Selection of hybrid rice to drought for development in rainfed lowland
i
SELEKSI PADI HIBRIDA TERHADAP KEKERINGAN
UNTUK PENGEMBANGAN DI LAHAN
SAWAH TADAH HUJAN
LA ODE AFA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
i
ii
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul “Seleksi Padi
Hibrida terhadap Kekeringan untuk Pengembangan di Lahan Sawah Tadah
Hujan” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor,
Januari 2013
La Ode Afa
NRP. A262090011
iii
iv
ABSTRACT
LA ODE AFA. Selection of Hybrid Rice to Drought for Development in Rainfed
Lowland. Under supervision of: BAMBANG S. PURWOKO as chairman,
AHMAD JUNAEDI, OTENG HARIDJAJA and ISWARI S DEWI as members of
the advisory committee.
The objective of the research was to determine method and character for
early selection of rice to drought and to obtain drought tolerant hybrid rice
genotypes to be used further in rainfed lowland. Experiments were conducted
from April 2011 until July 2012 at Seed Science and Technology Laboratory, IPB
and BB Biogen greenhouse Cimanggu, Bogor, at Babakan Experiment Station,
IPB, Bogor, and at irrigated lowland, Cikembar, Sukabumi, and rainfed lowland,
Gantar, Indramayu. The study consisted of seven experiments. The results showed
that: (1) Polyethylene glycol (PEG) 6000 could detect and differentiate the
response of hybrid rice genotypes to drought stress in both germination and
seedling stage. The use of 25% PEG 6000 in the seedling stage could detect early
hybrid rice genotypes tolerant to drought and have a compatibility with grouping
of genotypes tolerant to drought based on yield criteria in the field. Variables of
root dry weight, shoot dry weight and leaf dryness score were to detect hybrid rice
genotypes tolerant to drought at seedling stage. (2) Genotypes BI485A/BP12,
BI485A/BP15 and BI559A/BP15 under drought stress conditions decreased root
length less (17.6 - 26.9 percent) than the IR64, the sensitive check variety (33.6
percent). Their grain weight, harvest index and grain yield (2.82, 2.58 and 2.72
ton ha-1) were higher than other genotypes. Moreover they were earlier to harvest,
shorter in grain filling period and had sensitivity index to drought ≤ 0.50. Hybrid
genotype tolerant to drought i.e BI599/BP15 under drought stress conditions had
less stomatal density, maintained higher leaf relative water content, and contained
non-structural carbohydrates in stem, sheath and leaf less than other genotypes.
Genotypes BI485A/BP12, BI485A/BP15 and BI559A/BP15 were tolerant to
drought and potentially could be developed for rainfed lowland; (3) The yield of
these genotypes under irrigated lowland were not significantly different from
those of Ciherang and Hipa 7 (i.e. 5.63, 6.87 and 6.30 ton grain ha-1, respectively).
BI599A/BP15 genotypes under severe drought at rainfed lowland yielded 0.90 ton
grain ha-1, whereas Hipa 7 and Limboto reached 0.34 and 0.29 ton grain ha-1,
respectively.
Keywords: drought, early selection, hybrid rice, polyethylene glycol, rainfed
lowland
v
vi
RINGKASAN
LA ODE AFA. Seleksi Padi Hibrida terhadap Kekeringan untuk Pengembangan
di Lahan Sawah Tadah Hujan. Dibimbing oleh BAMBANG S. PURWOKO
sebagai ketua, AHMAD JUNAEDI, OTENG HARIDJAJA dan ISWARI S.
DEWI sebagai anggota komisi pembimbing.
Salah satu masalah yang dihadapi dalam peningkatan produksi beras
nasional adalah meningkatnya alih fungsi lahan subur dan produktif. Peningkatan
produksi dapat diarahkan ke lahan sawah tadah hujan. Di lahan sawah tadah
hujan, kekeringan terjadi hampir setiap tahun akibat jumlah curah hujan yang
rendah dan pendeknya musim hujan. Padi hibrida diharapkan tetap menunjukkan
hasil yang lebih baik pada kondisi kekeringan dibanding varietas unggul inbrida.
Salah satu strategi yang dapat dilakukan adalah pengembangan genotipe padi
hibrida toleran cekaman kekeringan dengan potensi hasil tinggi dan berumur
genjah. Genotipe tersebut diperoleh melalui serangkaian tahapan seleksi. Seleksi
terhadap bahan genetik dalam jumlah besar, membutuhkan banyak biaya, tenaga
dan waktu, oleh karena itu, perlu didukung metode seleksi yang efektif dan
efisien.
Penelitian bertujuan untuk mengevaluasi metode dan peubah dalam seleksi
dini untuk mendapatkan genotipe padi hibrida toleran cekaman kekeringan.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen
Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, IPB dan di rumah kaca Balai
Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik
Pertanian (BB Biogen), Cimanggu, Bogor, pada bulan April 2011 sampai Januari
2012. Sebanyak empat set percobaan telah dilakukan. Percobaan pertama yaitu
penentuan konsentrasi polietilen glikol (PEG) 6000 yang memberikan cekaman
kekeringan. Percobaan menggunakan rancangan acak lengkap, 3 ulangan.
Perlakuan terdiri atas berbagai konsentrasi PEG 6000 yaitu 0% (tanpa PEG 6000),
5%, 10%, 15%, 20%, 25% dan 30%. Aplikasi perlakuan dilakukan dua tahap.
Perlakuan tahap pertama, menggunakan konsentrasi 0%, 5%, 10%, 15%, 20% dan
25% yang dicobakan pada varietas Situ Bagendit, Limboto, IR64 dan Inpari 10.
Perlakuan tahap ke dua menggunakan konsentrasi 0%, 20%, 25% dan 30% yang
dicobakan pada varietas Limboto, IR64 dan Maro. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa larutan PEG 6000 konsentrasi 25% atau setara 0.99 MPa yang
diaplikasikan pada kecambah saat muncul radikel, merupakan konsentrasi yang
cukup efektif untuk menduga toleransi padi secara dini terhadap cekaman
kekeringan. Percobaan ke dua yaitu pengujian dengan 25% larutan PEG 6000
pada fase perkecambahan. Percobaan menggunakan rancangan split plot, 3
ulangan. Petak utama adalah perlakuan PEG 6000 yang terdiri atas tanpa PEG
6000 dan larutan PEG 6000 konsentrasi 25%. Anak petak adalah genotipe/varietas
yang terdiri atas BI485A/BP3, BI485A/BP5, BI485A/BP10, BI485A/BP12,
BI485A/BP15, BI599A/BP5, BI599A/BP15, BI665A/BP6, varietas Maro, Hipa 8,
IR-64 (cek peka kekeringan), Limboto (cek toleran kekeringan). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa metode ini dapat mengelompokkan genotipe BI485A/BP15,
BI559A/BP15 dan varietas Hipa 8 toleran kekeringan berdasarkan karakter
panjang akar, bobot kering akar dan bobot kering kecambah. Percobaan ke tiga
yaitu pengujian dengan 25% larutan PEG 6000 dalam kultur hara pada fase bibit.
vii
Rancangan percobaan sama dengan percobaan ke dua. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa metode ini dapat mengelompokkan genotipe BI485A/BP10,
BI485A/BP12, BI485A/BP15, BI559A/BP15 dan varietas Maro toleran
kekeringan berdasarkan karakter bobot kering akar, bobot kering tajuk dan skor
tingkat kekeringan daun. Percobaan ke empat yaitu pengujian dengan perlakuan
cekaman kekeringan di pot. Percobaan menggunakan rancangan split plot, 3
ulangan. Petak utama adalah perlakuan cekaman kekeringan yang terdiri atas
tanpa cekaman kekeringan dan cekaman kekeringan 60% kapasitas lapangan.
Anak petak adalah 12 genotipe/varietas (sama dengan percobaan ke dua dan ke
tiga). Hasil penelitian menunjukkan bahwa berdasarkan kriteria hasil di pot,
genotipe BI485A/BP5, BI485A/BP10, BI485A/BP12, BI485A/BP15 dan
BI559A/BP15 dikelompokkan toleran kekeringan.
Penelitian ke lima bertujuan mengetahui respon agronomi, morfologi dan
fisiologi genotipe padi hibrida terhadap simulasi cekaman kekeringan di lahan
sawah dan mendapatkan genotipe hibrida yang berpotensi dikembangkan di lahan
sawah tadah hujan telah dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Riset Padi
Babakan, University Farm IPB, Bogor, pada bulan Desember 2011 sampai Maret
2012. Penelitian menggunakan rancangan split plot, 3 ulangan. Petak utama
adalah perlakuan cekaman kekeringan yang terdiri atas tanpa cekaman kekeringan
dan cekaman kekeringan pada akhir fase vegetatif hingga dua minggu setelah
antesis. Anak petak adalah genotipe/varietas terdiri atas genotipe BI485A/BP3,
BI485A/BP5, BI485A/BP10, BI485A/BP12, BI485A/BP15, BI599A/BP5,
BI599A/BP15, BI665A/BP6, varietas Maro, Hipa 6, Hipa 7, Hipa 8, IR-64 dan
Limboto. Hasil penelitian menunjukkan bahwa genotipe BI485A/BP12,
BI485A/BP15 dan BI559A/BP15 pada kondisi cekaman kekeringan mengalami
penurunan panjang akar relatif kecil (17.6 – 26.9 persen) dibanding dengan
varietas cek peka IR64 (33.6 persen), menghasilkan bobot gabah per rumpun,
indeks panen dan daya hasil gabah per hektar (masing-masing sebesar 2.82, 2.58
dan 2.72 ton ha-1) yang lebih tinggi dibanding dengan genotipe lainnya. Selain itu
ketiga genotipe memiliki umur panen lebih cepat, periode pengisian biji yang
pendek dan memiliki indeks kepekaan terhadap kekeringan ≤0.50. Genotipe
toleran kekeringan (BI599/BP15) pada kondisi cekaman kekeringan memiliki
kerapatan stomata yang lebih rendah, tetap mempertahankan kadar air relatif daun
yang tinggi serta memiliki kandungan karbohidrat non struktural pada batang,
pelepah dan daun yang lebih rendah dibanding kontrol. Genotipe BI485A/BP12,
BI485A/BP15 dan BI559A/BP15 merupakan genotipe toleran kekeringan dan
potensial dikembangkan di lahan sawah tadah hujan.
Penelitian ke enam dan ke tujuh bertujuan mengetahui daya hasil
pendahuluan genotipe padi hibrida toleran kekeringan di lahan sawah irigasi dan
saat mengalami kekeringan di lahan sawah tadah hujan. Penelitian ini dilakukan:
(i) di lahan sawah irigasi Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi, pada
bulan November 2011 sampai Februari 2012 dan (ii) di lahan sawah tadah hujan
Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Indramayu, pada bulan April sampai Juli 2012.
Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok, 3 ulangan.Percobaan di lahan
sawah irigasi menggunakan 8 genotipe padi hibrida (BI485A/BP3, BI485A/BP5,
BI485A/BP10,BI485A/BP12, BI485A/BP15, BI599A/BP5, BI599A/BP15 dan
BI665A/BP6) dan 2 varietas cek (Hipa 7 dan Ciherang). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa genotipe BI485A/BP12, BI485A/BP15 dan BI559A/BP15
viii
memiliki daya hasil menyamai varietas unggul Ciherang yaitu berturut-turut
masing-masing 5.63, 6.87 dan 6.30 ton gabah ha-1. Percobaan di lahan sawah
tadah hujan menggunakan 4 genotipe hibrida (BI485A/BP3, BI485A/BP12,
BI485A/BP15 dan BI599A/BP15) dan 3 varietas cek (Hipa 7, IR64 dan
Limboto). Genotipe BI599A/BP15 pada tingkat kekeringan parah mampu
menghasilkan gabah 0.90 ton ha-1, sedangkan Hipa 7 (varietas hibrida yang sudah
dilepas untuk lahan sawah tadah hujan) dan Limboto (varietas cek toleran
kekeringan) hanya menghasilkan masing-masing 0.34 dan 0.29 ton ha-1.
