Perlakuan invigorasi untuk meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida intani-2 selama penyimpanan
PERLAKUAN INVIGORASI UNTUK MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI
HIBRIDA INTANI-2 SELAMA PENYIMPANAN
PURNAWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Perlakuan Invigorasi untuk
Meningkatkan Mutu Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama
Penyimpanan” adalah benar 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Purnawati
NIM A251100174
RINGKASAN
PURNAWATI. Perlakuan Invigorasi untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama Penyimpanan. Dibimbing oleh
SATRIYAS ILYAS dan SUDARSONO.
Kondisi lingkungan simpan dan infeksi patogen menyebabkan benih lebih
cepat mengalami kemunduran. Laju kemunduran benih selama penyimpanan
dapat diperlambat dengan perlakuan invigorasi, sedangkan infeksi patogen pada
benih dapat diatasi dengan memberikan pestisida nabati. Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui pengaruh perlakuan invigorasi dalam meningkatkan mutu
fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 selama penyimpanan.
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Quality Control dan Proteksi Tanaman,
PT. BISI International Tbk, Kediri, Jawa Timur mulai bulan September 2012
hingga April 2013. Penelitian terdiri atas empat percobaan, yaitu (1) Evaluasi
perlakuan invigorasi menggunakan bahan dan konsentrasi yang berbeda, (2) Uji
fitotoksisitas pestisida sintetis dan nabati, (3) Efektivitas perlakuan invigorasi plus
minyak cengkeh dalam meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi
hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran, dan (4) Pengaruh perlakuan
invigorasi plus minyak cengkeh terhadap mutu fisiologis dan kesehatan benih padi
hibrida Intani-2 selama penyimpanan.
Perlakuan invigorasi efektif digunakan sebagai perlakuan benih untuk
meningkatkan viabilitas benih yang telah mengalami kemunduran, tetapi tidak
dapat meningkatkan mutu fisiologis benih pada benih-benih yang telah mengalami
kemunduran tingkat lanjut. Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 10
ppm, osmoconditioning dengan KNO3 1%, dan hydropriming dapat digunakan
untuk meningkatkan viabilitas benih lot 1. Perlakuan vitamin priming dengan
asam askorbat 40 ppm dapat digunakan untuk meningkatkan indeks vigor benih
lot 2. Lot 1 dipanen pada tanggal 18 April 2009 dan lot 2 dipanen pada tanggal 30
November 2011. Benih lot 1 dan lot 2 masing-masing telah disimpan selama 41
bulan dan 10 bulan pada suhu 15 ± 2 oC dan RH 41 ± 2% sebelum digunakan.
Minyak cengkeh konsentrasi 0.1-0.5% dapat diaplikasikan dengan cara
perendaman karena tidak bersifat toksik pada benih. Perlakuan minyak cengkeh
1% nyata menurunkan indeks vigor dan daya berkecambah benih. Pestisida
sintesis berupa Agrept 0.15% + Benlox 0.05% bersifat toksik terhadap benih
karena menyebabkan kecambah menunjukkan gejala klorosis.
Semua perlakuan invigorasi benih yang diintegrasikan dengan minyak
cengkeh 0.3% dapat digunakan untuk mempertahankan mutu fisiologis dan
meningkatkan kesehatan benih selama periode simpan 3 bulan. Perlakuan
invigorasi benih yang digunakan tidak menyebabkan penurunan mutu fisiologis
benih kecuali perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm yang
menyebabkan penurunan bobot kering kecambah normal pada periode simpan 3
bulan. Perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%
efektif meningkatkan indeks vigor benih lot 2 dan 3 pada periode simpan 3 bulan.
Perlakuan osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa meningkatkan indeks vigor
pada benih lot 1 pada periode simpan 3 bulan. Perlakuan osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3% dan hydropriming + minyak cengkeh
0.3% mampu menekan infeksi cendawan Fusarium sp. pada periode simpan 1
bulan dengan persentase penurunan tingkat infeksi masing-masing sebesar 51.5%
dan 33.1%. Perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh
0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3% dan
hydropriming + minyak cengkeh 0.3% mampu menekan infeksi cendawan
Aspergilus sp. pada periode simpan 0 dan 1 bulan dengan persentase penurunan
tingkat infeksi berkisar antara 28-52%. Perlakuan vitamin priming dengan asam
askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3% dan osmoconditioning dengan PEG -0.2
MPa + minyak cengkeh 0.3% menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas sp.
pada periode simpan 0, 2 dan 3 bulan dengan besar penghambatan sebesar 52.158.7%.
Kata
kunci:
asam askorbat, hydropriming,
osmoconditioning
KNO3,
minyak
cengkeh,
SUMMARY
PURNAWATI. Invigoration Treatment to Improve Seed Physiological Quality
and Health of Intani-2 Hybrid Rice Seed during Storage. Supervised by
SATRIYAS ILYAS and SUDARSONO.
Storage condition and pathogen infection of seed can cause seed
deterioration quickly. The rate of deterioration during storage could be slowed by
seed invigoration, and pathogen infection could be eliminated by application of
natural pesticide. The purpose of this study was to determine the effect of seed
invigoration on seed physiological quality and health of Intani-2 hybrid rice seed
during storage. All research activities were done at Quality Control and Plant
Protection Laboratorium, PT. BISI International, Kediri, East Java from
September 2012 until April 2013. The research consisted of four experiments, (1)
Evaluation of seed invigoration using different materials and concentrations, (2)
Phytotoxicity test of synthetic and natural pesticides, (3) Effectiveness of seed
invigoration plus clove oil to improve seed physiological quality and health of
deteriorated Intani-2 hybrid rice seed, and (4) Effect of seed invigoration plus
clove oil on seed physiological quality and health of Intani-2 hybrid rice seed
during storage.
Seed invigoration was effective as seed treatment to increase viability on
deteriorated Intani-2 hybrid rice seed, but was not effective to increase seed
viability on further deteriorated Intani-2 hybrid rice seed. Seeds with different
level of deterioration had different responses after invigoration treatment. Vitamin
priming with ascorbic acid 10 ppm, osmoconditioning with KNO3 1% and
hydropriming could be used to increase vigour index of lot 1. Vitamin priming
with ascorbic acid 40 ppm could be used to increase vigour index of lot 2. Lot 1
and 2 were harvested on 18 April 2009 (41 months old) and 30 November 2011
(10 months old), respectively. These lots were stored at 15 ± 2 oC and RH 41 ±
2% before used.
Clove oil 0.1-0.5% did not reduce seed physiological quality and did not
cause leaf chlorosis, therefore, these can be used for seed treatment. Clove oil 1%
caused negative effect on vigour index and germination percentage. Agrept 0.15%
+ Benlox 0.05% was toxic on seed that caused leaf chlorosis.
All seed invigoration plus clove oil 0.3% could maintain seed physiological
quality and health of Intani-2 hybrid rice seed for up to 3 months storage. Seed
invigoration did not caused deterioration on seed physiological quality except
vitamin priming with ascorbic acid 40 ppm which caused decrease in normal
seedling dry weight at 3 months storage. Osmoconditioning with KNO3 2% +
clove oil 0.3% was effective to increase vigour index of seed lot 2 and 3 for up to
3 months of storage. Osmoconditioning with PEG -0.2 MPa + clove oil 0.3% was
effective to increase vigour index of seed lot 1 for up to 3 months of storage. All
seed invigoration increased speed of germination before storage.
Osmoconditioning with KNO3 2% + clove oil 0.3% and hydropriming + clove oil
0.3% suppressed Fusarium sp. infection at 1 month storage by 51.5% and 33.1%,
respectively. Osmoconditioning with KNO3 2% + clove oil 0.3%,
osmoconditioning with PEG -0.2 MPa + clove oil 0.3% and hydropriming + clove
oil 0.3% were effective to reduce Aspergilus sp. infection on rice seeds by 28-52%
monitored at 0 and 1 months storage. Vitamin priming with ascorbic acid 40 ppm
+ clove oil 0.3% and osmoconditioning with PEG -0.2 MPa + clove oil 0.3% were
effective to reduce Xanthomonas sp. infection on rice seeds by 28-52% monitored
at 0, 2 and 3 months storage.
Keywords: ascorbic acid, clove oil, hydropriming, KNO3, osmoconditioning
© Hak Cipta Milik IPB, 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 ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PERLAKUAN INVIGORASI UNTUK MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI
HIBRIDA INTANI-2 SELAMA PENYIMPANAN
PURNAWATI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Ir Faiza C Suwarno, MS
Judu! Tesis : Perlakuan lnvigorasi untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 se!ama Penyimpanan
: Pumawati
Nama
: A251 100174
NIM
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr lr Sudarsono, MSc
Anggota
Ketua
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu dan Teknologi Benih
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr r Endah Retno Palupi , MSc
Tanggal Ujian: 23 Juli 2013
Tanggill Lulus :
o 9 DEC 2013
Judul Tesis : Perlakuan Invigorasi untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama Penyimpanan
Nama
: Purnawati
NIM
: A251100174
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Satriyas Ilyas, MS
Ketua
Prof Dr Ir Sudarsono, MSc
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu dan Teknologi Benih
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 23 Juli 2013
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian ini adalah invigorasi benih, dengan judul Perlakuan Invigorasi
untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2
selama Penyimpanan.
Penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada :
1. Jajaran manajemen PT. BISI International, Tbk atas beasiswa, sarana dan
prasarana pendidikan yang diberikan kepada penulis selama penulis
menyelesaikan studi S2 di IPB.
2. Prof Dr Ir Satriyas Ilyas, MS dan Prof Dr Ir Sudarsono, MSc selaku komisi
pembimbing atas masukan, arahan, saran dan ilmu yang sangat berharga
selama penelitian dan penulisan karya ilmiah ini.
3. Dr Ir Faiza C Suwarno, MS selaku dosen penguji luar komisi pada ujian akhir
tesis atas masukan, arahan dan saran yang diberikan.
4. Dr Ir Eny Widajati, MS selaku dosen perwakilan dari Program Studi Ilmu dan
Teknologi Benih pada ujian akhir tesis atas masukan, arahan dan saran yang
diberikan.
5. Seluruh staf pengajar Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih atas ilmu dan
pengetahuan yang diberikan selama penulis menempuh pendidikan di IPB.
6. Ir I Putu Darsana, MP PhD dan Ir Agus Setijono atas dukungan sarana dan
prasarana selama penulis menempuh pendidikan di IPB.
7. Dr Rudy Lukman dan Tim atas bantuan dan kerjasamanya selama penelitian
di Laboratorium Proteksi Tanaman.
8. Suami tercinta (Siswanto) atas doa, pengertian, kesabaran, dan dorongan
semangat yang selalu diberikan kepada penulis selama ini.
9. Orang tua tercinta, Ibu Ponisah dan Bapak Sudarmono (Alm.) atas doa, kasih
sayang dan dorongan semangat yang diberikan kepada penulis selama ini.
10. Keluarga Field Crop Quality Control atas bantuannya selama penulis
menempuh pendidikan di IPB.
11. Teman-teman ITB angkatan 2010, terutama Ikrarwati, M. Yasin SH, M.
Rofik, Nizaruddin, dan Taufik DW atas bantuannya selama penulis
menempuh pendidikan di IPB.
12. Kepada semua pihak yang telah berjasa dalam penelitian dan penulisan karya
ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Karya ilmiah ini penulis persembahkan untuk bidadari kecil kami, Kanza
Ghoida Syarifa Nurisna. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2013
Purnawati
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
xvii
DAFTAR GAMBAR
xvii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
1
3
3
2 TINJAUAN PUSTAKA
Viabilitas dan Vigor Benih
Teknik Invigorasi dalam Peningkatan Kualitas Benih
Penggunaan Pestisida dalam Benih
Kemunduran Benih selama Penyimpanan
4
5
6
7
3 EVALUASI PERLAKUAN INVIGORASI DALAM MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI HIBRIDA
INTANI-2 YANG TELAH MENGALAMI KEMUNDURAN
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Metode
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
4 PENGARUH PERLAKUAN INVIGORASI PLUS MINYAK CENGKEH
TERHADAP MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI
HIBRIDA INTANI-2 SELAMA PENYIMPANAN
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Metode
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
8
9
10
11
16
25
27
28
29
30
33
48
5 PEMBAHASAN UMUM
50
6 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
54
54
DAFTAR PUSTAKA
55
LAMPIRAN
59
DAFTAR TABEL
1 Pengaruh perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat terhadap
indeks vigor dan daya berkecambah benih padi
2 Pengaruh perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 terhadap indeks
vigor dan daya berkecambah benih padi
3 Pengaruh perlakuan osmoconditioning dengan PEG terhadap indeks
vigor dan daya berkecambah benih padi
4 Pengaruh perlakuan hydropriming dan matriconditioning terhadap
indeks vigor dan daya berkecambah benih padi
5 Pengaruh perlakuan minyak cengkeh terhadap mutu benih padi
6 Pengaruh perlakuan invigorasi terhadap indeks vigor dan daya
berkecambah benih padi
7 Pengaruh perlakuan invigorasi terhadap infeksi patogen terbawa benih
padi
8 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap kadar air (%)
benih padi selama periode simpan 3 bulan
9 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap indeks vigor (%)
benih padi selama periode simpan 3 bulan
10 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap daya
berkecambah (%) benih padi selama periode simpan 3 bulan
11 Pengaruh perlakuan invigorasi terhadap kecepatan tumbuh (% etmal-1)
benih padi selama periode simpan 3 bulan
12 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap bobot kering
kecambah normal (g) benih padi selama periode simpan 3 bulan
13 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap infeksi cendawan
Fusarium sp. (%) terbawa benih padi selama periode simpan 3 bulan
14 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap infeksi cendawan
Aspergilus sp. (%) terbawa benih padi selama periode simpan 3 bulan
15 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap infeksi bakteri
Xanthomonas sp. (106 cfu ml-1) terbawa benih padi selama periode
simpan 3 bulan
17
18
19
20
22
23
23
33
35
38
40
42
44
45
47
DAFTAR GAMBAR
1 Bagan alir penelitian
2 Performa kecambah pada perlakuan PEG -0.2 MPa (a) dan PEG -1.1
MPa (b)
3 Gejala klorosis pada perlakuan Agrept 0.15% dan Benlox 0.05%
4 Cendawan Aspergilus sp. (a) dan Fusarium sp. (b) yang ditemukan
pada benih padi
5 Isolat murni bakteri Xanthomonas sp. terbawa benih pada media
Wakimoto
4
19
21
24
25
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Benih hibrida yang unggul dan bermutu menjadi salah satu target sehingga
nilai komersial benih padi hibrida tetap tinggi. Akan tetapi masih terdapat kendala
pada saat benih dipasarkan, dimana kondisi lingkungan simpan yang kurang
mendukung serta infeksi patogen tertentu menjadi faktor pemicu cepatnya
kemunduran benih. Oleh karena itu diperlukan suatu teknologi yang mampu
meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida selama
penyimpanan.
Patogen tertentu yang menginfeksi benih merupakan salah satu faktor yang
mempengaruhi mutu benih. Benih dikatakan sehat jika benih tersebut tidak
terinfeksi patogen, baik oleh cendawan, bakteri, virus, maupun nematoda.
Beberapa cendawan dapat menginfeksi benih dan menyebabkan kematian benih.
Cendawan yang banyak menginfeksi benih padi antara lain Alternaria padwickii,
Fusarium moniliforme, Drechslera oryzae, dan Curvularia sp. (Islam et al. 2000;
Fiana 2010). Bakteri yang dapat menginfeksi benih padi antara lain Xanthomonas
oryzae pv. oryzae, Xanthomonas campestris pv. oryzicola, Pseudomonas avenae,
dan Acidovorax avenae pv. oryzae (Yukti 2009; Fiana 2010).
Infeksi patogen pada benih dapat berkembang selama penyimpanan pada
kondisi simpan yang mendukung pertumbuhan patogen dan dalam jangka waktu
tertentu menyebabkan kemunduran benih. Selain infeksi patogen, daya simpan
benih dipengaruhi oleh beberapa faktor yang lain, diantaranya varietas, sejarah
benih di lapangan, kondisi pada saat panen, pengeringan, viabilitas awal benih,
dan kondisi lingkungan simpan. Perlakuan invigorasi benih dengan teknik priming
dilaporkan dapat meningkatkan dan menurunkan daya simpan benih tergantung
pada jenis media priming, umur benih, dan lamanya priming (Georghiou 1987;
Basra et al. 2003; Arif 2005). Integrasi antara perlakuan invigorasi dengan
pestisida sintesis dan nabati diharapkan dapat menjadi solusi untuk meningkatkan
mutu benih selama penyimpanan.
Perlakuan invigorasi baik dengan osmoconditioning, vitamin priming,
hydropriming, maupun matriconditioning merupakan beberapa metode yang
efektif dalam invigorasi benih. Larutan osmotik yang dapat digunakan untuk
tujuan osmoconditioning adalah larutan polyethylene glycol atau larutan garam
(Murray dan Wilson 1987) antara lain CaCl2, NaCl, KCl, dan KNO3 (Erinnovita et
al. 2008). Osmoconditioning dengan larutan PEG -0.2 MPa dapat meningkatkan
daya berkecambah benih padi, berpengaruh positif terhadap kecepatan tumbuh
benih, mempercepat proses pemunculan akar, dan pemanjangan akar (Madiki
1998). Farooq et al. (2005) menyatakan bahwa perlakuan osmoconditioning
dengan 30 g/L KNO3 terbukti mampu meningkatkan indeks vigor, daya
berkecambah, panjang akar, dan panjang plumula empat kultivar benih tomat.
Hasil penelitian Basra et al. (2006) pada benih padi menunjukkan bahwa
perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 10 ppm selama 48 jam mampu
mempercepat waktu benih untuk berkecambah 50%, serta meningkatkan
keseragaman perkecambahan, kecepatan tumbuh, daya berkecambah, panjang
akar, panjang pumula, bobot basah dan bobot kering kecambah.
2
Ansari dan Zadeh (2012a) melaporkan bahwa perlakuan osmopriming dan
hydropriming meningkatkan persentase perkecambahan, persentase kecambah
normal, indeks perkecambahan, rata-rata perkecambahan, dan panjang kecambah
dibandingkan kontrol. Perlakuan hydropriming pada kondisi stres lingkungan
meningkatkan karakter perkecambahan benih Secale montanum (Ansari dan
Zadeh 2012b), meningkatkan daya berkecambah dan pertumbuhan yang cepat
pada galur inbred jagung (Janmohammadi et al. 2008) dan meningkatkan daya
berkecambah benih Vigna radiata L. pada kondisi stres lingkungan (Posmyk dan
Janas 2007).
Pengaruh osmoconditioning dalam penyimpanan telah dilaporkan dapat
mempertahankan viabilitas benih atau bahkan menurunkan viabilitas benih secara
cepat. Arif (2005) menyatakan selama penyimpanan pada suhu kamar, perlakuan
priming dengan larutan PEG pada benih kedelai menghasilkan daya berkecambah
tertinggi, bobot basah kecambah yang lebih tinggi, dan rendahnya kebocoran
membran melalui uji daya hantar listrik. Georghiou (1987) meneliti daya simpan
benih cabai yang diberi perlakuan osmoconditioning dengan menggunakan
mannitol. Hasil penelitian memberikan nilai yang positif terhadap daya simpan
benih cabai. Benih yang diberi perlakuan osmoconditioning menunjukkan daya
berkecambah 50% setelah penyimpanan 6 bulan, sedangkan kontrol tanpa
osmoconditioning menunjukkan daya berkecambah sebesar 10%.
Perlakuan matriconditioning juga banyak dilaporkan mampu meningkatkan
mutu fisiologis benih. Bahan matriconditioning yang sering digunakan dalam
penelitian-penelitian di dalam negeri adalah dengan menggunakan arang sekam,
abu gosok dan serbuk gergaji (Ilyas 2012). Dewasa ini arang sekam sudah
digunakan secara luas dalam penelitian-penelitian invigorasi benih baik untuk
benih berukuran kecil maupun benih berukuran besar.
Matriconditioning yang diintegrasikan dengan pestisida sintesis dan
pestisida nabati mampu meningkatkan mutu benih. Astuti (2009) melaporkan
bahwa perlakuan benih dengan matriconditioning plus minyak cengkeh 0.1% atau
matriconditioning plus Benlox 0.1% efektif mengurangi tingkat infeksi Alternaria
padwickii pada benih padi varietas Ciherang menjadi 0.5-7.0% dibandingkan
kontrol 28.5%. Fiana (2010) menyatakan bahwa perlakuan matriconditioning plus
minyak cengkeh 1%, minyak serai wangi 1%, Agrept 0.2% + Benlox 0.2%
mampu mengurangi tingkat infeksi cendawan A. padwickii, F. moniliforme,
Curvularia sp., D. oryzae serta bakteri X. oryzae pv. oryzae, X. campestris pv.
oryzicola, A. avenae pv. oryzae terbawa benih padi.
Perlakuan matriconditioning dalam penyimpanan pernah diteliti oleh Asie
(2004) pada benih cabai dengan mengintegrasikan matriconditioning plus
pestisida nabati dan memberikan hasil yang positif selama penyimpanan. Benih
yang diberi perlakuan matriconditioning plus minyak daun cengkeh 0.1% atau
minyak serai wangi 0.1% mampu mempertahankan mutu fisiologis dan kesehatan
benih lebih lama yaitu selama 6-12 minggu.
Salah satu upaya untuk meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih
padi selama dalam penyimpanan adalah dengan mengintegrasikan teknik
invigorasi benih baik dengan osmoconditioning, vitamin priming, hydropriming,
maupun matriconditioning dengan pestisida sintesis maupun nabati. Penelitian
invigorasi benih memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan dan
3
diharapkan perlakuan invigorasi dapat meningkatkan mutu fisiologis dan
kesehatan benih padi hibrida Intani-2 selama penyimpanan.
Tujuan Penelitian
1. Mendapatkan beberapa perlakuan invigorasi yang mampu meningkatkan
mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 yang telah
mengalami kemunduran.
2. Mendapatkan perlakuan invigorasi yang mampu meningkatkan mutu
fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 selama dalam
penyimpanan.
Manfaat Penelitian
Mutu benih selama beredar di pasar sangat tergantung pada viabilitas benih
awal, perlakuan benih sebelum dipasarkan, ada tidaknya infeksi patogen dalam
benih, dan kondisi lingkungan simpan. Kondisi lingkungan simpan yang tidak
mendukung serta infeksi patogen tertentu seringkali menjadi kendala dalam
mempertahankan viabilitas benih selama penyimpanan. Oleh karena itu
diperlukan suatu teknologi benih yang mampu meningkatkan mutu fisiologis dan
kesehatan benih selama penyimpanan. Penggunaan teknik invigorasi benih yang
diintegrasikan dengan pestisida yang tepat diharapkan mampu meningkatkan
mutu fisiologis dan kesehatan benih selama periode simpan di pasar.
4
Percobaan 1.
Evaluasi Perlakuan Invigorasi Menggunakan Bahan dan
Konsentrasi yang Berbeda
Vitamin priming, Osmoconditioning (KNO3), Osmoconditioning (PEG),
Matriconditioning, Hydropriming
Percobaan 2.
Uji Fitotoksisitas Pestisida Sintetis dan Nabati
Pestisida sintetis:
Agrept + Benlox
Asam askorbat 20 dan 40 ppm,
KNO3 2 dan 4%, PEG -0.2 MPa,
dan Hydropriming
Pestisida nabati:
Minyak cengkeh
Minyak cengkeh 0.3%
Percobaan 3.
Efektivitas Perlakuan Invigorasi dalam Meningkatkan Mutu
Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 yang telah
Mengalami Kemunduran
Kontrol, vitamin priming dengan asam askorbat 20 ppm, vitamin priming dengan asam askorbat 20 ppm + minyak cengkeh 0.3%, vitamin priming dengan
asam askorbat 40 ppm, vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan KNO3 2%, osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan KNO3 4%, osmoconditioning dengan KNO3 4% + minyak cengkeh 0.3%,
osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%, hydropriming, hydropriming + minyak
cengkeh 0.3%
Vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak
cengkeh 0.3%, hydropriming + minyak cengkeh 0.3%
Percobaan 4.
Pengaruh Perlakuan Invigorasi plus Minyak Cengkeh terhadap Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama Penyimpanan
Tiga lot benih dengan
tanggal panen berbeda
Kontrol, vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%,
osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan
PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%, hydropriming + minyak cengkeh 0.3%
Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh
0.3%, hydropriming + minyak cengkeh 0.3% berpotensi mempertahankan mutu fisiologis dan
meningkatkan mutu patologis benih padi hibrida Intani-2 selama penyimpanan 3 bulan
Gambar 1 Bagan alir penelitian
2 TINJAUAN PUSTAKA
Viabilitas dan Vigor Benih
Mutu benih merupakan sejumlah atribut dan karakter benih yang
ditunjukkan secara individual maupun kelompok. Mutu benih merupakan faktor
penentu keberhasilan pertanaman secara ekonomis. Mutu benih mencakup mutu
genetik, mutu fisiologis, mutu fisik, dan kesehatan benih.
Mutu fisiologis benih dapat diketahui melalui uji vigor dan uji viabilitas
benih. Teknolog benih mengartikan bahwa viabilitas merupakan kemampuan
benih untuk berkecambah dan menghasilkan kecambah normal, menjadi tanaman
yang berproduksi normal dalam keadaaan biofisik lapangan yang serba optimum
(Copeland dan McDonald 1995). Viabilitas benih merupakan daya hidup benih
5
yang dapat ditunjukkan dalam fenomena pertumbuhannya, gejala metabolisme,
kinerja kromosom, atau garis viabilitas (Sadjad 1994).
Vigor benih adalah kumpulan sifat yang dimiliki benih yang menentukan
tingkat potensi aktivitas dan penampilan benih atau lot benih selama proses
perkecambahan dan munculnya kecambah. Tujuan pengujian vigor benih adalah
untuk mempersiapkan informasi mengenai potensi nilai penanaman dalam kondisi
lingkungan yang beragam dan luas serta memberikan informasi kualitas benih
selama penyimpanan (ISTA 2011). Menurut Sadjad (1994) vigor benih adalah
kemampuan benih menumbuhkan tanaman normal pada kondisi suboptimum di
lapang produksi atau sesudah penyimpanan pada kondisi simpan suboptimum dan
ditanam dalam kondisi lapang yang optimum. Karakter yang sangat penting dari
vigor benih adalah yang dimanifestasikan oleh kecepatan laju perkecambahan,
keseragaman dari pertumbuhan dan daya tumbuh, serta kemampuan untuk tumbuh
normal pada rentang kondisi yang luas.
Teknik Invigorasi dalam Peningkatan Kualitas Benih
Menurut Khan dalam Ilyas (2012) terdapat berbagai teknik invigorasi benih
pratanam, tetapi secara umum terbagi menjadi dua kategori, yaitu penyerapan air
secara terkontrol dan tidak terkontrol. Penyerapan air secara terkontrol terdiri atas
dua macam, yaitu osmoconditioning dan matriconditioning. Prinsip dasar
osmoconditioning dan matriconditioning adalah mengatur pemasukan air ke
dalam benih sehingga pemunculan radikula dapat dicegah untuk beberapa waktu
sehingga fase aktivasi berlangsung lebih lama. Osmoconditioning adalah
perbaikan fisiologi maupun biokimia pada benih selama penundaan
perkecambahan dengan menggunakan medium imbibisi yang berpotensial
osmotik rendah dengan potensial matrik dapat diabaikan.
Larutan osmotik yang dapat digunakan untuk tujuan osmoconditioning
adalah larutan polyethylene glycol atau larutan garam (Murray dan Wilson 1987).
Efektivitas osmoconditioning ditentukan oleh jenis dan konsentrasi larutan yang
digunakan serta lama perlakuan imbibisi. Respon benih yang diberi perlakuan
berbeda untuk setiap spesies bahkan mungkin terjadi antar lot benih dari beberapa
kultivar (Khan 1992). Keuntungan penggunaan beberapa larutan garam dalam
osmoconditioning adalah dapat mensuplai benih dengan nitrogen dan hara esensial
lain bagi sintesis protein selama perkecambahan, sedangkan kerugian yang dapat
ditimbulkannya adalah terjadinya keracunan oleh garam (Copeland dan
McDonald 1995).
Perlakuan osmoconditioning dan matriconditioning dapat mempercepat
kemunculan radikula, meningkatkan persentase perkecambahan dan laju
pertumbuhan, dan perbaikan pada pertumbuhan bibit pada kondisi tanah yang
tidak menguntungkan. Teknik invigorasi ini bertujuan untuk meningkatkan
keserempakan tumbuh serta memperbaiki persentase kecambah normal dan
pertumbuhan kecambah di lapangan (Khan dalam Ilyas 2012).
Osmoconditioning dengan larutan PEG -0.2 MPa dapat meningkatkan daya
berkecambah benih padi, berpengaruh positif terhadap kecepatan tumbuh benih,
mempercepat proses pemunculan akar, dan pemanjangan akar (Madiki 1998).
Farooq et al. (2007) mendapatkan hasil positif dari penggunaan CaCl2 dengan
6
potensial osmotik -1.25 MPa selama 24 jam sebagai osmohardening (hidrasidehidrasi berulang dengan larutan osmotik). Osmohardening dengan CaCl2
mampu meningkatkan produksi dan indeks panen padi, berkorelasi positif dengan
persentase perkecambahan, bobot segar dan bobot kering kecambah.
Penggunaan NaCl sebagai osmopriming benih bunga matahari mampu
mengurangi waktu yang diperlukan untuk mencapai perkecambahan 50%,
meningkatkan energi perkecambahan, bahkan produksi achene (Hussain et al.
2006). Perlakuan KNO3 30 g/l selama 24 jam juga mampu secara nyata
meningkatkan vigor empat kultivar benih tomat (Farooq et al. 2005).
Penggunaan Pestisida dalam Benih
Bakterisida dan fungisida yang diaplikasikan pada benih dapat mengurangi
infeksi patogen terbawa benih. Penelitian Rahmawati (2008), penggunaan
bakterisida Agrept 20 WP (Ag) pada benih padi menunjukkan persentase daya
hambat tertinggi terhadap infeksi bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae
dibandingkan dua jenis bakterisida sintetis yang lain yaitu Nordox 56 WP (Nx)
dan Plantomycin 7 SP, pada taraf konsentrasi 0.1% hingga 0.4%. Persentase daya
hambat bakterisida sintetis cenderung meningkat seiring meningkatnya
konsentrasi yang diberikan. Menurut Tsiantos dan Psallidas (2002), streptomycin
sulphate merupakan bahan aktif yang efektif dalam pengendalian penyakit yang
disebabkan bakteri seperti yang disebabkan Erwinia amylovlora pada tanaman
pear.
Perlakuan matriconditioning yang dikombinasikan dengan bakterisida
(Agrept 0.2% atau minyak serai wangi 1%) mampu meningkatkan mutu fisiologis
dan kesehatan benih padi. Perlakuan matriconditioning plus bakterisida
menunjukkan peningkatan daya berkecambah, indeks vigor, kecepatan tumbuh,
bobot kering kecambah normal, menurunkan T50, serta dapat menurunkan
keberadaan Xanthomonas oryzae pv. oryzae terbawa benih padi hingga 100%.
Perlakuan matriconditioning + Agrept 0.2% atau dikombinasikan dengan minyak
serai wangi 1% dapat menghasilkan benih dengan mutu fisiologis dan kesehatan
benih yang lebih baik dibanding perlakuan matriconditioning saja (Rahmawati
2008).
Astuti (2009) melaporkan bahwa perlakuan benih dengan matriconditioning
plus minyak cengkeh 0.1% atau matriconditioning plus Benlox 0.1% efektif
mengurangi tingkat infeksi Alternaria padwickii pada benih padi varietas
Ciherang menjadi 0.5-7.0% dibandingkan kontrol 28.5%. Fiana (2010)
menyatakan bahwa perlakuan matriconditioning plus minyak cengkeh 1%,
minyak serai wangi 1%, Agrept 0.2% + Benlox 0.2% mampu mengurangi tingkat
infeksi cendawan A. padwickii, F. moniliforme, Curvularia sp., D. oryzae serta
bakteri X. oryzae pv. oryzae, X. campestris pv. oryzicola, A. avenae pv. oryzae
terbawa benih padi.
7
Kemunduran Benih Selama Penyimpanan
Salah satu permasalahan utama bagi produk hasil pertanian khususnya benih
adalah kemunduran benih. Kemunduran benih merupakan suatu kejadian yang
tidak dapat balik. Kemunduran benih dapat dibedakan menjadi dua, yaitu
kemunduran kronologis dan kemunduran fisiologis. Kemunduran benih yang
disebabkan oleh waktu disebut sebagai kemunduran kronologis, sedangkan
kemunduran fisiologis disebabkan oleh kondisi lingkungan selama penyimpanan
(Copeland dan McDonald 2001).
Ilyas (2012) mengemukakan bahwa benih merupakan organisme hidup yang
selalu berespirasi sehingga benih akan kehilangan berat karena sebagian
karbohidrat digunakan untuk respirasi. Selama penyimpanan, benih akan
melakukan kesetimbangan antara air pada benih dengan RH lingkungan simpan.
Dua faktor terpenting yang mempengaruhi periode hidup benih adalah kadar air
dan suhu. Benih yang akan disimpan sebaiknya dikeringkan sampai kadar air
optimum untuk mencegah perkecambahan dan mempertahankan mutu maksimum
benih selama penyimpanan, karena jika tidak deteriorasi akan terjadi secara cepat
akibat pertumbuhan maupun aktivitas mikroba dan pemanasan (suhu dan RH
tinggi).
Kemunduran benih dapat diartikan sebagai turunnya kualitas benih, sifat
maupun viabilitas benih yang mengakibatkan rendahnya vigor benih dan
buruknya pertanaman serta menurunnya hasil. Kemunduran benih menyebabkan
kemunduran mutu fisiologis yang mengakibatkan perubahan menyeluruh di dalam
benih baik fisik, fisiologi maupun kimiawi. Gejala benih yang telah mundur
adalah menurunnya daya berkecambah, kemampuan untuk tumbuh pada kondisi
suboptimum. Gejala kemunduran benih dapat diamati dari segi biokimia benih,
seperti aktivitas enzim, tingkat respirasi, dan kebocoran metabolitnya (Widajati et
al. 2013).
Copeland dan McDonald (2001) menyatakan bahwa kemunduran benih
merupakan proses kemunduran mutu fisiologis benih yang menimbulkan
perubahan menyeluruh dalam benih, baik fisik, fisiologis, dan biokimia yang pada
akhirnya akan menurunkan viabilitas benih. Benih yang telah mundur akan
memiliki daya berkecambah benih yang menurun, penundaan perkecambahan,
pertumbuhan kecambah yang lambat, kehilangan potensi tumbuh di lapang,
menurunnya resistensi terhadap kondisi stres lingkungan, kehilangan hasil, dan
meningkatnya jumlah kecambah abnormal.
8
3 EVALUASI PERLAKUAN INVIGORASI DALAM MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI HIBRIDA
INTANI-2 YANG TELAH MENGALAMI KEMUNDURAN
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas perlakuan invigorasi
yang mampu meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida
Intani-2 yang telah mengalami kemunduran. Penelitian terdiri atas tiga percobaan,
yaitu (1) Evaluasi perlakuan invigorasi menggunakan bahan dan konsentrasi yang
berbeda, (2) Uji fitotoksisitas pestisida sintetis dan nabati dan (3) Efektivitas
perlakuan invigorasi plus minyak cengkeh dalam meningkatkan mutu fisiologis
dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan invigorasi efektif digunakan
sebagai perlakuan benih untuk meningkatkan viabilitas benih yang telah
mengalami kemunduran, tetapi tidak efektif untuk meningkatkan viabilitas benih
yang telah mengalami kemunduran lanjut. Benih dengan tingkat kemunduran
berbeda memiliki respon yang berbeda setelah diberi perlakuan invigorasi.
Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 10 ppm, osmoconditioning
dengan KNO3 1% dan hydropriming dapat digunakan untuk meningkatkan indeks
vigor lot 1. Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm dapat
digunakan untuk meningkatkan indeks vigor benih lot 2. Minyak cengkeh
konsentrasi 0.1-0.5% aman digunakan sebagai perlakuan benih karena tidak
menyebabkan penurunan mutu fisiologis serta tidak menyebabkan klorosis pada
daun. Perlakuan minyak cengkeh 1% nyata menurunkan indeks vigor dan daya
berkecambah benih. Pestisida berupa Agrept 0.15% + Benlox 0.05% bersifat
toksik terhadap kecambah yang menyebabkan daun mengalami klorosis.
Perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3% dan
perlakuan osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%
mampu mengurangi infeksi cendawan Fusarium sp. sebesar 64 dan 86%.
Kata
kunci:
asam askorbat, hydropriming,
osmoconditioning
KNO3,
minyak
cengkeh,
9
3 EVALUATION OF INVIGORATION TREATMENT TO IMPROVE
SEED PHYSIOLOGICAL QUALITY AND HEALTH OF
DETERIORATED INTANI-2 HYBRID RICE SEED
ABSTRACT
The purpose of this study was to evaluate the effectiveness of invigoration
treatment to improve seed physiological quality and health of deteriorated Intani-2
hybrid rice seed. The research consisted of three experiments, (1) Evaluation of
seed invigoration using different materials and concentrations, (2) Phytotoxicity
test of synthetic and natural pesticides and (3) Effectiveness of seed invigoration
plus clove oil to improve seed physiological quality and health of deteriorated
Intani-2 hybrid rice seed. The result showed that seed invigoration was effective
as seed treatment to increase viability on deteriorated Intani-2 hybrid rice seed,
but was not effective to increase seed viability on further deteriorated Intani-2
hybrid rice seed. Seeds with different level of deterioration had different
responses after invigoration treatment. Vitamin priming with ascorbic acid 10
ppm, osmoconditioning with KNO3 1% and hydropriming could be used to
increase vigour index of lot 1. Vitamin priming with ascorbic acid 40 ppm could
be used to increase vigour index of lot 2. Clove oil 0.1-0.5% did not reduce seed
physiological quality and did not cause leaf chlorosis, therefore, these can be used
for seed treatment. Clove oil 1% caused negative effect on vigour index and
germination percentage. Agrept 0.15% + Benlox 0.05% was toxic on seed that
caused leaf chlorosis. Osmoconditioning with KNO3 2% + clove oil 0.3% and
osmoconditioning with PEG -0.2 MPa +clove oil 0.3% were effective to reduce
Fusarium sp. infection on rice seeds by 64 and 86%, respectively.
Keywords: ascorbic acid, clove oil, hydropriming, KNO3, osmoconditioning
10
PENDAHULUAN
Penggunaan benih unggul bermutu merupakan salah satu input dasar dalam
perbanyakan tanaman. Benih yang memiliki vigor tinggi mampu bertahan dalam
kondisi yang kurang menguntungkan serta menghasilkan produksi yang tinggi.
Penggunaan benih bermutu rendah akan meningkatkan biaya produksi di lapang
serta menghasilkan produksi tanaman yang rendah. Benih yang mempunyai vigor
dan viabilitas rendah menunjukkan penampilan kecambah yang buruk pada saat di
pertanaman.
Salah satu permasalahan utama bagi produk hasil pertanian khususnya benih
adalah kemunduran benih. Benih yang mengalami kemunduran menunjukkan
gejala-gejala yang khas. Copeland dan McDonald (2001) mencirikan bahwa benih
yang telah mundur akan memiliki daya berkecambah benih yang menurun,
penundaan perkecambahan, pertumbuhan kecambah yang lambat, kehilangan
potensi tumbuh di lapang, menurunnya resistensi terhadap kondisi stress
lingkungan, kehilangan hasil, dan meningkatnya jumlah kecambah abnormal.
Benih yang mengalami kemunduran menunjukkan viabilitas dan vigor benih
yang rendah. Benih yang mutunya rendah masih dapat ditingkatkan viabilitas dan
vigornya melalui perlakuan benih, yaitu dengan teknik invigorasi. Menurut
Widajati et al. (2012) upaya meningkatkan mutu benih adalah dengan
memberikan perlakuan priming atau preconditioning. Khan (1992) menyatakan
bahwa invigorasi benih adalah upaya memperlakukan benih sebelum tanam
dengan cara menyeimbangkan potensial air benih untuk merangsang kegiatan
metabolisme di dalam benih sehingga benih siap berkecambah tetapi radikula
belum muncul. Selama proses invigorasi, terjadi peningkatan kecepatan dan
keserempakan perkecambahan. Invigorasi dimulai saat benih berhidrasi pada
medium imbibisi yang berpotensial air rendah.
Perlakuan invigorasi baik dengan osmoconditioning, hydropriming, maupun
matriconditioning merupakan beberapa metode yang efektif dalam invigorasi
benih. Menurut Khan (1992) prinsip dasar osmoconditioning dan
matriconditioning adalah mengatur pemasukan air ke dalam benih sehingga
pemunculan radikula dapat dicegah untuk beberapa waktu sehingga fase aktivasi
berlangsung lebih lama. Osmoconditioning adalah perbaikan fisiologi maupun
biokimia pada benih selama penundaan perkecambahan dengan menggunakan
medium imbibisi yang berpotensial osmotik rendah dengan potensial matrik dapat
diabaikan. Sedangkan pada matriconditioning imbibisi air dikendalikan oleh
media padat lembab dengan potensial matrik rendah dan potensial osmotik dapat
diabaikan.
Patogen terbawa benih dapat menurunkan mutu benih. Patogen yang
menginfeksi benih dapat berupa cendawan maupun bakteri. Beberapa cendawan
dapat menginfeksi benih dan menyebabkan kematian benih. Cendawan yang
banyak menginfeksi benih padi antara lain Alternaria padwickii, Fusarium
moniliforme, Drechslera oryzae, dan Curvularia sp. (Islam et al. 2000; Fiana
2010). Benih yang terserang cendawan menunjukkan adanya kerusakan seperti
aborsi benih, berkurangnya ukuran biji, pembusukan biji, pembentukan sklerotia
atau stroma pada biji, nekrosa pada biji, pewarnaan pada biji, berkurangnya daya
berkecambah, dan perubahan sifat fisiologi benih (Neegaard 1976). Bakteri
11
merupakan salah satu patogen terbawa benih selain cendawan. Bakteri seedborne
dapat menimbulkan penyakit di pertanaman. Bakteri yang dapat menginfeksi
benih padi antara lain Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xanthomonas campestris
pv. oryzicola, Pseudomonas avenae, dan Acidovorax avenae pv. oryzae (Yukti
2009; Fiana 2010).
Perlakuan invigorasi yang diintegrasikan dengan pestisida sintetik maupun
pestisida nabati dapat menekan infeksi patogen terbawa benih. Bakterisida sintetik
Agrept 20 WP mengandung bahan aktif streptomycin sulphate 20%. Streptomycin
sulphate merupakan bahan aktif yang efektif dalam pengendalian penyakit yang
disebabkan bakteri seperti Erwinia amylovlora pada tanaman pear (Tsiantos dan
Psallidas 2002).
Fungisida sintetik yang sering digunakan dalam menghambat pertumbuhan
cendawan pada benih padi adalah Benlox. Bahan aktif yang terkandung dalam
Benlox adalah benomyl 50%. Fiana (2010) menyatakan bahwa perlakuan
matriconditioning plus minyak cengkeh 1%, minyak serai wangi 1%, Agrept
0.2% + Benlox 0.2% mampu mengurangi tingkat infeksi cendawan A. padwickii,
F. moniliforme, Curvularia sp., D. oryzae serta bakteri X. oryzae pv. oryzae, X.
campestris pv. oryzicola, A. avenae pv. oryzae terbawa benih padi.
Pestisida nabati yang sudah terbukti dalam mengeliminasi patogen terbawa
benih padi adalah minyak cengkeh dan minyak serai wangi. Pestisida nabati dapat
diartikan sebagai pestisida yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Minyak cengkeh
adalah salah satu pestisida nabati yang bersifat antibakteri dan antifungi karena
mengandung bahan aktif eugenol (Kardinan 2002). Bahan alami seperti minyak
cengkeh sebagai pestisida nabati dapat menekan pertumbuhan cendawan dan
bakteri terbawa benih dikarenakan minyak cengkeh memiliki aktivitas biotik
terhadap cendawan dan bakteri (Ueda et al. 1982).
Perlakuan invigorasi pada benih padi hibrida Intani-2 belum pernah
dilakukan, sehingga penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi awal
yang baik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi efektivitas perlakuan
invigorasi yang mampu meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi
hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran.
METODE
Penelitian ini terdiri atas tiga percobaan, yaitu (1) Evaluasi perlakuan
invigorasi menggunakan bahan dan konsentrasi yang berbeda, (2) Uji
fitotoksisitas pestisida sintetis dan nabati dan (3) Efektivitas perlakuan invigorasi
plus minyak cengkeh dalam meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih
padi hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran.
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Quality Control Benih Tanaman
Pangan dan Laboratorium Proteksi Tanaman, PT. BISI International Tbk, Kediri,
Jawa Timur. Penelitian dilaksanakan mulai bulan September hingga November
2012.
12
Percobaan 1. Evaluasi Perlakuan Invigorasi Menggunakan Bahan dan
Konsentrasi yang Berbeda
Sumber Benih
Benih yang digunakan dalam percobaan ini adalah benih yang telah
mengalami kemunduran yang terdiri atas dua lot benih. Penggunaan benih yang
telah mundur diharapkan mampu memperlihatkan respon yang lebih baik
dibandingkan dengan benih yang masih mempunyai viabilitas tinggi. Lot 1
dipanen pada tanggal 18 April 2009 dan lot 2 dipanen pada tanggal 30 November
2011. Benih lot 1 dan lot 2 masing-masing telah disimpan selama 41 bulan dan 10
bulan pada suhu 15 ± 2 oC dan RH 41 ± 2% sebelum digunakan. Lot 1
mempunyai daya berkecambah awal benih setelah panen 81.75%, sedangkan lot 2
mempunyai daya berkecambah benih awal setelah panen 70.75%.
Rancangan Percobaan
Percobaan ini dirancang menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor
empat ulangan. Perlakuan invigorasi yang digunakan adalah vitamin priming
dengan asam askorbat (0, 10, 20, 30, 40, dan 50 ppm), osmoconditioning dengan
KNO3 (0, 1, 2, 3, 4, dan 5%), osmoconditioning dengan PEG (0, -0.2, -0.5, -1.1,
dan -1.8 MPa), hydropriming (air aquades), dan matriconditioning (arang sekam).
Benih yang digunakan pada masing-masing ulangan sebanyak 30 gram
benih. Analisis data menggunakan SAS dan diuji lanjut dengan menggunakan
Duncan Multiple Range Test (DMRT). Masing-masing lot benih yang digunakan
dianalisis secara terpisah.
Perlakuan Invigorasi
Benih tanpa perlakuan (kontrol) langsung dimasukkan ke dalam gelas
plastik bening tanpa ada perlakuan khusus dan ditutup. Perlakuan invigorasi
dengan vitamin priming, osmoconditioning dan hydropriming dilakukan dengan
cara merendam benih di dalam larutan asam askorbat, KNO3, PEG, dan air
aquades sesuai dengan konsentrasi yang ditentukan. Perendaman dilakukan pada
gelas plastik bening tanpa aerator. Perbandingan antara benih dan larutan priming
adalah 1:1.5 (b/v).
Perlakuan matriconditioning menggunakan media bubuk arang sekam.
Bubuk arang sekam diperoleh dengan mengeringkan arang sekam selama 24 jam
pada suhu 105oC dan kemudian dihaluskan hingga lolos saringan 500 µm. Rasio
perlakuan matriconditioning yang digunakan antara benih:arang sekam:air adalah
1.0:0.8:1.2 (Ilyas et al. 2007). Matriconditioning dilakukan dengan cara
melembabkan benih dengan air di dalam gelas plastik bening, kemudian
ditambahkan bubuk arang sekam dan diaduk hingga benih terlapisi arang sekam
secara merata, kemudian ditutup.
Perlakuan invigorasi diinkubasi pada suhu 20-23 oC selama 20 jam. Setelah
itu benih dicuci dengan air aquades dan diuji mutu fisiologisnya yaitu indeks
13
vigor (IV) dan daya berkecambah (DB) dengan menggunakan metode uji antar
kertas (between paper) di dalam alat pengecambah benih (germinator).
Percobaan 2. Uji Fitotoksisitas Pestisida Sintetis dan Nabati
Sumber Benih
Benih yang digunakan dalam percobaan ini adalah lot benih yang dipanen
pada tanggal 18 April 2009 (lot 1). Benih tersebut telah disimpan pada suhu 15 ±
2 oC dengan daya berkecambah benih awal setelah panen 81.75%. Lot benih ini
dipilih karena berdasarkan percobaan sebelumnya menunjukkan hasil yang lebih
responsif terhadap perlakuan invigorasi.
Rancangan Percobaan
Percobaan ini dirancang menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor
empat ulangan. Pestisida sintesis yang digunakan dalam percobaan ini adalah
campuran Agrept dan Benlox dengan konsentrasi 0% (tanpa perlakuan), Agrept
0.3% + Benlox 0.2%, Agrept 0.25% + Benlox 0.15%, Agrept 0.2% + Benlox
0.1%, dan Agrept 0.15% + Benlox 0.05%. Pestisida nabati yang digunakan adalah
minyak cengkeh dengan konsentrasi 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, dan 1.0%. Minyak
cengkeh yang digunakan mengandung 78% eugenol.
Benih yang digunakan pada masing-masing ulangan sebanyak 30 gram
benih. Analisis data menggunakan SAS dan diuji lanjut dengan menggunakan
Duncan Multiple Range Test (DMRT).
Pengujian Fitotoksisitas Pestisida Sintesis dan Nabati
Pengujian fitoktosisitas dilakukan dengan cara merendam benih di dalam
larutan Agrept dan Benlox atau minyak cengkeh sesuai dengan konsentrasi.
Perbandingan antara benih dengan larutan pestisida adalah 1:1.5 (b/v). Perlakuan
dengan minyak cengkeh ditambahkan Tween 0.2% sebagai emulsifier. Pengujian
dilakukan dengan menggunakan gelas plastik bening tanpa aerator dan ditutup.
Benih tanpa perlakuan langsung dimasukkan ke dalam wadah tanpa ada perlakuan
khusus. Setelah itu benih diinkubasi pada suhu 20-23 oC selama 20 jam. Setelah
20 jam inkubasi, benih dicuci dengan air aquades dan diuji mutu fisiologisnya
yaitu indeks vigor (IV) dan daya berkecambah (DB) dengan menggunakan
metode uji antar kertas (between paper) di dalam alat pengecambah benih
(germinator).
14
Percobaan 3. Efektivitas Perlakuan Invigorasi plus Minyak Cengkeh dalam
Meningkatan Mutu Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2
yang telah Mengalami Kemunduran
Sumber Benih
Benih yang digunakan dalam percobaan ini adalah lot benih yang dipanen
pada tanggal 18 April 2009 (lot 1). Benih tersebut telah disimpan pada suhu 15 ±
2 oC dengan daya berkecambah benih awal setelah panen 81.75%. Lot benih ini
dipilih karena berdasarkan percobaan sebelumnya menunjukkan hasil yang lebih
responsif terhadap perlakuan invigorasi.
Rancangan Percobaan
Percobaan ini dirancang menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor
empat ulangan. Perlakuan yang diuji terdiri atas 13 taraf, yaitu tanpa perlakuan,
vitamin priming dengan asam askorbat 20 ppm, vitamin priming dengan asam
askorbat 20 ppm + minyak cengkeh 0.3%, vitamin priming dengan asam askorbat
40 ppm, vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%,
osmoconditioning dengan KNO3 2%, osmoconditioning dengan KNO3 2% +
minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan KNO3 4%, osmoconditioning
dengan KNO3 4% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2
MPa, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%,
hydropriming, hydropriming + minyak cengkeh 0.3%.
Benih yang digunakan pada masing-masing ulangan sebanyak 30 gram
benih. Analisis data menggunakan SAS dan
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI
HIBRIDA INTANI-2 SELAMA PENYIMPANAN
PURNAWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Perlakuan Invigorasi untuk
Meningkatkan Mutu Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama
Penyimpanan” adalah benar 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Purnawati
NIM A251100174
RINGKASAN
PURNAWATI. Perlakuan Invigorasi untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama Penyimpanan. Dibimbing oleh
SATRIYAS ILYAS dan SUDARSONO.
Kondisi lingkungan simpan dan infeksi patogen menyebabkan benih lebih
cepat mengalami kemunduran. Laju kemunduran benih selama penyimpanan
dapat diperlambat dengan perlakuan invigorasi, sedangkan infeksi patogen pada
benih dapat diatasi dengan memberikan pestisida nabati. Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui pengaruh perlakuan invigorasi dalam meningkatkan mutu
fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 selama penyimpanan.
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Quality Control dan Proteksi Tanaman,
PT. BISI International Tbk, Kediri, Jawa Timur mulai bulan September 2012
hingga April 2013. Penelitian terdiri atas empat percobaan, yaitu (1) Evaluasi
perlakuan invigorasi menggunakan bahan dan konsentrasi yang berbeda, (2) Uji
fitotoksisitas pestisida sintetis dan nabati, (3) Efektivitas perlakuan invigorasi plus
minyak cengkeh dalam meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi
hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran, dan (4) Pengaruh perlakuan
invigorasi plus minyak cengkeh terhadap mutu fisiologis dan kesehatan benih padi
hibrida Intani-2 selama penyimpanan.
Perlakuan invigorasi efektif digunakan sebagai perlakuan benih untuk
meningkatkan viabilitas benih yang telah mengalami kemunduran, tetapi tidak
dapat meningkatkan mutu fisiologis benih pada benih-benih yang telah mengalami
kemunduran tingkat lanjut. Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 10
ppm, osmoconditioning dengan KNO3 1%, dan hydropriming dapat digunakan
untuk meningkatkan viabilitas benih lot 1. Perlakuan vitamin priming dengan
asam askorbat 40 ppm dapat digunakan untuk meningkatkan indeks vigor benih
lot 2. Lot 1 dipanen pada tanggal 18 April 2009 dan lot 2 dipanen pada tanggal 30
November 2011. Benih lot 1 dan lot 2 masing-masing telah disimpan selama 41
bulan dan 10 bulan pada suhu 15 ± 2 oC dan RH 41 ± 2% sebelum digunakan.
Minyak cengkeh konsentrasi 0.1-0.5% dapat diaplikasikan dengan cara
perendaman karena tidak bersifat toksik pada benih. Perlakuan minyak cengkeh
1% nyata menurunkan indeks vigor dan daya berkecambah benih. Pestisida
sintesis berupa Agrept 0.15% + Benlox 0.05% bersifat toksik terhadap benih
karena menyebabkan kecambah menunjukkan gejala klorosis.
Semua perlakuan invigorasi benih yang diintegrasikan dengan minyak
cengkeh 0.3% dapat digunakan untuk mempertahankan mutu fisiologis dan
meningkatkan kesehatan benih selama periode simpan 3 bulan. Perlakuan
invigorasi benih yang digunakan tidak menyebabkan penurunan mutu fisiologis
benih kecuali perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm yang
menyebabkan penurunan bobot kering kecambah normal pada periode simpan 3
bulan. Perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%
efektif meningkatkan indeks vigor benih lot 2 dan 3 pada periode simpan 3 bulan.
Perlakuan osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa meningkatkan indeks vigor
pada benih lot 1 pada periode simpan 3 bulan. Perlakuan osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3% dan hydropriming + minyak cengkeh
0.3% mampu menekan infeksi cendawan Fusarium sp. pada periode simpan 1
bulan dengan persentase penurunan tingkat infeksi masing-masing sebesar 51.5%
dan 33.1%. Perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh
0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3% dan
hydropriming + minyak cengkeh 0.3% mampu menekan infeksi cendawan
Aspergilus sp. pada periode simpan 0 dan 1 bulan dengan persentase penurunan
tingkat infeksi berkisar antara 28-52%. Perlakuan vitamin priming dengan asam
askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3% dan osmoconditioning dengan PEG -0.2
MPa + minyak cengkeh 0.3% menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas sp.
pada periode simpan 0, 2 dan 3 bulan dengan besar penghambatan sebesar 52.158.7%.
Kata
kunci:
asam askorbat, hydropriming,
osmoconditioning
KNO3,
minyak
cengkeh,
SUMMARY
PURNAWATI. Invigoration Treatment to Improve Seed Physiological Quality
and Health of Intani-2 Hybrid Rice Seed during Storage. Supervised by
SATRIYAS ILYAS and SUDARSONO.
Storage condition and pathogen infection of seed can cause seed
deterioration quickly. The rate of deterioration during storage could be slowed by
seed invigoration, and pathogen infection could be eliminated by application of
natural pesticide. The purpose of this study was to determine the effect of seed
invigoration on seed physiological quality and health of Intani-2 hybrid rice seed
during storage. All research activities were done at Quality Control and Plant
Protection Laboratorium, PT. BISI International, Kediri, East Java from
September 2012 until April 2013. The research consisted of four experiments, (1)
Evaluation of seed invigoration using different materials and concentrations, (2)
Phytotoxicity test of synthetic and natural pesticides, (3) Effectiveness of seed
invigoration plus clove oil to improve seed physiological quality and health of
deteriorated Intani-2 hybrid rice seed, and (4) Effect of seed invigoration plus
clove oil on seed physiological quality and health of Intani-2 hybrid rice seed
during storage.
Seed invigoration was effective as seed treatment to increase viability on
deteriorated Intani-2 hybrid rice seed, but was not effective to increase seed
viability on further deteriorated Intani-2 hybrid rice seed. Seeds with different
level of deterioration had different responses after invigoration treatment. Vitamin
priming with ascorbic acid 10 ppm, osmoconditioning with KNO3 1% and
hydropriming could be used to increase vigour index of lot 1. Vitamin priming
with ascorbic acid 40 ppm could be used to increase vigour index of lot 2. Lot 1
and 2 were harvested on 18 April 2009 (41 months old) and 30 November 2011
(10 months old), respectively. These lots were stored at 15 ± 2 oC and RH 41 ±
2% before used.
Clove oil 0.1-0.5% did not reduce seed physiological quality and did not
cause leaf chlorosis, therefore, these can be used for seed treatment. Clove oil 1%
caused negative effect on vigour index and germination percentage. Agrept 0.15%
+ Benlox 0.05% was toxic on seed that caused leaf chlorosis.
All seed invigoration plus clove oil 0.3% could maintain seed physiological
quality and health of Intani-2 hybrid rice seed for up to 3 months storage. Seed
invigoration did not caused deterioration on seed physiological quality except
vitamin priming with ascorbic acid 40 ppm which caused decrease in normal
seedling dry weight at 3 months storage. Osmoconditioning with KNO3 2% +
clove oil 0.3% was effective to increase vigour index of seed lot 2 and 3 for up to
3 months of storage. Osmoconditioning with PEG -0.2 MPa + clove oil 0.3% was
effective to increase vigour index of seed lot 1 for up to 3 months of storage. All
seed invigoration increased speed of germination before storage.
Osmoconditioning with KNO3 2% + clove oil 0.3% and hydropriming + clove oil
0.3% suppressed Fusarium sp. infection at 1 month storage by 51.5% and 33.1%,
respectively. Osmoconditioning with KNO3 2% + clove oil 0.3%,
osmoconditioning with PEG -0.2 MPa + clove oil 0.3% and hydropriming + clove
oil 0.3% were effective to reduce Aspergilus sp. infection on rice seeds by 28-52%
monitored at 0 and 1 months storage. Vitamin priming with ascorbic acid 40 ppm
+ clove oil 0.3% and osmoconditioning with PEG -0.2 MPa + clove oil 0.3% were
effective to reduce Xanthomonas sp. infection on rice seeds by 28-52% monitored
at 0, 2 and 3 months storage.
Keywords: ascorbic acid, clove oil, hydropriming, KNO3, osmoconditioning
© Hak Cipta Milik IPB, 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 ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PERLAKUAN INVIGORASI UNTUK MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI
HIBRIDA INTANI-2 SELAMA PENYIMPANAN
PURNAWATI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Ir Faiza C Suwarno, MS
Judu! Tesis : Perlakuan lnvigorasi untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 se!ama Penyimpanan
: Pumawati
Nama
: A251 100174
NIM
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr lr Sudarsono, MSc
Anggota
Ketua
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu dan Teknologi Benih
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr r Endah Retno Palupi , MSc
Tanggal Ujian: 23 Juli 2013
Tanggill Lulus :
o 9 DEC 2013
Judul Tesis : Perlakuan Invigorasi untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama Penyimpanan
Nama
: Purnawati
NIM
: A251100174
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Satriyas Ilyas, MS
Ketua
Prof Dr Ir Sudarsono, MSc
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu dan Teknologi Benih
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 23 Juli 2013
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian ini adalah invigorasi benih, dengan judul Perlakuan Invigorasi
untuk Meningkatkan Mutu Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2
selama Penyimpanan.
Penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada :
1. Jajaran manajemen PT. BISI International, Tbk atas beasiswa, sarana dan
prasarana pendidikan yang diberikan kepada penulis selama penulis
menyelesaikan studi S2 di IPB.
2. Prof Dr Ir Satriyas Ilyas, MS dan Prof Dr Ir Sudarsono, MSc selaku komisi
pembimbing atas masukan, arahan, saran dan ilmu yang sangat berharga
selama penelitian dan penulisan karya ilmiah ini.
3. Dr Ir Faiza C Suwarno, MS selaku dosen penguji luar komisi pada ujian akhir
tesis atas masukan, arahan dan saran yang diberikan.
4. Dr Ir Eny Widajati, MS selaku dosen perwakilan dari Program Studi Ilmu dan
Teknologi Benih pada ujian akhir tesis atas masukan, arahan dan saran yang
diberikan.
5. Seluruh staf pengajar Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih atas ilmu dan
pengetahuan yang diberikan selama penulis menempuh pendidikan di IPB.
6. Ir I Putu Darsana, MP PhD dan Ir Agus Setijono atas dukungan sarana dan
prasarana selama penulis menempuh pendidikan di IPB.
7. