5.3. Tanggap Komponen Generatif ……………………………. 150 4.5.4. Tanggap Komponen Hasil dan Hasil ……………………… 153 4.6. Pembahasan ……………………………………………………… 159 4.6.1. Tanggap Komponen Vegetatif …………………………… 159 4.6.2. Tanggap Komponen Fisiologi …………………………….. 162 4.6.3. Tanggap Komponen Generatif ……………………………. 175 4.6.4. Tanggap Komponen Hasil dan Hasil ……………………… 178

4.7. Kesimpulan ……………………………………………………….. 183 BAB V PEMBAHASAN UMUM …………………………………………….. 184 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 194 6.1. Kesimpulan ……………………………………………………….. 194 6.2. Saran ………………………………………………………………. 195 DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………….. 196 LAMPIRAN …………………………………………………………………… 211

xix

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

2.1. Pengaruh Tingkat Salinitas terhadap Tanaman..................................... 18

3.1. Skor Standard Evaluasi Visual Salt Injury pada Fase Bibit Padi ………. 47

3.2. Model Sidik Ragam dan Nilai Kuadrat Tengah untuk Nilai Heritabilitas 54 3.3. Potensi Tumbuh, Daya Berkecambah dan Indeks Vigor dari Sepuluh Varietas Padi Sawah ………………………………………………….. 56 3.4. Nilai “Salt Injury Score” dari Sepuluh Varietas Padi Sawah …………. 57

3.5. Tinggi Tanaman, Jumlah Anakan Total, Luas Daun dan Luas Daun Bendera Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin ………………… 59 3.6. Jumlah Klorofil, Kerapatan Stomata, Tekanan Turgor dan Bobot Kering Brangkasan Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin …………….. 61 3.7. Serapan K, Serapan Na, Rasio K/Na, Serapan N, Serapan P dan Kandungan Prolin Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin ……… 62 3.8. Jumlah Anakan Produktif dan Panjang Malai Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin …………………………………………………… 65 3.9. Jumlah Gabah Berisi per Malai, Jumlah Gabah Hampaper Malai, Bobot 1000 Butir dan Bobot Gabah per Rumpun ……………………………… 66 3.10. Indeks Panen dari Delapan Varietas Padi Sawah dibawah Cekaman Salinitas …………………………………………………………………. 68 3.11.Nilai Heritabilitas dari Peubah Amatan Akibat Cekaman Salinitas ……… 69

3.12. Skor Standard Evaluasi Visual Salt Injury pada Fase Vegetatif dan Generatif …………………………………………………………………. 72 3.13. Skoring Toleransi terhadap Cekaman Salinitas Berdasarkan Karakter Komponen Vegetatif, Generatif, Fisiologis dan Hasil ………………….. 72 4.1. Tinggi Tanaman (cm) Delapan Varietas Padi Sawah dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat Di Tanah Salin ……… 137

xx

4.2. Jumlah Anakan (Anakan) Total Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Melalui Daun dan Asam Askorbat… 138 4.3. Luas Daun (cm2) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………………… 139 4.4. Jumlah Klorofil (buah/mm2) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………… 141 4.5. Tekanan Turgor (Mpa) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………… 142 4.6. Bobot Kering Brangkasan (g) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat …... 143 4.7. Serapan K (me/100 mg) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin Akibat Aplikasi Asam Askorbat ………………………………………….. 144 4.8. Serapan Na (me/100 mg) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin Akibat Aplikasi Asam Askorbat …………………………………………… 145 4.9. Rasio K/Na (me/100 mg) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin Akibat Aplikasi Asam Askorbat …………………………………………… 146 4.10. Serapan N Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat…………………. 147 4.11. Serapan PDelapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ……………………………. 148 4.12. Kandungan Prolin Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin Akibat Aplikasi Asam Askorbat …………………………………………………. 149 4.13. Jumlah Anakan Produktif (Anakan) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat …………………………………………………………………. 150 4.14. Panjang Malai (cm) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………………… 151 4.15. Jumlah Malai (buah) Delapan Varietas Padi Sawah di TanahSalin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………… 153 4.16. Jumlah Gabah (Butir) Berisi Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat …. 154

xxi

4.17. Jumlah Gabah Hampa (Butir) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat … 155 4.18. Bobot Gabah per Rumpun (g) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat …. 156 4.19. Bobot Gabah per Plot (g) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………. 157 4.20. Bobot1000 Butir Gabah (g) Delapan Varietas Padi Sawah di Tanah Salin dengan Perlakuan Pupuk PK Lewat Daun dan Asam Askorbat ………... 159

xxii

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

2.1. Keragaan Tanaman Padi Toleran dan Peka Akibat Cekaman Salinitas (IRRI, 2008) .............................................................................................. 13 2.2. Morfologi Tanaman Padi yang Mengalami Cekaman Salinitas …………. 20 2.3. Mekanisme Stres Ion dan Osmotik Akibat Cekaman Salinitas ………….. 26

2.4. Skema Pembentukan Asam Askorbat …………………………………… 32

2.5. Struktur Kimia Asam Askorbat ………………………………………………… 32

3.1. Peta Lokasi Penelitian …………………………………………………... 43

3.2. Kecambah Abnormal Padi ………………………………………………. 47

3.3. Kondisi Fisik Bibit Padi yang Mengalami Cekaman Salinitas ………….. 58

4.1. ROS dan Mekanisme Pertahanan oleh Anti Oksidan ……………………. 181

xxiii

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

1. Bagan Percobaan Penelitian Tahap I ……………………………………… 211

2. Bagan Percobaan Penelitian Tahap II …………………………………….. 212

3. Hasil Analisis Tanah ……………………………………………………..... 213

4. Penentuan Dosis Pupuk ………………………………………………….. 214

5. Kriteria Kecambah Normal ………………………………………………... 215

6. Analisis Serapan K ………………………………………………………… 216

7. Analisis Serapan Na ……………………………………………………….. 217

8. Penetapan Kandungan Prolin Daun ……………………………………….. 218

9. Nilai F Hitung Potensi Tumbuh, Daya Kecambah dan Indeks Vigor Padi Sawah di Pesemaian ………………………………………………………. 219 10. Nilai F Hitung Komponen Vegetatif Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas ………………………………………………………… 219 11. Nilai F Hitung Komponen Fisiologi Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas …………………………………………………………. 220 12. Nilai F Hitung Komponen Generatif Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas …………………………………………………………. 220 13. Nilai F Hitung Komponen Hasil dan Hasil Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas …………………………………………………. 221

14. Nilai F Hitung Indeks Panen Delapan Varietas Padi Sawah Akibat Cekaman Salinitas ………………………………………………………… 221

15. Korelasi Antar Peubah Penelitian Tahap I ………………………………... 222 16. Nilai F Hitung Komponen Vegetatif Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin Akibat Perlakuan Pupuk PK Melalui Daun dan Pemberian Asam Askorbat Eksogen ………………………………………………………….. 223 17. Nilai F hitung Komponen Fisiologis Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin Akibat Perlakuan Pupuk PK Melalui Daun dan Pemberian Asam Askorbat Eksogen …………………………………………………………… 224

xxiv

18. Nilai F Hitung Komponen Generatif Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin Akibat Perlakuan Pupuk PK Melalui Daun dan Pemberian Asam Askorbat Eksogen …………………………………………………………… 225 19. Nilai F Hitung Komponen Hasil dan Hasil Delapan Varietas Padi Sawah Di Tanah Salin Akibat Perlakuan Pupuk PK Melalui Daun dan Pemberian Asam Askorbat Eksogen ……………………………………………………………. 226 20. Deskripsi Varietas Padi ……………………………………………………….. 227 21. Publikasi Jurnal Internasional ….. ……………………………………………. 235 22. Sertifikat Sandwich-Like Program ……………………………………………. 242