Berdasarkan hasil 7 set percobaan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa
PEG 6 000 konsentrasi 25% pada fase bibit dapat digunakan untuk mendeteksi
secara dini padi hibrida/inbrida toleran kekeringan. Peubah bobot kering akar,
bobot kering tajuk dan tingkat kekeringan daun merupakan karakter untuk
pendugaan padi hibrida/inbrida toleran kekeringan pada fase bibit. Genotipe
BI485A/BP12, BI485A/BP15 dan BI559A/BP15 pada kondisi cekaman
kekeringan mengalami penurunan panjang akar relatif kecil, daya hasil gabah per
hektar yang lebih tinggi serta indeks kepekaan terhadap kekeringan ≤0.50.
Genotipe toleran kekeringan (BI599/BP15) pada kondisi cekaman kekeringan
memiliki kerapatan stomata yang lebih rendah, tetap mempertahankan kadar air
relatif daun yang tinggi serta kandungan karbohidrat non struktural yang lebih
rendah pada batang, pelepah dan daun dibanding genotipe/varietas yang peka.
Genotipe ini toleran kekeringan dan potensial dikembangkan di lahan sawah tadah
hujan. Genotipe BI599A/BP15 yang diuji di lahan sawah tadah hujan pada tingkat
kekeringan parah mampu menghasilkan gabah 0.90 ton ha-1, sedangkan Hipa 7
dan Limboto hanya menghasilkan masing-masing 0.34 dan 0.29 ton ha-1.
Kata kunci: kekeringan, padi hibrida, polietilen glikol, sawah tadah hujan, seleksi
dini
ix
x
©Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor tahun 2013
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya tulis ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik
atau tinjauan suatu masalah. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang
wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
xi
xii
SELEKSI PADI HIBRIDA TERHADAP KEKERINGAN
UNTUK PENGEMBANGAN DI LAHAN
SAWAH TADAH HUJAN
LA ODE AFA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada Mayor Agronomi dan Hortikultura
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
xiii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Iskandar Lubis, M.S.
(Staf pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Desta Wirnas, SP., M.Si.
(Staf pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, M.S.
(Staf pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Suwarno
(Staf peneliti Balai Besar Penelitian Padi Muara,
Bogor)
xiv
Judul Disertasi
: Seleksi Padi Hibrida terhadap Kekeringan untuk
Pengembangan di Lahan Sawah Tadah Hujan
Nama
: La Ode Afa
NIM
: A262090011
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc.
Ketua
Dr. Ir. Ahmad Junaedi, M.Si.
Anggota
Dr. Ir. Oteng Haridjaja, M.Sc.
Anggota
Dr. Ir. Iswari S. Dewi
Anggota
Mengetahui
Ketua Mayor Agronomi dan Hortikultura
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, M.S.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.
Tanggal Ujian : 19 Desember 2012
Tanggal Lulus :
xv
xvi
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahuwataa’la atas
segala Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian
dan penulisan disertasi yang berjudul ‘Seleksi Padi Hibrida terhadap Kekeringan
untuk Pengembangan di Lahan Sawah Tadah Hujan’.
Disertasi ini membahas serangkaian penelitian yang terdiri atas beberapa
topik yaitu: (1) Penentuan konsentrasi larutan
PEG 6000 yang memberikan
cekaman kekeringan, (2) Pengujian dengan 25% PEG 6000 pada fase
perkecambahan, (3) Pengujian dengan 25% PEG 6000 dalam kultur hara pada
fase bibit, (4) Pengujian dengan perlakuan cekaman kekeringan di pot,
(5) Respon agronomi, morfologi dan fisiologi padi hibrida terhadap cekaman
kekeringan di lahan sawah, (6) Uji daya hasil pendahuluan padi hibrida toleran
cekaman kekeringan di lahan sawah irigasi dan (7) Uji daya hasil pendahuluan
padi hibrida toleran cekaman kekeringan di lahan sawah tadah hujan. Satu topik
penelitian telah dipublikasikan pada Jurnal Agrivigor vol. 11(2):293-300, MeiAgustus 2012 berjudul “Pendugaan Toleransi Padi Hibrida terhadap Kekeringan
dengan Polyetilen Glikol (PEG) 6000”, dan sebagian paper sudah dipresentasikan
pada: (1) Kongres dan Simposium ISSAAS, pada tanggal 7-10 November 2011 di
IPB ICC dan Kampus IPB, Bogor, Indonesia, berjudul ”Selection of Drought
Tolerance of Hybrid Rice Using Polyethylene Glycol (PEG 6000)”, (2) Seminar
Nasional PERIPI pada Tanggal 6-7 November 2012 di IPB ICC, Bogor,
Indonesia, berjudul “Uji Daya Hasil Pendahuluan Genotipe Padi Hibrida Toleran
Kekeringan” dan (3) Kongres dan Simposium ISSAAS, pada tanggal 13-16
November 2012 di Bicol University, Legazpi City, the Phillippines, berjudul
”Drought Simulation Effect on Physiology and Agronomy of New Rice Hybrids”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya penulis
sampaikan kepada: (1) Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc selaku ketua
Komisi Pembimbing, yang telah banyak meluangkan waktu tanpa kenal lelah
memberikan motivasi dan masukan dalam penelitian dan penyelesaian disertasi
ini. Dari beliau penulis belajar tentang bagaimana merangkai sebuah penelitian
yang komprehensif, secara sistematis dan terukur. Beliau mengajarkan banyak hal
tentang prinsip kehati-hatian, konsistensi, ketekunan dan kesabaran terhadap
xvii
segala sesuatu untuk sebuah pencapaian yang maksimal. Beliau pula tak bosanbosannya selalu mengingatkan kepada penulis untuk segera menyelesaikan studi
tepat waktu; (2) Dr. Ir. Ahmad Junaedi, M.Si selaku anggota Komisi Pembimbing.
Dari beliau penulis mendapatkan ide-ide pembanding dan konstruktif terkait
penelitian dan penyusunan disertasi ini; (3) Dr. Ir. Oteng Haridjaja, M.Sc selaku
anggota Komisi Pembimbing. Dari beliau penulis mendapatkan tentang
pemahaman logika berpikir yang benar, ketegasan dan disiplin; dan (4) Dr. Ir.
Iswari S. Dewi juga selaku anggota Komisi Pembimbing, atas saran dan ide dalam
penelitian disertasi ini. Dari beliau penulis mendapatkan bagaimana memaknai
sebuah ide sehingga menjadi lebih bernilai, cara berpikir yang sistematis dan
terstruktur. Dengan kecerdasan, keikhlasan, kesabaran dan keluasan wawasan
ilmu pengetahuan mereka telah membuka cakrawala berpikir penulis dan
memberi sumbangan pemikiran yang amat berharga pada penelitian ini. Semoga
sumbangsih yang besar ini menjadi ilmu yang bermanfaat dengan amal jariah
yang tak terhingga.
Terima kasih kepada Dr. Ir. Iskandar Lubis, M.S dan Dr. Desta Wirnas, SP.,
M.Si selaku penguji luar komisi pada ujian tertutup, Prof. Dr. Ir. Munif
Ghulamahdi, M.S selaku Ketua Mayor Agronomi dan Hortikultura dan sebagai
penguji luar komisi pada ujian terbuka, dan Prof. Dr. Dadang, M.Sc selaku Wakil
Dekan Fakultas Pertanian atas semua saran dan koreksi yang konstruktif. Terima
kasih pula kepada Dr. Suwarno selaku penguji luar komisi pada ujian terbuka, Dr.
Ir. Maya Melati, M.Sc selaku sekretaris Mayor Agronomi dan Hortikultura dan
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr. selaku Dekan Pasca Sarjana IPB atas semua saran
dan koreksi yang konstruktif.
Penghargaan dan ucapan terima kasih penulis sampaikan juga kepada
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan,
RI yang telah memberikan beasiswa BPPS, Rektor Universitas Haluoleo yang
telah memberikan izin belajar. Kepada Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana,
Dekan Fakultas Pertanian, Ketua Program Studi dan staf pengajar pada Mayor
Agronomi dan Hortikultura IPB penulis menyampaikan penghargaan tinggi telah
menerima penulis melanjutkan studi S3. Penulis menyampaikan terima kasih
kepada Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Kementerian Pertanian
xviii
atas pendanaan penelitian melalui hibah KKP3T (Prof. Dr. Ir. Bambang S.
Purwoko, M.Sc sebagai ketua peneliti). Kepada kepala dan staf Laboratorium
Ilmu dan Teknologi Benih Departemen AGH, IPB atas izin dan bantuannya
sehingga penelitian topik 1 dan 2 terlaksana. Kepada kepala Balai BB Biogen,
Cimanggu dan staf
rumah kaca, disampaikan terima kasih atas izin dan
bantuannya sehingga penelitian topik 3 dan 4 terlaksana. Terima kasih penulis
sampaikan kepada kepala KP Laboratorium Lapangan Riset Padi Babakan,
University Farm, IPB yang telah memberikan izin dan membantu pada penelitian
topik 5. Percobaan uji daya hasil pendahuluan (UDHP) di lapangan sangat
terbantu oleh Bapak Nurjani di Cikembar, Sukabumi dan Bapak Warlim di
Gantar, Indramayu. Penulis menyampaikan apresiasi atas terselesaikannya
percobaan 6 dan 7. Penghargaan tinggi kepada Bapak Ir. H. Sutono M.Si atas
peminjaman alat pengukur kadar air tanah (TRIME-TDR) dan kepada Bapak
Iman dan saudara Joni atas bantuannya selama penelitian. Kepada rekan-rekan
mahasiswa pascasarjana AGH terutama AGH 2009 juga disampaikan apresiasi
atas kebersamaan dan motivasinya selama studi. Tak lupa diucapkan apresiasi
pula pada Forum Mahasiswa Sultra di Bogor atas kebersamaan dan motivasi
selama studi.
Kepada kedua orang tua Almarhum L. Waho dan Almarhumah Wa Ode
Kaiya, yang telah memotivasi ananda untuk studi setinggi-tingginya, terima kasih
disampaikan atas segala curahan kasih dan sayangnya yang tiada batas, Allah
SWT telah memberikan tempat yang layak di sisi-Nya. Terima kasih disampaikan
pula kepada Paman La Ode Undalo sekeluarga, La Ode Tuna, B.Sc sekeluarga,
almarhum H. La Ode Takimu, atas dukungan moril maupun materil selama ini.
Kepada Ir. La Ode Faimu sekeluarga dan Adikku Wa Ode Sitti Marsinah beserta
ponakan, Bapak dan Ibu Mertua Drs. Asrul Tawulo SH, M.Hum (almarhum) dan
Asma Dewi serta kepada kakak dan adik ipar disampaikan terima kasih atas
segala dukungan dan doanya. Akhirnya terima kasih penulis sampaikan kepada
istri Megawati Asrul Tawulo S.Sos, M.Si dan anakku semata wayang Wa Ode
Kaiya Reifana Insyirah atas cinta, kasih sayang, ketabahan dan dukungan doa
yang telah memberi spirit ayah selama ini.
xix
Disertasi ini dipersembahkan kepada orang-orang yang penulis cintai dan
mencintai penulis. Semoga disertasi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan khususnya di bidang pertanian.
Bogor, Januari 2013
La Ode Afa
xx
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Watumela pada tanggal 22 Desember 1970,
merupakan putra ke dua dari tiga bersaudara, dari Ayahanda L. Waho
(Almarhum) dan Ibunda Wa Ode Kaiya (almarhumah). Penulis telah menikah
dengan Megawati Asrul Tawulo, S.Sos, M.Si pada tanggal 10 November 2000.
Sampai saat ini penulis baru dikaruniai satu orang anak, seorang putri bernama
Wa Ode Kaiya Reifana Insyirah (Refa).
Penulis menyelesaikan pendidikan sarjana pada Program Studi Agronomi,
Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Haluoleo, lulus pada
tahun 1994. Jenjang strata dua (S2) di Program Studi Agronomi Program
Pascasarjana IPB lulus tahun 1998. Selanjutnya, penulis tahun 2009 mengikuti
jenjang strata tiga (S3) pada Mayor Agronomi dan Hortikultura, Sekolah
Pascasarjana IPB dengan beasiswa BPPS dari Direktorat Jenderal Pendidikan
Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia.
Penulis bekerja sebagai dosen pada Jurusan Agroteknologi Fakultas
Pertanian, Universitas Haluoleo, Kendari, Sulawesi Tenggara sejak tahun 2000.
xxi
xxii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL…………………………………………………………
xvii
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………..
xx
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………..
xxii
PENDAHULUAN ……………………………………………………….
Latar Belakang…………………………………………………..
Tujuan Umum …………………………………………………..
Tujuan Khusus…………………………………………………..
Hipotesis…………………………………………………………
1
1
5
5
5
TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………….
Kendala Budidaya Padi Sawah Tadah Hujan……………………
Adaptasi Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan.......................
Respon Morfologi.................................................................
Respon Fisiologi....................................................................
Pemanfaatan Efek Heterosis untuk Toleransi Kekeringan............
Metode dan Karakter Seleksi Toleransi Kekeringan......................
7
7
11
15
17
21
25
PENDUGAAN DINI TOLERANSI PADI HIBRIDA TERHADAP
KEKERINGAN…………………………………………………………...
Abstrak…………………………………………………………...
Abstract…………………………………………………..............
Pendahuluan……………………………………………………...
Bahan dan Metode……………………………………….............
A. Pengujian dengan Larutan Polietilen Glikol (PEG)
6000.................................................................................
A.1. Penentuan Konsentrasi Larutan PEG 6000
yang Memberikan Cekaman Kekeringan..........
Waktu dan Tempat.............................................
Metode Penelitian..............................................
Pelaksanaan Percobaan......................................
A.2. Pengujian dengan 25% Larutan PEG 6000
pada Fase Perkecambahan.................................
Waktu dan Tempat.............................................
Metode Penelitian..............................................
Pelaksanaan Percobaan......................................
A.3. Pengujian dengan 25% PEG 6000 Dalam
Kultur Hara pada Fase Bibit..............................
33
33
33
34
35
35
35
35
35
36
36
36
37
37
38
xxiii
Waktu dan Tempat.............................................
Metode Penelitian..............................................
Pelaksanaan Percobaan......................................
B. Pengujian dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan
di Pot...............................................................................
Waktu dan Tempat....................................................
Metode Penelitian......................................................
Pelaksanaan Percobaan..............................................
Hasil dan Pembahasan………….……………………………….
A. Pengujian dengan Larutan Polietilen Glikol (PEG)
6000.................................................................................
A.1. Penentuan Konsentrasi Larutan PEG 6000
yang Memberikan Cekaman Kekeringan..........
A.2. Pengujian dengan 25% Larutan PEG 6000
pada Fase Perkecambahan.................................
Peubah Penduga Toleransi Genotipe Padi
Hibrida terhadap Kekeringan pada Fase
Perkecambahan..............................................
A.3. Pengujian dengan 25% PEG 6000 Dalam
Kultur Hara pada Fase Bibit..............................
Peubah Penduga Toleransi Genotipe Padi
Hibrida terhadap Kekeringan pada Fase
Bibit................................................................
B. Pengujian dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan
di Pot................................................................................
Pengaruh Cekaman Kekeringan terhadap
Pertumbuhan...............................................................
Kadar Air Relatif Daun.............................................
Klorofil……………………………………………..
Pengaruh Cekaman Kekeringan terhadap
Komponen Hasil dan Hasil........................................
Simpulan…………………………………………………..........
RESPON AGRONOMI, MORFOLOGI DAN FISIOLOGI PADI
HIBRIDA TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN DI LAHAN
SAWAH.....................................................................................................
Abstrak………………………………………………………….
Abstract………………………………………………………….
Pendahuluan …….……………………………….……………..
Bahan dan Metode………………………………………............
Waktu dan Tempat..............................................................
Metode Penelitian................................................................
Pelaksanaan Percobaan.......................................................
xxiv
38
38
38
39
39
39
40
43
43
43
47
51
52
57
60
60
62
62
63
68
69
69
69
70
71
71
71
71
Hasil dan Pembahasan………………………………..…………..
A. Karakter Agronomi dan Morfologi pada Kondisi
Cekaman Kekeringan....................................................
A.1. Pertumbuhan Genotipe Padi Hibrida pada
Kondisi Cekaman Kekeringan............................
A.2. Komponen Hasil dan Hasil Padi Hibrida pada
Kondisi Cekaman Kekeringan............................
B. Karakter Fisiologi Genotipe Hibrida pada Kondisi
Cekaman Kekeringan………………………………....
B.1. Kerapatan Stomata dan Kadar Air Relatif Daun
B.2. Klorofil…………………………………………
B.3. Karbohidrat Total................................................
Simpulan ………………………………………………………..
UJI DAYA HASIL PENDAHULUAN (UDHP) GENOTIPE PADI
HIBRIDA…………………………………………………………………
Abstrak…………………………………………………………..
Abstract………………………………………………………….
Pendahuluan …………………………………………………….
Bahan dan Metode………………………………………….........
A. Uji Daya Hasil Pendahuluan (UDHP) di Lahan
Sawah Irigasi…………………………………………...
Waktu dan Tempat......................................................
Metode Penelitian.......................................................
Pelaksanaan Percobaan...............................................
B. UDHP di Lahan Sawah Tadah Hujan..............................
Waktu dan Tempat......................................................
Metode Penelitian.......................................................
Pelaksanaan Percobaan...............................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………
A. UDHP di Lahan Sawah Irigasi….……………………...
A.1. Curah Hujan........................................................
A.2. Suhu....................................................................
A.3. Komponen Pertumbuhan.....................................
A.3.1. Tinggi Tanaman......................................
A.3.2. Jumlah Anakan Produktif........................
A.3.3. Umur Berbunga.......................................
A.3.4. Umur Panen.............................................
A.4. Komponen Hasil dan Hasil.................................
A.4.1. Panjang Malai..........................................
A.4.2. Jumlah Gabah Total…………………....
A.4.3. Jumlah Gabah Isi……………………….
A.4.4. Persentase Gabah Hampa........................
75
75
75
83
87
87
89
90
93
95
95
95
96
97
97
97
97
97
98
98
98
99
100
100
100
101
101
102
102
103
103
104
104
104
104
105
xxv
A.4.5. Bobot 1 000 Butir....................................
A.4.6. Bobot Gabah per Rumpun dan Daya
Hasil per Hektar.....................................
B. UDHP di lahan Sawah Tadah Hujan…...…….................
B.1. Curah Hujan........................................................
B.2. Suhu.....................................................................
B.3. Komponen Pertumbuhan.....................................
B.3.1. Tinggi Tanaman……………………….
B.3.2. Jumlah Anakan Produktif........................
B.3.3. Panjang Daun Bendera............................
B.3.4. Biomasa Total..........................................
B.3.5. Umur Berbunga………………………...
B.4. Komponen Hasil dan Hasil..................................
B.4.1. Panjang Malai..........................................
B.4.2. Jumlah Gabah Total.................................
B.4.3. Persentase Gabah Isi................................
B.4.4. Bobot Gabah per Rumpun.......................
Simpulan………………………………………………………….
106
PEMBAHASAN UMUM…………………………………………............
117
SIMPULAN UMUM DAN SARAN……………………………………..
Simpulan Umum....………………………………………………..
Saran……………………………………………………………….
129
129
130
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………..
131
LAMPIRAN ………………………………………………………………
147
xxvi
107
108
108
110
110
110
111
112
112
113
113
114
114
114
115
116
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Galur mandul jantan untuk perakitan padi hibrida..............................
22
2 Galur pemulih kesuburan (restorer) yang telah diseleksi BB padi
untuk perakitan padi hibrida.....................................................................
23
3 Indeks vigor Situ Bagendit, Inpari 10, Limboto dan IR64 pada
berbagai konsentrasi larutan PEG 6000……………………………...
44
4 Bobot kering kecambah Situ Bagendit, Inpari 10, Limboto dan IR64
pada berbagai konsentrasi larutan PEG 6000....……………………...
45
5 Indeks vigor Maro, Limboto dan IR64 pada berbagai
konsentrasi larutan PEG 6000..............................................................
46
6 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap indeks vigor dan panjang
akar.......................................................................................................
48
7 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap panjang plumula dan bobot
kering akar............................................................................................
49
8 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap bobot kering kecambah............
50
9 Hasil analisis komponen utama beberapa peubah fase
perkecambahan pada perlakuan PEG 6000..........................................
51
10 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap tinggi tajuk dan panjang akar..
54
11 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap bobot kering akar dan tajuk.....
55
12 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap nisbah bobot akar tajuk (NAT)
dan skor tingkat kekeringan daun (SES IRRI) ..................................
56
13 Hasil analisis komponen utama beberapa peubah fase bibit pada
perlakuan PEG 6000.............................................................................
58
14 Pengaruh cekaman kekeringan di pot dan genotipe terhadap bobot
kering akar dan bobot kering tajuk......................................................
61
15 Pengaruh cekaman kekeringan di pot dan genotipe terhadap jumlah
gabah isi per malai…….....................................................…………...
64
16 Pengaruh cekaman kekeringan di pot terhadap persentase gabah
hampa dan bobot 100 butir...................................................................
65
xxvii
17 Pengaruh cekaman kekeringan di pot dan genotipe terhadap bobot
gabah per rumpun, indeks panen, indeks toleransi dan indeks
kepekaan terhadap kekeringan.............................................................
67
18 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap tinggi
tanaman, jumlah anakan produktif dan luas daun................................
76
19 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
panjang akar saat panen......................................... …………………..
78
20 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
bobot kering tajuk saat panen………………………….......................
80
21 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
bobot kering akar saat panen………………………………...……….
81
22 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
umur panen dan periode pengisian biji………....................................
82
23 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap panjang
malai, jumlah gabah isi dan bobot 1 000 butir.....................................
83
24 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
persentase gabah hampa dan bobot gabah per rumpun ……………...
85
25 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
hasil gabah per hektar, indeks panen, indeks toleransi kekeringan
dan indeks kepekaan kekeringan ……………...…………..................
86
26 Distribusi dan frekuensi hujan selama penanaman padi hibrida di
lahan sawah, Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi……....
100
27 Rata-rata curah hujan selama pertumbuhan padi hibrida di lahan
sawah irigasi, Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi …..…
101
28 Keadaan suhu selama penanaman padi hibrida di lahan sawah, Desa
Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi …………………………..
101
29 Komponen pertumbuhan genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah irigasi…………………………………….......................
102
30 Komponen hasil dan hasil genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah irigasi…………………………………………………...
105
31 Distribusi dan frekuensi hujan selama penanaman padi hibrida di
lahan sawah tadah hujan, Desa Sanca, Kecamatan Gantar,
Indramayu…………………………………………………………….
108
xxviii
32 Rata-rata curah hujan selama pertumbuhan padi hibrida di lahan
sawah tadah hujan, Desa Sanca, Kecamatan Gantar,
Indramayu……………...……………………………………………..
109
33 Keadaan suhu selama penanaman padi hibrida di lahan sawah tadah
hujan, Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Indramayu………….………
110
34 Komponen pertumbuhan genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah tadah hujan……………………………………………..
111
35 Komponen hasil dan hasil genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah tadah hujan……………………………………………...
115
36 Genotipe toleran cekaman kekeringan berdasarkan beberapa metode
pengujian..............................................................................................
118
37 Korelasi indeks vigor, panjang akar, panjang plumul, bobot kering
akar, bobot kering kecambah pada perlakuan PEG 6000 dan bobot
gabah per rumpun perlakuan cekaman kekeringan di pot dan
simulasi kekeringan di lahan sawah.....................................................
119
38 Korelasi tinggi tajuk, panjang akar, bobot kering akar, bobot kering
tajuk, nisbah bobot akar tajuk, skor tingkat kekeringan daun fase
bibit pada perlakuan PEG 6000 dan bobot gabah per rumpun
perlakuan cekaman kekeringan di pot dan simulasi kekeringan di
lahan sawah..........................................................................................
120
xxix
xxx
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Bagan alur kegiatan penelitian ……………………………………...
6
2 Pola respon peubah panjang plumula (PP) dan panjang akar (PA)
varietas Limboto (A), Inpari 10 (B), Situ Bagendit (C) dan IR64 (D)
pada berbagai konsentrasi larutan PEG 6000......................................
44
3 Dendrogram genotipe padi hibrida toleran kekeringan berdasarkan
peubah panjang akar, bobot kering akar dan bobot kering
kecambah..............................................................................................
52
4 Penampilan daun beberapa genotipe hibrida dan varietas cek pada
konsentrasi 25% larutan PEG 6000.....................................................
57
5 Dendrogram genotipe padi hibrida toleran kekeringan berdasarkan
peubah bobot kering akar, bobot kering tajuk dan skor tingkat
kekeringan daun...................................................................................
59
6 Pengaruh cekaman kekeringan di pot terhadap kadar air relatif
daun…………………………………………………………………..
62
7 Pengaruh cekaman kekeringan di pot terhadap kandungan klorofil
skor SPAD 502………………………………………………………
63
8 Perubahan kadar air tanah selama periode pengeringan pada
kedalaman ±16 cm…………………………………………………...
77
9 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap kerapatan
stomata..................................................................................................
88
10 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap kadar air
relatif daun……………………………………………………………
89
11 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap kandungan
klorofil...................................................................................................
90
12 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap karbohidrat
non struktural........................................................................................
91
13 Kadar air tanah selama percobaan di lahan sawah tadah hujan………
109
14 Penampilan genotipe BI599A/BP15 (H7) dan varietas Limboto
(H12) pada fase reproduktif di lahan sawah tadah hujan pada kondisi
kekeringan sangat parah........................................................................
126
xxxi
xxxii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Hasil analisis tanah sawah Babakan Dramaga (SBD), University
Farm Institut Pertanian Bogor………………………………...……..
149
Rekapituasi hasil analisis ragam pengaruh berbagai konsentrasi
larutan polietilen glikol (PEG) 6000………………………………....
150
Rekapituasi hasil analisis ragam pengujian dengan 25% larutan PEG
6000.....................................................................................................
151
Rekapituasi hasil analisis ragam pengujian dengan perlakuan
cekaman kekeringan di pot…………………………………………..
151
5
Perhitungan kandungan klorofil dan karbohidrat total……………….
152
6
Rekapituasi hasil analisis ragam respon agronomi, morfologi dan
fisiologi padi hibrida terhadap cekaman kekeringan di lahan sawah...
152
Hasil analisis tanah sawah tadah hujan (STH) Desa Sanca,
Kecamatan Gantar, Kabupaten Indramayu…………………………..
153
Data curah hujan (mm) selama berlangsungnya penelitian di lahan
sawah Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Kabupaten Sukabumi.....
154
Rekapituasi hasil analisis ragam uji daya hasil pendahuluan (UDHP)
padi hibrida…………………………………………………………...
155
10 Data curah hujan (mm) selama berlangsungnya penelitian di lahan
sawah tadah hujan Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Kabupaten
Indramayu…………………………………………………………….
156
11 Hasil pengamatan kadar air tanah selama penelitian di lahan sawah
tadah hujan Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Kabupaten
Indramayu…………………………………………………………….
157
12 Data suhu udara (0C) selama berlangsungnya penelitian di lahan
sawah tadah hujan Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Kabupaten
Indramayu…………………………………………………………….
158
13 Distribusi hujan selama percobaan simulasi cekaman kekeringan di
lahan sawah…………………………………………………………..
159
14 Frekuensi dan jumlah curah hujan bulanan selama percobaan
cekaman kekeringan di lahan sawah…………………………............
160
2
3
4
7
8
9
xxxiii
xxxiv
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Beras merupakan salah satu bahan makanan pokok penduduk Indonesia.
Jumlah penduduk Indonesia yang semakin meningkat dengan
rata-rata laju
pertumbuhan per tahun 1.36% (BPS 2009), harus diikuti dengan ketersediaan
beras. Ketersediaan beras dapat dicapai melalui peningkatan produktivitas padi.
Salah
satu
upaya
peningkatan
produktivitas
padi
dilakukan
dengan
mengembangkan varietas padi hibrida. Padi hibrida telah terbukti menghasilkan
produksi yang sangat tinggi. Rata-rata potensi hasil padi hibrida dapat mencapai
11.4 t ha-1 - 12.6 t ha-1 gabah kering atau 15-20% lebih tinggi dibanding varietas
unggul inbrida (IR64) (Badan Litbang 2007; Villa et al. 2011).
Meningkatnya kelangkaan air di bidang pertanian akibat perubahan iklim
global menyebabkan sawah beririgasi dan tadah hujan sering rawan kekeringan.
Cekaman kekeringan merupakan salah satu masalah yang menghambat
produktivitas padi, karena pada umumnya pada keadaan kekeringan produksi
lebih rendah dan umur panen lebih lama (Boyer 1992; Richards 1996; Nguyen et
al. 1997; Blum 2004) dibandingkan dengan kondisi normal. Pengembangan
produktivitas (intensifikasi) merupakan alternatif terbaik untuk dilakukan pada
saat perluasan areal sudah semakin sulit seiring dengan berkurangnya lahan
produktif di Jawa. Lahan sawah tadah hujan di Indonesia dengan luasan ± 2.1 juta
ha diharapkan dapat menjadi lumbung padi ke dua nasional setelah lahan sawah
irigasi. Jika produksi padi dapat ditingkatkan sebesar ± 1.0 ton ha-1 dibandingkan
padi inbrida, maka dari lahan sawah tadah hujan seluas ± 2.1 juta ha dapat
diperoleh tambahan produksi padi ± 2.1 juta ton.
Permasalahan yang dihadapi di lahan sawah tadah hujan adalah kekeringan
hampir terjadi setiap tahun akibat jumlah curah hujan yang rendah dan pendeknya
musim hujan (Serraj et al. 2008). Cekaman kekeringan merupakan pembatas
utama produksi dan stabilitas produksi padi pada ekosistem tadah hujan
(Srinivasan et al. 2008). Lingkungan tersebut memerlukan genotipe toleran yang
mampu
meminimalkan kehilangan hasil akibat kekeringan dan mempunyai
indeks kepekaan yang kecil terhadap kekeringan.
2
Kekeringan dapat menurunkan laju pertumbuhan akar, tajuk tanaman dan
indeks luas daun (Perez et al. 1996; Olsson et al. 1997; Farooq et al. 2008).
Menurunnya pertumbuhan akar ini akan menurunkan penyerapan hara dan air
sehingga mempengaruhi proses fisiologi antara lain menurunnya fotosintesis. Hal
ini dapat menurunkan pertumbuhan dan meningkatkan kehampaan gabah. Pada
akhirnya kekeringan menurunkan hasil bahkan sampai menggagalkan panen
(Takagi 1976; Van Dat 1986; Samaullah et al. 1996; IRRI 2002). Cekaman
kekeringan pada padi dapat terjadi pada pertumbuhan awal, saat berbunga atau
pengisian biji. Saat berbunga dan pengisian biji merupakan fase pertumbuhan
yang peka bagi tanaman padi terhadap kekeringan. Kekeringan pada fase tersebut
dapat menyebabkan tanaman tidak berkembang atau tidak menghasilkan gabah
(Lubis et al. 1993; Hijmans dan Serraj 2008), kehilangan produksi dapat
mencapai lebih dari 75% (Venuprasad et al. 2008; Serraj et al. 2009).
Salah
satu
cara
untuk
menanggulangi
masalah
tersebut
adalah
mengembangkan varietas padi yang relatif toleran kekeringan dengan umur
genjah, mempunyai peluang yang besar untuk ditanam pada daerah beriklim
kering dengan periode hujan singkat. Pengembangan genotipe tanaman yang
mengkonsumsi air sedikit merupakan pendekatan yang dapat memberikan harapan
untuk keberlanjutan produktivitas tanaman pada daerah yang memiliki kelangkaan
air (Serraj et al. 2009; Farooq et al. 2010). Padi hibrida mampu menunjukkan
sifat superior (efek heterosis), terutama toleran kekeringan dengan potensi hasil
tinggi dan berumur genjah. Perakitan padi hibrida sistem 3 galur yang
menggunakan galur mandul jantan (GMJ) tipe Wild abortive (WA) dan Kalinga
(KA) dengan galur pemulih kesuburan (R) telah menghasilkan beberapa genotipe
padi hibrida yang memiliki nilai standar heterosis tinggi berdasarkan
perbandingan terhadap varietas hibrida yang telah dilepas dan varietas cek
(Purwoko et al. 2010). Padi hibrida mempunyai kemampuan yang tinggi untuk
mengakumulasi bahan kering dan mentranslokasikan cadangan makanan dari
batang dan helaian daun ke bagian spikelet (Villa et al. 2011).
Sistem perakaran padi hibrida yang lebih kuat dan aktivitas perakarannya
lebih luas, diduga akan dapat beradaptasi dengan kondisi cekaman kekeringan.
Kemampuan akar untuk menyerap air pada kondisi kering menjadi ukuran dalam
3
mengidentifikasi galur/varietas toleran terhadap kekeringan. Sifat fisik berupa
perakaran yang panjang, padat, dan diameter akar yang besar menjadi tolok ukur
galur/varietas padi toleran kekeringan (Suardi 1988; Mackill et al. 1996).
Perakaran yang padat dan dalam akan meningkatkan serapan air dari tanah.
Perbedaan kedalaman perakaran dan penyesuaian ketersediaan air dengan
fenologi tanaman merupakan faktor yang menentukan efisiensi penggunaan air
(Golluscio dan Oesterheld 2007).
Untuk mengetahui toleransi kekeringan dan memecahkan persoalan
banyaknya galur yang akan diuji di lapangan serta kemungkinan pemanfaatan
padi hibrida yang berpeluang ditanam pada sawah tadah hujan, maka perlu dicari
metode pengujian yang dapat mengidentifikasi secara dini genotipe padi hibrida
toleran kekeringan. Metode pengujian yang paling memberikan kesesuaian hasil
dengan uji lapangan adalah metode yang tepat untuk mendeteksi secara dini
toleransi genotipe tertentu terhadap kekeringan sehingga dapat mempercepat
siklus seleksi dalam program perbaikan atau perakitan varietas.
Penggunaan polietilen glikol (PEG) dalam pengujian toleransi benih
terhadap kekeringan dengan memperhitungkan indeks kekeringan telah banyak
digunakan (Bouslama dan Schapaugh 1984; Nemoto et al. 1995). Penggunaan
PEG untuk uji toleransi terhadap kekeringan pada benih padi dilakukan pada
tingkat tegangan air -2 dan -12 bar
dilakukan di IRRI dan banyak peneliti
menggunakan konsentrasi 15-20% dengan PEG 6000. PEG dengan bobot molekul
≥ 6000 telah banyak digunakan dalam melakukan penelitian pengaruh cekaman
air terhadap pertumbuhan tanaman termasuk padi (Balch et al. 1996; Verslues et
al. 2006). Selain itu, metode pengujian toleransi terhadap kekeringan yang
dianggap dapat menggambarkan kondisi lapangan yang sesungguhnya adalah
dengan perlakuan cekaman kekeringan di pot (metode pot). Metode pot dapat
memberikan
informasi
kehilangan
air
melalui
evapotranspirasi
selama
pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Altman (2003) menyatakan salah satu strategi dalam pemuliaan tanaman
untuk memperoleh galur-galur toleran kekeringan adalah dengan mengevaluasi
adaptasi tanaman pada lokasi dan kondisi cekaman. Dengan demikian untuk
melihat kesesuaian metode pengujian dini (laboratorium dan rumah kaca) dengan
4
uji lapangan maka pengujian genotipe toleran kekeringan dapat dilakukan dengan
cara menanam langsung pada sawah tadah hujan (in situ) atau pada simulasi
kekeringan di lahan sawah irigasi.
Penilaian toleransi genotipe terhadap cekaman kekeringan sebaiknya
dinyatakan dalam tingkat produktivitas tanaman (Passioura 1983). Beberapa
peneliti menyarankan agar kuantifikasi toleransi genotipe terhadap cekaman
kekeringan diukur dengan suatu ukuran yang membandingkan secara relatif antara
hasil suatu genotipe pada kondisi tercekam dengan kondisi tidak tercekam
kekeringan (Fischer dan Maurer 1978; Lin dan Binns 1988; Langer et al. 1999).
Toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan berkaitan dengan
mekanisme adaptasi yang dapat dicirikan dengan perubahan-perubahan karakter
baik karakter agronomi dan morfologi maupun karakter fisiologi tanaman.
Perubahan karakter tersebut merupakan
SELEKSI PADI HIBRIDA TERHADAP KEKERINGAN
UNTUK PENGEMBANGAN DI LAHAN
SAWAH TADAH HUJAN
LA ODE AFA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
i
ii
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul “Seleksi Padi
Hibrida terhadap Kekeringan untuk Pengembangan di Lahan Sawah Tadah
Hujan” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor,
Januari 2013
La Ode Afa
NRP. A262090011
iii
iv
ABSTRACT
LA ODE AFA. Selection of Hybrid Rice to Drought for Development in Rainfed
Lowland. Under supervision of: BAMBANG S. PURWOKO as chairman,
AHMAD JUNAEDI, OTENG HARIDJAJA and ISWARI S DEWI as members of
the advisory committee.
The objective of the research was to determine method and character for
early selection of rice to drought and to obtain drought tolerant hybrid rice
genotypes to be used further in rainfed lowland. Experiments were conducted
from April 2011 until July 2012 at Seed Science and Technology Laboratory, IPB
and BB Biogen greenhouse Cimanggu, Bogor, at Babakan Experiment Station,
IPB, Bogor, and at irrigated lowland, Cikembar, Sukabumi, and rainfed lowland,
Gantar, Indramayu. The study consisted of seven experiments. The results showed
that: (1) Polyethylene glycol (PEG) 6000 could detect and differentiate the
response of hybrid rice genotypes to drought stress in both germination and
seedling stage. The use of 25% PEG 6000 in the seedling stage could detect early
hybrid rice genotypes tolerant to drought and have a compatibility with grouping
of genotypes tolerant to drought based on yield criteria in the field. Variables of
root dry weight, shoot dry weight and leaf dryness score were to detect hybrid rice
genotypes tolerant to drought at seedling stage. (2) Genotypes BI485A/BP12,
BI485A/BP15 and BI559A/BP15 under drought stress conditions decreased root
length less (17.6 - 26.9 percent) than the IR64, the sensitive check variety (33.6
percent). Their grain weight, harvest index and grain yield (2.82, 2.58 and 2.72
ton ha-1) were higher than other genotypes. Moreover they were earlier to harvest,
shorter in grain filling period and had sensitivity index to drought ≤ 0.50. Hybrid
genotype tolerant to drought i.e BI599/BP15 under drought stress conditions had
less stomatal density, maintained higher leaf relative water content, and contained
non-structural carbohydrates in stem, sheath and leaf less than other genotypes.
Genotypes BI485A/BP12, BI485A/BP15 and BI559A/BP15 were tolerant to
drought and potentially could be developed for rainfed lowland; (3) The yield of
these genotypes under irrigated lowland were not significantly different from
those of Ciherang and Hipa 7 (i.e. 5.63, 6.87 and 6.30 ton grain ha-1, respectively).
BI599A/BP15 genotypes under severe drought at rainfed lowland yielded 0.90 ton
grain ha-1, whereas Hipa 7 and Limboto reached 0.34 and 0.29 ton grain ha-1,
respectively.
Keywords: drought, early selection, hybrid rice, polyethylene glycol, rainfed
lowland
v
vi
RINGKASAN
LA ODE AFA. Seleksi Padi Hibrida terhadap Kekeringan untuk Pengembangan
di Lahan Sawah Tadah Hujan. Dibimbing oleh BAMBANG S. PURWOKO
sebagai ketua, AHMAD JUNAEDI, OTENG HARIDJAJA dan ISWARI S.
DEWI sebagai anggota komisi pembimbing.
Salah satu masalah yang dihadapi dalam peningkatan produksi beras
nasional adalah meningkatnya alih fungsi lahan subur dan produktif. Peningkatan
produksi dapat diarahkan ke lahan sawah tadah hujan. Di lahan sawah tadah
hujan, kekeringan terjadi hampir setiap tahun akibat jumlah curah hujan yang
rendah dan pendeknya musim hujan. Padi hibrida diharapkan tetap menunjukkan
hasil yang lebih baik pada kondisi kekeringan dibanding varietas unggul inbrida.
Salah satu strategi yang dapat dilakukan adalah pengembangan genotipe padi
hibrida toleran cekaman kekeringan dengan potensi hasil tinggi dan berumur
genjah. Genotipe tersebut diperoleh melalui serangkaian tahapan seleksi. Seleksi
terhadap bahan genetik dalam jumlah besar, membutuhkan banyak biaya, tenaga
dan waktu, oleh karena itu, perlu didukung metode seleksi yang efektif dan
efisien.
Penelitian bertujuan untuk mengevaluasi metode dan peubah dalam seleksi
dini untuk mendapatkan genotipe padi hibrida toleran cekaman kekeringan.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen
Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, IPB dan di rumah kaca Balai
Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik
Pertanian (BB Biogen), Cimanggu, Bogor, pada bulan April 2011 sampai Januari
2012. Sebanyak empat set percobaan telah dilakukan. Percobaan pertama yaitu
penentuan konsentrasi polietilen glikol (PEG) 6000 yang memberikan cekaman
kekeringan. Percobaan menggunakan rancangan acak lengkap, 3 ulangan.
Perlakuan terdiri atas berbagai konsentrasi PEG 6000 yaitu 0% (tanpa PEG 6000),
5%, 10%, 15%, 20%, 25% dan 30%. Aplikasi perlakuan dilakukan dua tahap.
Perlakuan tahap pertama, menggunakan konsentrasi 0%, 5%, 10%, 15%, 20% dan
25% yang dicobakan pada varietas Situ Bagendit, Limboto, IR64 dan Inpari 10.
Perlakuan tahap ke dua menggunakan konsentrasi 0%, 20%, 25% dan 30% yang
dicobakan pada varietas Limboto, IR64 dan Maro. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa larutan PEG 6000 konsentrasi 25% atau setara 0.99 MPa yang
diaplikasikan pada kecambah saat muncul radikel, merupakan konsentrasi yang
cukup efektif untuk menduga toleransi padi secara dini terhadap cekaman
kekeringan. Percobaan ke dua yaitu pengujian dengan 25% larutan PEG 6000
pada fase perkecambahan. Percobaan menggunakan rancangan split plot, 3
ulangan. Petak utama adalah perlakuan PEG 6000 yang terdiri atas tanpa PEG
6000 dan larutan PEG 6000 konsentrasi 25%. Anak petak adalah genotipe/varietas
yang terdiri atas BI485A/BP3, BI485A/BP5, BI485A/BP10, BI485A/BP12,
BI485A/BP15, BI599A/BP5, BI599A/BP15, BI665A/BP6, varietas Maro, Hipa 8,
IR-64 (cek peka kekeringan), Limboto (cek toleran kekeringan). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa metode ini dapat mengelompokkan genotipe BI485A/BP15,
BI559A/BP15 dan varietas Hipa 8 toleran kekeringan berdasarkan karakter
panjang akar, bobot kering akar dan bobot kering kecambah. Percobaan ke tiga
yaitu pengujian dengan 25% larutan PEG 6000 dalam kultur hara pada fase bibit.
vii
Rancangan percobaan sama dengan percobaan ke dua. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa metode ini dapat mengelompokkan genotipe BI485A/BP10,
BI485A/BP12, BI485A/BP15, BI559A/BP15 dan varietas Maro toleran
kekeringan berdasarkan karakter bobot kering akar, bobot kering tajuk dan skor
tingkat kekeringan daun. Percobaan ke empat yaitu pengujian dengan perlakuan
cekaman kekeringan di pot. Percobaan menggunakan rancangan split plot, 3
ulangan. Petak utama adalah perlakuan cekaman kekeringan yang terdiri atas
tanpa cekaman kekeringan dan cekaman kekeringan 60% kapasitas lapangan.
Anak petak adalah 12 genotipe/varietas (sama dengan percobaan ke dua dan ke
tiga). Hasil penelitian menunjukkan bahwa berdasarkan kriteria hasil di pot,
genotipe BI485A/BP5, BI485A/BP10, BI485A/BP12, BI485A/BP15 dan
BI559A/BP15 dikelompokkan toleran kekeringan.
Penelitian ke lima bertujuan mengetahui respon agronomi, morfologi dan
fisiologi genotipe padi hibrida terhadap simulasi cekaman kekeringan di lahan
sawah dan mendapatkan genotipe hibrida yang berpotensi dikembangkan di lahan
sawah tadah hujan telah dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Riset Padi
Babakan, University Farm IPB, Bogor, pada bulan Desember 2011 sampai Maret
2012. Penelitian menggunakan rancangan split plot, 3 ulangan. Petak utama
adalah perlakuan cekaman kekeringan yang terdiri atas tanpa cekaman kekeringan
dan cekaman kekeringan pada akhir fase vegetatif hingga dua minggu setelah
antesis. Anak petak adalah genotipe/varietas terdiri atas genotipe BI485A/BP3,
BI485A/BP5, BI485A/BP10, BI485A/BP12, BI485A/BP15, BI599A/BP5,
BI599A/BP15, BI665A/BP6, varietas Maro, Hipa 6, Hipa 7, Hipa 8, IR-64 dan
Limboto. Hasil penelitian menunjukkan bahwa genotipe BI485A/BP12,
BI485A/BP15 dan BI559A/BP15 pada kondisi cekaman kekeringan mengalami
penurunan panjang akar relatif kecil (17.6 – 26.9 persen) dibanding dengan
varietas cek peka IR64 (33.6 persen), menghasilkan bobot gabah per rumpun,
indeks panen dan daya hasil gabah per hektar (masing-masing sebesar 2.82, 2.58
dan 2.72 ton ha-1) yang lebih tinggi dibanding dengan genotipe lainnya. Selain itu
ketiga genotipe memiliki umur panen lebih cepat, periode pengisian biji yang
pendek dan memiliki indeks kepekaan terhadap kekeringan ≤0.50. Genotipe
toleran kekeringan (BI599/BP15) pada kondisi cekaman kekeringan memiliki
kerapatan stomata yang lebih rendah, tetap mempertahankan kadar air relatif daun
yang tinggi serta memiliki kandungan karbohidrat non struktural pada batang,
pelepah dan daun yang lebih rendah dibanding kontrol. Genotipe BI485A/BP12,
BI485A/BP15 dan BI559A/BP15 merupakan genotipe toleran kekeringan dan
potensial dikembangkan di lahan sawah tadah hujan.
Penelitian ke enam dan ke tujuh bertujuan mengetahui daya hasil
pendahuluan genotipe padi hibrida toleran kekeringan di lahan sawah irigasi dan
saat mengalami kekeringan di lahan sawah tadah hujan. Penelitian ini dilakukan:
(i) di lahan sawah irigasi Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi, pada
bulan November 2011 sampai Februari 2012 dan (ii) di lahan sawah tadah hujan
Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Indramayu, pada bulan April sampai Juli 2012.
Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok, 3 ulangan.Percobaan di lahan
sawah irigasi menggunakan 8 genotipe padi hibrida (BI485A/BP3, BI485A/BP5,
BI485A/BP10,BI485A/BP12, BI485A/BP15, BI599A/BP5, BI599A/BP15 dan
BI665A/BP6) dan 2 varietas cek (Hipa 7 dan Ciherang). Hasil penelitian
menunjukkan bahwa genotipe BI485A/BP12, BI485A/BP15 dan BI559A/BP15
viii
memiliki daya hasil menyamai varietas unggul Ciherang yaitu berturut-turut
masing-masing 5.63, 6.87 dan 6.30 ton gabah ha-1. Percobaan di lahan sawah
tadah hujan menggunakan 4 genotipe hibrida (BI485A/BP3, BI485A/BP12,
BI485A/BP15 dan BI599A/BP15) dan 3 varietas cek (Hipa 7, IR64 dan
Limboto). Genotipe BI599A/BP15 pada tingkat kekeringan parah mampu
menghasilkan gabah 0.90 ton ha-1, sedangkan Hipa 7 (varietas hibrida yang sudah
dilepas untuk lahan sawah tadah hujan) dan Limboto (varietas cek toleran
kekeringan) hanya menghasilkan masing-masing 0.34 dan 0.29 ton ha-1.
Berdasarkan hasil 7 set percobaan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa
PEG 6 000 konsentrasi 25% pada fase bibit dapat digunakan untuk mendeteksi
secara dini padi hibrida/inbrida toleran kekeringan. Peubah bobot kering akar,
bobot kering tajuk dan tingkat kekeringan daun merupakan karakter untuk
pendugaan padi hibrida/inbrida toleran kekeringan pada fase bibit. Genotipe
BI485A/BP12, BI485A/BP15 dan BI559A/BP15 pada kondisi cekaman
kekeringan mengalami penurunan panjang akar relatif kecil, daya hasil gabah per
hektar yang lebih tinggi serta indeks kepekaan terhadap kekeringan ≤0.50.
Genotipe toleran kekeringan (BI599/BP15) pada kondisi cekaman kekeringan
memiliki kerapatan stomata yang lebih rendah, tetap mempertahankan kadar air
relatif daun yang tinggi serta kandungan karbohidrat non struktural yang lebih
rendah pada batang, pelepah dan daun dibanding genotipe/varietas yang peka.
Genotipe ini toleran kekeringan dan potensial dikembangkan di lahan sawah tadah
hujan. Genotipe BI599A/BP15 yang diuji di lahan sawah tadah hujan pada tingkat
kekeringan parah mampu menghasilkan gabah 0.90 ton ha-1, sedangkan Hipa 7
dan Limboto hanya menghasilkan masing-masing 0.34 dan 0.29 ton ha-1.
Kata kunci: kekeringan, padi hibrida, polietilen glikol, sawah tadah hujan, seleksi
dini
ix
x
©Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor tahun 2013
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya tulis ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik
atau tinjauan suatu masalah. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang
wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
xi
xii
SELEKSI PADI HIBRIDA TERHADAP KEKERINGAN
UNTUK PENGEMBANGAN DI LAHAN
SAWAH TADAH HUJAN
LA ODE AFA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada Mayor Agronomi dan Hortikultura
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
xiii
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Iskandar Lubis, M.S.
(Staf pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Desta Wirnas, SP., M.Si.
(Staf pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, M.S.
(Staf pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB)
Dr. Suwarno
(Staf peneliti Balai Besar Penelitian Padi Muara,
Bogor)
xiv
Judul Disertasi
: Seleksi Padi Hibrida terhadap Kekeringan untuk
Pengembangan di Lahan Sawah Tadah Hujan
Nama
: La Ode Afa
NIM
: A262090011
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc.
Ketua
Dr. Ir. Ahmad Junaedi, M.Si.
Anggota
Dr. Ir. Oteng Haridjaja, M.Sc.
Anggota
Dr. Ir. Iswari S. Dewi
Anggota
Mengetahui
Ketua Mayor Agronomi dan Hortikultura
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, M.S.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.
Tanggal Ujian : 19 Desember 2012
Tanggal Lulus :
xv
xvi
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahuwataa’la atas
segala Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian
dan penulisan disertasi yang berjudul ‘Seleksi Padi Hibrida terhadap Kekeringan
untuk Pengembangan di Lahan Sawah Tadah Hujan’.
Disertasi ini membahas serangkaian penelitian yang terdiri atas beberapa
topik yaitu: (1) Penentuan konsentrasi larutan
PEG 6000 yang memberikan
cekaman kekeringan, (2) Pengujian dengan 25% PEG 6000 pada fase
perkecambahan, (3) Pengujian dengan 25% PEG 6000 dalam kultur hara pada
fase bibit, (4) Pengujian dengan perlakuan cekaman kekeringan di pot,
(5) Respon agronomi, morfologi dan fisiologi padi hibrida terhadap cekaman
kekeringan di lahan sawah, (6) Uji daya hasil pendahuluan padi hibrida toleran
cekaman kekeringan di lahan sawah irigasi dan (7) Uji daya hasil pendahuluan
padi hibrida toleran cekaman kekeringan di lahan sawah tadah hujan. Satu topik
penelitian telah dipublikasikan pada Jurnal Agrivigor vol. 11(2):293-300, MeiAgustus 2012 berjudul “Pendugaan Toleransi Padi Hibrida terhadap Kekeringan
dengan Polyetilen Glikol (PEG) 6000”, dan sebagian paper sudah dipresentasikan
pada: (1) Kongres dan Simposium ISSAAS, pada tanggal 7-10 November 2011 di
IPB ICC dan Kampus IPB, Bogor, Indonesia, berjudul ”Selection of Drought
Tolerance of Hybrid Rice Using Polyethylene Glycol (PEG 6000)”, (2) Seminar
Nasional PERIPI pada Tanggal 6-7 November 2012 di IPB ICC, Bogor,
Indonesia, berjudul “Uji Daya Hasil Pendahuluan Genotipe Padi Hibrida Toleran
Kekeringan” dan (3) Kongres dan Simposium ISSAAS, pada tanggal 13-16
November 2012 di Bicol University, Legazpi City, the Phillippines, berjudul
”Drought Simulation Effect on Physiology and Agronomy of New Rice Hybrids”.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya penulis
sampaikan kepada: (1) Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc selaku ketua
Komisi Pembimbing, yang telah banyak meluangkan waktu tanpa kenal lelah
memberikan motivasi dan masukan dalam penelitian dan penyelesaian disertasi
ini. Dari beliau penulis belajar tentang bagaimana merangkai sebuah penelitian
yang komprehensif, secara sistematis dan terukur. Beliau mengajarkan banyak hal
tentang prinsip kehati-hatian, konsistensi, ketekunan dan kesabaran terhadap
xvii
segala sesuatu untuk sebuah pencapaian yang maksimal. Beliau pula tak bosanbosannya selalu mengingatkan kepada penulis untuk segera menyelesaikan studi
tepat waktu; (2) Dr. Ir. Ahmad Junaedi, M.Si selaku anggota Komisi Pembimbing.
Dari beliau penulis mendapatkan ide-ide pembanding dan konstruktif terkait
penelitian dan penyusunan disertasi ini; (3) Dr. Ir. Oteng Haridjaja, M.Sc selaku
anggota Komisi Pembimbing. Dari beliau penulis mendapatkan tentang
pemahaman logika berpikir yang benar, ketegasan dan disiplin; dan (4) Dr. Ir.
Iswari S. Dewi juga selaku anggota Komisi Pembimbing, atas saran dan ide dalam
penelitian disertasi ini. Dari beliau penulis mendapatkan bagaimana memaknai
sebuah ide sehingga menjadi lebih bernilai, cara berpikir yang sistematis dan
terstruktur. Dengan kecerdasan, keikhlasan, kesabaran dan keluasan wawasan
ilmu pengetahuan mereka telah membuka cakrawala berpikir penulis dan
memberi sumbangan pemikiran yang amat berharga pada penelitian ini. Semoga
sumbangsih yang besar ini menjadi ilmu yang bermanfaat dengan amal jariah
yang tak terhingga.
Terima kasih kepada Dr. Ir. Iskandar Lubis, M.S dan Dr. Desta Wirnas, SP.,
M.Si selaku penguji luar komisi pada ujian tertutup, Prof. Dr. Ir. Munif
Ghulamahdi, M.S selaku Ketua Mayor Agronomi dan Hortikultura dan sebagai
penguji luar komisi pada ujian terbuka, dan Prof. Dr. Dadang, M.Sc selaku Wakil
Dekan Fakultas Pertanian atas semua saran dan koreksi yang konstruktif. Terima
kasih pula kepada Dr. Suwarno selaku penguji luar komisi pada ujian terbuka, Dr.
Ir. Maya Melati, M.Sc selaku sekretaris Mayor Agronomi dan Hortikultura dan
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr. selaku Dekan Pasca Sarjana IPB atas semua saran
dan koreksi yang konstruktif.
Penghargaan dan ucapan terima kasih penulis sampaikan juga kepada
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan,
RI yang telah memberikan beasiswa BPPS, Rektor Universitas Haluoleo yang
telah memberikan izin belajar. Kepada Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana,
Dekan Fakultas Pertanian, Ketua Program Studi dan staf pengajar pada Mayor
Agronomi dan Hortikultura IPB penulis menyampaikan penghargaan tinggi telah
menerima penulis melanjutkan studi S3. Penulis menyampaikan terima kasih
kepada Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Kementerian Pertanian
xviii
atas pendanaan penelitian melalui hibah KKP3T (Prof. Dr. Ir. Bambang S.
Purwoko, M.Sc sebagai ketua peneliti). Kepada kepala dan staf Laboratorium
Ilmu dan Teknologi Benih Departemen AGH, IPB atas izin dan bantuannya
sehingga penelitian topik 1 dan 2 terlaksana. Kepada kepala Balai BB Biogen,
Cimanggu dan staf
rumah kaca, disampaikan terima kasih atas izin dan
bantuannya sehingga penelitian topik 3 dan 4 terlaksana. Terima kasih penulis
sampaikan kepada kepala KP Laboratorium Lapangan Riset Padi Babakan,
University Farm, IPB yang telah memberikan izin dan membantu pada penelitian
topik 5. Percobaan uji daya hasil pendahuluan (UDHP) di lapangan sangat
terbantu oleh Bapak Nurjani di Cikembar, Sukabumi dan Bapak Warlim di
Gantar, Indramayu. Penulis menyampaikan apresiasi atas terselesaikannya
percobaan 6 dan 7. Penghargaan tinggi kepada Bapak Ir. H. Sutono M.Si atas
peminjaman alat pengukur kadar air tanah (TRIME-TDR) dan kepada Bapak
Iman dan saudara Joni atas bantuannya selama penelitian. Kepada rekan-rekan
mahasiswa pascasarjana AGH terutama AGH 2009 juga disampaikan apresiasi
atas kebersamaan dan motivasinya selama studi. Tak lupa diucapkan apresiasi
pula pada Forum Mahasiswa Sultra di Bogor atas kebersamaan dan motivasi
selama studi.
Kepada kedua orang tua Almarhum L. Waho dan Almarhumah Wa Ode
Kaiya, yang telah memotivasi ananda untuk studi setinggi-tingginya, terima kasih
disampaikan atas segala curahan kasih dan sayangnya yang tiada batas, Allah
SWT telah memberikan tempat yang layak di sisi-Nya. Terima kasih disampaikan
pula kepada Paman La Ode Undalo sekeluarga, La Ode Tuna, B.Sc sekeluarga,
almarhum H. La Ode Takimu, atas dukungan moril maupun materil selama ini.
Kepada Ir. La Ode Faimu sekeluarga dan Adikku Wa Ode Sitti Marsinah beserta
ponakan, Bapak dan Ibu Mertua Drs. Asrul Tawulo SH, M.Hum (almarhum) dan
Asma Dewi serta kepada kakak dan adik ipar disampaikan terima kasih atas
segala dukungan dan doanya. Akhirnya terima kasih penulis sampaikan kepada
istri Megawati Asrul Tawulo S.Sos, M.Si dan anakku semata wayang Wa Ode
Kaiya Reifana Insyirah atas cinta, kasih sayang, ketabahan dan dukungan doa
yang telah memberi spirit ayah selama ini.
xix
Disertasi ini dipersembahkan kepada orang-orang yang penulis cintai dan
mencintai penulis. Semoga disertasi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan khususnya di bidang pertanian.
Bogor, Januari 2013
La Ode Afa
xx
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Watumela pada tanggal 22 Desember 1970,
merupakan putra ke dua dari tiga bersaudara, dari Ayahanda L. Waho
(Almarhum) dan Ibunda Wa Ode Kaiya (almarhumah). Penulis telah menikah
dengan Megawati Asrul Tawulo, S.Sos, M.Si pada tanggal 10 November 2000.
Sampai saat ini penulis baru dikaruniai satu orang anak, seorang putri bernama
Wa Ode Kaiya Reifana Insyirah (Refa).
Penulis menyelesaikan pendidikan sarjana pada Program Studi Agronomi,
Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Haluoleo, lulus pada
tahun 1994. Jenjang strata dua (S2) di Program Studi Agronomi Program
Pascasarjana IPB lulus tahun 1998. Selanjutnya, penulis tahun 2009 mengikuti
jenjang strata tiga (S3) pada Mayor Agronomi dan Hortikultura, Sekolah
Pascasarjana IPB dengan beasiswa BPPS dari Direktorat Jenderal Pendidikan
Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia.
Penulis bekerja sebagai dosen pada Jurusan Agroteknologi Fakultas
Pertanian, Universitas Haluoleo, Kendari, Sulawesi Tenggara sejak tahun 2000.
xxi
xxii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL…………………………………………………………
xvii
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………..
xx
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………..
xxii
PENDAHULUAN ……………………………………………………….
Latar Belakang…………………………………………………..
Tujuan Umum …………………………………………………..
Tujuan Khusus…………………………………………………..
Hipotesis…………………………………………………………
1
1
5
5
5
TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………….
Kendala Budidaya Padi Sawah Tadah Hujan……………………
Adaptasi Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan.......................
Respon Morfologi.................................................................
Respon Fisiologi....................................................................
Pemanfaatan Efek Heterosis untuk Toleransi Kekeringan............
Metode dan Karakter Seleksi Toleransi Kekeringan......................
7
7
11
15
17
21
25
PENDUGAAN DINI TOLERANSI PADI HIBRIDA TERHADAP
KEKERINGAN…………………………………………………………...
Abstrak…………………………………………………………...
Abstract…………………………………………………..............
Pendahuluan……………………………………………………...
Bahan dan Metode……………………………………….............
A. Pengujian dengan Larutan Polietilen Glikol (PEG)
6000.................................................................................
A.1. Penentuan Konsentrasi Larutan PEG 6000
yang Memberikan Cekaman Kekeringan..........
Waktu dan Tempat.............................................
Metode Penelitian..............................................
Pelaksanaan Percobaan......................................
A.2. Pengujian dengan 25% Larutan PEG 6000
pada Fase Perkecambahan.................................
Waktu dan Tempat.............................................
Metode Penelitian..............................................
Pelaksanaan Percobaan......................................
A.3. Pengujian dengan 25% PEG 6000 Dalam
Kultur Hara pada Fase Bibit..............................
33
33
33
34
35
35
35
35
35
36
36
36
37
37
38
xxiii
Waktu dan Tempat.............................................
Metode Penelitian..............................................
Pelaksanaan Percobaan......................................
B. Pengujian dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan
di Pot...............................................................................
Waktu dan Tempat....................................................
Metode Penelitian......................................................
Pelaksanaan Percobaan..............................................
Hasil dan Pembahasan………….……………………………….
A. Pengujian dengan Larutan Polietilen Glikol (PEG)
6000.................................................................................
A.1. Penentuan Konsentrasi Larutan PEG 6000
yang Memberikan Cekaman Kekeringan..........
A.2. Pengujian dengan 25% Larutan PEG 6000
pada Fase Perkecambahan.................................
Peubah Penduga Toleransi Genotipe Padi
Hibrida terhadap Kekeringan pada Fase
Perkecambahan..............................................
A.3. Pengujian dengan 25% PEG 6000 Dalam
Kultur Hara pada Fase Bibit..............................
Peubah Penduga Toleransi Genotipe Padi
Hibrida terhadap Kekeringan pada Fase
Bibit................................................................
B. Pengujian dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan
di Pot................................................................................
Pengaruh Cekaman Kekeringan terhadap
Pertumbuhan...............................................................
Kadar Air Relatif Daun.............................................
Klorofil……………………………………………..
Pengaruh Cekaman Kekeringan terhadap
Komponen Hasil dan Hasil........................................
Simpulan…………………………………………………..........
RESPON AGRONOMI, MORFOLOGI DAN FISIOLOGI PADI
HIBRIDA TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN DI LAHAN
SAWAH.....................................................................................................
Abstrak………………………………………………………….
Abstract………………………………………………………….
Pendahuluan …….……………………………….……………..
Bahan dan Metode………………………………………............
Waktu dan Tempat..............................................................
Metode Penelitian................................................................
Pelaksanaan Percobaan.......................................................
xxiv
38
38
38
39
39
39
40
43
43
43
47
51
52
57
60
60
62
62
63
68
69
69
69
70
71
71
71
71
Hasil dan Pembahasan………………………………..…………..
A. Karakter Agronomi dan Morfologi pada Kondisi
Cekaman Kekeringan....................................................
A.1. Pertumbuhan Genotipe Padi Hibrida pada
Kondisi Cekaman Kekeringan............................
A.2. Komponen Hasil dan Hasil Padi Hibrida pada
Kondisi Cekaman Kekeringan............................
B. Karakter Fisiologi Genotipe Hibrida pada Kondisi
Cekaman Kekeringan………………………………....
B.1. Kerapatan Stomata dan Kadar Air Relatif Daun
B.2. Klorofil…………………………………………
B.3. Karbohidrat Total................................................
Simpulan ………………………………………………………..
UJI DAYA HASIL PENDAHULUAN (UDHP) GENOTIPE PADI
HIBRIDA…………………………………………………………………
Abstrak…………………………………………………………..
Abstract………………………………………………………….
Pendahuluan …………………………………………………….
Bahan dan Metode………………………………………….........
A. Uji Daya Hasil Pendahuluan (UDHP) di Lahan
Sawah Irigasi…………………………………………...
Waktu dan Tempat......................................................
Metode Penelitian.......................................................
Pelaksanaan Percobaan...............................................
B. UDHP di Lahan Sawah Tadah Hujan..............................
Waktu dan Tempat......................................................
Metode Penelitian.......................................................
Pelaksanaan Percobaan...............................................
Hasil dan Pembahasan……………………………………………
A. UDHP di Lahan Sawah Irigasi….……………………...
A.1. Curah Hujan........................................................
A.2. Suhu....................................................................
A.3. Komponen Pertumbuhan.....................................
A.3.1. Tinggi Tanaman......................................
A.3.2. Jumlah Anakan Produktif........................
A.3.3. Umur Berbunga.......................................
A.3.4. Umur Panen.............................................
A.4. Komponen Hasil dan Hasil.................................
A.4.1. Panjang Malai..........................................
A.4.2. Jumlah Gabah Total…………………....
A.4.3. Jumlah Gabah Isi……………………….
A.4.4. Persentase Gabah Hampa........................
75
75
75
83
87
87
89
90
93
95
95
95
96
97
97
97
97
97
98
98
98
99
100
100
100
101
101
102
102
103
103
104
104
104
104
105
xxv
A.4.5. Bobot 1 000 Butir....................................
A.4.6. Bobot Gabah per Rumpun dan Daya
Hasil per Hektar.....................................
B. UDHP di lahan Sawah Tadah Hujan…...…….................
B.1. Curah Hujan........................................................
B.2. Suhu.....................................................................
B.3. Komponen Pertumbuhan.....................................
B.3.1. Tinggi Tanaman……………………….
B.3.2. Jumlah Anakan Produktif........................
B.3.3. Panjang Daun Bendera............................
B.3.4. Biomasa Total..........................................
B.3.5. Umur Berbunga………………………...
B.4. Komponen Hasil dan Hasil..................................
B.4.1. Panjang Malai..........................................
B.4.2. Jumlah Gabah Total.................................
B.4.3. Persentase Gabah Isi................................
B.4.4. Bobot Gabah per Rumpun.......................
Simpulan………………………………………………………….
106
PEMBAHASAN UMUM…………………………………………............
117
SIMPULAN UMUM DAN SARAN……………………………………..
Simpulan Umum....………………………………………………..
Saran……………………………………………………………….
129
129
130
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………..
131
LAMPIRAN ………………………………………………………………
147
xxvi
107
108
108
110
110
110
111
112
112
113
113
114
114
114
115
116
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Galur mandul jantan untuk perakitan padi hibrida..............................
22
2 Galur pemulih kesuburan (restorer) yang telah diseleksi BB padi
untuk perakitan padi hibrida.....................................................................
23
3 Indeks vigor Situ Bagendit, Inpari 10, Limboto dan IR64 pada
berbagai konsentrasi larutan PEG 6000……………………………...
44
4 Bobot kering kecambah Situ Bagendit, Inpari 10, Limboto dan IR64
pada berbagai konsentrasi larutan PEG 6000....……………………...
45
5 Indeks vigor Maro, Limboto dan IR64 pada berbagai
konsentrasi larutan PEG 6000..............................................................
46
6 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap indeks vigor dan panjang
akar.......................................................................................................
48
7 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap panjang plumula dan bobot
kering akar............................................................................................
49
8 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap bobot kering kecambah............
50
9 Hasil analisis komponen utama beberapa peubah fase
perkecambahan pada perlakuan PEG 6000..........................................
51
10 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap tinggi tajuk dan panjang akar..
54
11 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap bobot kering akar dan tajuk.....
55
12 Pengaruh larutan PEG 6000 terhadap nisbah bobot akar tajuk (NAT)
dan skor tingkat kekeringan daun (SES IRRI) ..................................
56
13 Hasil analisis komponen utama beberapa peubah fase bibit pada
perlakuan PEG 6000.............................................................................
58
14 Pengaruh cekaman kekeringan di pot dan genotipe terhadap bobot
kering akar dan bobot kering tajuk......................................................
61
15 Pengaruh cekaman kekeringan di pot dan genotipe terhadap jumlah
gabah isi per malai…….....................................................…………...
64
16 Pengaruh cekaman kekeringan di pot terhadap persentase gabah
hampa dan bobot 100 butir...................................................................
65
xxvii
17 Pengaruh cekaman kekeringan di pot dan genotipe terhadap bobot
gabah per rumpun, indeks panen, indeks toleransi dan indeks
kepekaan terhadap kekeringan.............................................................
67
18 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap tinggi
tanaman, jumlah anakan produktif dan luas daun................................
76
19 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
panjang akar saat panen......................................... …………………..
78
20 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
bobot kering tajuk saat panen………………………….......................
80
21 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
bobot kering akar saat panen………………………………...……….
81
22 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
umur panen dan periode pengisian biji………....................................
82
23 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap panjang
malai, jumlah gabah isi dan bobot 1 000 butir.....................................
83
24 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
persentase gabah hampa dan bobot gabah per rumpun ……………...
85
25 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah dan genotipe terhadap
hasil gabah per hektar, indeks panen, indeks toleransi kekeringan
dan indeks kepekaan kekeringan ……………...…………..................
86
26 Distribusi dan frekuensi hujan selama penanaman padi hibrida di
lahan sawah, Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi……....
100
27 Rata-rata curah hujan selama pertumbuhan padi hibrida di lahan
sawah irigasi, Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi …..…
101
28 Keadaan suhu selama penanaman padi hibrida di lahan sawah, Desa
Bojong, Kecamatan Cikembar, Sukabumi …………………………..
101
29 Komponen pertumbuhan genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah irigasi…………………………………….......................
102
30 Komponen hasil dan hasil genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah irigasi…………………………………………………...
105
31 Distribusi dan frekuensi hujan selama penanaman padi hibrida di
lahan sawah tadah hujan, Desa Sanca, Kecamatan Gantar,
Indramayu…………………………………………………………….
108
xxviii
32 Rata-rata curah hujan selama pertumbuhan padi hibrida di lahan
sawah tadah hujan, Desa Sanca, Kecamatan Gantar,
Indramayu……………...……………………………………………..
109
33 Keadaan suhu selama penanaman padi hibrida di lahan sawah tadah
hujan, Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Indramayu………….………
110
34 Komponen pertumbuhan genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah tadah hujan……………………………………………..
111
35 Komponen hasil dan hasil genotipe padi hibrida dan varietas cek di
lahan sawah tadah hujan……………………………………………...
115
36 Genotipe toleran cekaman kekeringan berdasarkan beberapa metode
pengujian..............................................................................................
118
37 Korelasi indeks vigor, panjang akar, panjang plumul, bobot kering
akar, bobot kering kecambah pada perlakuan PEG 6000 dan bobot
gabah per rumpun perlakuan cekaman kekeringan di pot dan
simulasi kekeringan di lahan sawah.....................................................
119
38 Korelasi tinggi tajuk, panjang akar, bobot kering akar, bobot kering
tajuk, nisbah bobot akar tajuk, skor tingkat kekeringan daun fase
bibit pada perlakuan PEG 6000 dan bobot gabah per rumpun
perlakuan cekaman kekeringan di pot dan simulasi kekeringan di
lahan sawah..........................................................................................
120
xxix
xxx
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Bagan alur kegiatan penelitian ……………………………………...
6
2 Pola respon peubah panjang plumula (PP) dan panjang akar (PA)
varietas Limboto (A), Inpari 10 (B), Situ Bagendit (C) dan IR64 (D)
pada berbagai konsentrasi larutan PEG 6000......................................
44
3 Dendrogram genotipe padi hibrida toleran kekeringan berdasarkan
peubah panjang akar, bobot kering akar dan bobot kering
kecambah..............................................................................................
52
4 Penampilan daun beberapa genotipe hibrida dan varietas cek pada
konsentrasi 25% larutan PEG 6000.....................................................
57
5 Dendrogram genotipe padi hibrida toleran kekeringan berdasarkan
peubah bobot kering akar, bobot kering tajuk dan skor tingkat
kekeringan daun...................................................................................
59
6 Pengaruh cekaman kekeringan di pot terhadap kadar air relatif
daun…………………………………………………………………..
62
7 Pengaruh cekaman kekeringan di pot terhadap kandungan klorofil
skor SPAD 502………………………………………………………
63
8 Perubahan kadar air tanah selama periode pengeringan pada
kedalaman ±16 cm…………………………………………………...
77
9 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap kerapatan
stomata..................................................................................................
88
10 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap kadar air
relatif daun……………………………………………………………
89
11 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap kandungan
klorofil...................................................................................................
90
12 Pengaruh cekaman kekeringan di lahan sawah terhadap karbohidrat
non struktural........................................................................................
91
13 Kadar air tanah selama percobaan di lahan sawah tadah hujan………
109
14 Penampilan genotipe BI599A/BP15 (H7) dan varietas Limboto
(H12) pada fase reproduktif di lahan sawah tadah hujan pada kondisi
kekeringan sangat parah........................................................................
126
xxxi
xxxii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Hasil analisis tanah sawah Babakan Dramaga (SBD), University
Farm Institut Pertanian Bogor………………………………...……..
149
Rekapituasi hasil analisis ragam pengaruh berbagai konsentrasi
larutan polietilen glikol (PEG) 6000………………………………....
150
Rekapituasi hasil analisis ragam pengujian dengan 25% larutan PEG
6000.....................................................................................................
151
Rekapituasi hasil analisis ragam pengujian dengan perlakuan
cekaman kekeringan di pot…………………………………………..
151
5
Perhitungan kandungan klorofil dan karbohidrat total……………….
152
6
Rekapituasi hasil analisis ragam respon agronomi, morfologi dan
fisiologi padi hibrida terhadap cekaman kekeringan di lahan sawah...
152
Hasil analisis tanah sawah tadah hujan (STH) Desa Sanca,
Kecamatan Gantar, Kabupaten Indramayu…………………………..
153
Data curah hujan (mm) selama berlangsungnya penelitian di lahan
sawah Desa Bojong, Kecamatan Cikembar, Kabupaten Sukabumi.....
154
Rekapituasi hasil analisis ragam uji daya hasil pendahuluan (UDHP)
padi hibrida…………………………………………………………...
155
10 Data curah hujan (mm) selama berlangsungnya penelitian di lahan
sawah tadah hujan Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Kabupaten
Indramayu…………………………………………………………….
156
11 Hasil pengamatan kadar air tanah selama penelitian di lahan sawah
tadah hujan Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Kabupaten
Indramayu…………………………………………………………….
157
12 Data suhu udara (0C) selama berlangsungnya penelitian di lahan
sawah tadah hujan Desa Sanca, Kecamatan Gantar, Kabupaten
Indramayu…………………………………………………………….
158
13 Distribusi hujan selama percobaan simulasi cekaman kekeringan di
lahan sawah…………………………………………………………..
159
14 Frekuensi dan jumlah curah hujan bulanan selama percobaan
cekaman kekeringan di lahan sawah…………………………............
160
2
3
4
7
8
9
xxxiii
xxxiv
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Beras merupakan salah satu bahan makanan pokok penduduk Indonesia.
Jumlah penduduk Indonesia yang semakin meningkat dengan
rata-rata laju
pertumbuhan per tahun 1.36% (BPS 2009), harus diikuti dengan ketersediaan
beras. Ketersediaan beras dapat dicapai melalui peningkatan produktivitas padi.
Salah
satu
upaya
peningkatan
produktivitas
padi
dilakukan
dengan
mengembangkan varietas padi hibrida. Padi hibrida telah terbukti menghasilkan
produksi yang sangat tinggi. Rata-rata potensi hasil padi hibrida dapat mencapai
11.4 t ha-1 - 12.6 t ha-1 gabah kering atau 15-20% lebih tinggi dibanding varietas
unggul inbrida (IR64) (Badan Litbang 2007; Villa et al. 2011).
Meningkatnya kelangkaan air di bidang pertanian akibat perubahan iklim
global menyebabkan sawah beririgasi dan tadah hujan sering rawan kekeringan.
Cekaman kekeringan merupakan salah satu masalah yang menghambat
produktivitas padi, karena pada umumnya pada keadaan kekeringan produksi
lebih rendah dan umur panen lebih lama (Boyer 1992; Richards 1996; Nguyen et
al. 1997; Blum 2004) dibandingkan dengan kondisi normal. Pengembangan
produktivitas (intensifikasi) merupakan alternatif terbaik untuk dilakukan pada
saat perluasan areal sudah semakin sulit seiring dengan berkurangnya lahan
produktif di Jawa. Lahan sawah tadah hujan di Indonesia dengan luasan ± 2.1 juta
ha diharapkan dapat menjadi lumbung padi ke dua nasional setelah lahan sawah
irigasi. Jika produksi padi dapat ditingkatkan sebesar ± 1.0 ton ha-1 dibandingkan
padi inbrida, maka dari lahan sawah tadah hujan seluas ± 2.1 juta ha dapat
diperoleh tambahan produksi padi ± 2.1 juta ton.
Permasalahan yang dihadapi di lahan sawah tadah hujan adalah kekeringan
hampir terjadi setiap tahun akibat jumlah curah hujan yang rendah dan pendeknya
musim hujan (Serraj et al. 2008). Cekaman kekeringan merupakan pembatas
utama produksi dan stabilitas produksi padi pada ekosistem tadah hujan
(Srinivasan et al. 2008). Lingkungan tersebut memerlukan genotipe toleran yang
mampu
meminimalkan kehilangan hasil akibat kekeringan dan mempunyai
indeks kepekaan yang kecil terhadap kekeringan.
2
Kekeringan dapat menurunkan laju pertumbuhan akar, tajuk tanaman dan
indeks luas daun (Perez et al. 1996; Olsson et al. 1997; Farooq et al. 2008).
Menurunnya pertumbuhan akar ini akan menurunkan penyerapan hara dan air
sehingga mempengaruhi proses fisiologi antara lain menurunnya fotosintesis. Hal
ini dapat menurunkan pertumbuhan dan meningkatkan kehampaan gabah. Pada
akhirnya kekeringan menurunkan hasil bahkan sampai menggagalkan panen
(Takagi 1976; Van Dat 1986; Samaullah et al. 1996; IRRI 2002). Cekaman
kekeringan pada padi dapat terjadi pada pertumbuhan awal, saat berbunga atau
pengisian biji. Saat berbunga dan pengisian biji merupakan fase pertumbuhan
yang peka bagi tanaman padi terhadap kekeringan. Kekeringan pada fase tersebut
dapat menyebabkan tanaman tidak berkembang atau tidak menghasilkan gabah
(Lubis et al. 1993; Hijmans dan Serraj 2008), kehilangan produksi dapat
mencapai lebih dari 75% (Venuprasad et al. 2008; Serraj et al. 2009).
Salah
satu
cara
untuk
menanggulangi
masalah
tersebut
adalah
mengembangkan varietas padi yang relatif toleran kekeringan dengan umur
genjah, mempunyai peluang yang besar untuk ditanam pada daerah beriklim
kering dengan periode hujan singkat. Pengembangan genotipe tanaman yang
mengkonsumsi air sedikit merupakan pendekatan yang dapat memberikan harapan
untuk keberlanjutan produktivitas tanaman pada daerah yang memiliki kelangkaan
air (Serraj et al. 2009; Farooq et al. 2010). Padi hibrida mampu menunjukkan
sifat superior (efek heterosis), terutama toleran kekeringan dengan potensi hasil
tinggi dan berumur genjah. Perakitan padi hibrida sistem 3 galur yang
menggunakan galur mandul jantan (GMJ) tipe Wild abortive (WA) dan Kalinga
(KA) dengan galur pemulih kesuburan (R) telah menghasilkan beberapa genotipe
padi hibrida yang memiliki nilai standar heterosis tinggi berdasarkan
perbandingan terhadap varietas hibrida yang telah dilepas dan varietas cek
(Purwoko et al. 2010). Padi hibrida mempunyai kemampuan yang tinggi untuk
mengakumulasi bahan kering dan mentranslokasikan cadangan makanan dari
batang dan helaian daun ke bagian spikelet (Villa et al. 2011).
Sistem perakaran padi hibrida yang lebih kuat dan aktivitas perakarannya
lebih luas, diduga akan dapat beradaptasi dengan kondisi cekaman kekeringan.
Kemampuan akar untuk menyerap air pada kondisi kering menjadi ukuran dalam
3
mengidentifikasi galur/varietas toleran terhadap kekeringan. Sifat fisik berupa
perakaran yang panjang, padat, dan diameter akar yang besar menjadi tolok ukur
galur/varietas padi toleran kekeringan (Suardi 1988; Mackill et al. 1996).
Perakaran yang padat dan dalam akan meningkatkan serapan air dari tanah.
Perbedaan kedalaman perakaran dan penyesuaian ketersediaan air dengan
fenologi tanaman merupakan faktor yang menentukan efisiensi penggunaan air
(Golluscio dan Oesterheld 2007).
Untuk mengetahui toleransi kekeringan dan memecahkan persoalan
banyaknya galur yang akan diuji di lapangan serta kemungkinan pemanfaatan
padi hibrida yang berpeluang ditanam pada sawah tadah hujan, maka perlu dicari
metode pengujian yang dapat mengidentifikasi secara dini genotipe padi hibrida
toleran kekeringan. Metode pengujian yang paling memberikan kesesuaian hasil
dengan uji lapangan adalah metode yang tepat untuk mendeteksi secara dini
toleransi genotipe tertentu terhadap kekeringan sehingga dapat mempercepat
siklus seleksi dalam program perbaikan atau perakitan varietas.
Penggunaan polietilen glikol (PEG) dalam pengujian toleransi benih
terhadap kekeringan dengan memperhitungkan indeks kekeringan telah banyak
digunakan (Bouslama dan Schapaugh 1984; Nemoto et al. 1995). Penggunaan
PEG untuk uji toleransi terhadap kekeringan pada benih padi dilakukan pada
tingkat tegangan air -2 dan -12 bar
dilakukan di IRRI dan banyak peneliti
menggunakan konsentrasi 15-20% dengan PEG 6000. PEG dengan bobot molekul
≥ 6000 telah banyak digunakan dalam melakukan penelitian pengaruh cekaman
air terhadap pertumbuhan tanaman termasuk padi (Balch et al. 1996; Verslues et
al. 2006). Selain itu, metode pengujian toleransi terhadap kekeringan yang
dianggap dapat menggambarkan kondisi lapangan yang sesungguhnya adalah
dengan perlakuan cekaman kekeringan di pot (metode pot). Metode pot dapat
memberikan
informasi
kehilangan
air
melalui
evapotranspirasi
selama
pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Altman (2003) menyatakan salah satu strategi dalam pemuliaan tanaman
untuk memperoleh galur-galur toleran kekeringan adalah dengan mengevaluasi
adaptasi tanaman pada lokasi dan kondisi cekaman. Dengan demikian untuk
melihat kesesuaian metode pengujian dini (laboratorium dan rumah kaca) dengan
4
uji lapangan maka pengujian genotipe toleran kekeringan dapat dilakukan dengan
cara menanam langsung pada sawah tadah hujan (in situ) atau pada simulasi
kekeringan di lahan sawah irigasi.
Penilaian toleransi genotipe terhadap cekaman kekeringan sebaiknya
dinyatakan dalam tingkat produktivitas tanaman (Passioura 1983). Beberapa
peneliti menyarankan agar kuantifikasi toleransi genotipe terhadap cekaman
kekeringan diukur dengan suatu ukuran yang membandingkan secara relatif antara
hasil suatu genotipe pada kondisi tercekam dengan kondisi tidak tercekam
kekeringan (Fischer dan Maurer 1978; Lin dan Binns 1988; Langer et al. 1999).
Toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan berkaitan dengan
mekanisme adaptasi yang dapat dicirikan dengan perubahan-perubahan karakter
baik karakter agronomi dan morfologi maupun karakter fisiologi tanaman.
Perubahan karakter tersebut merupakan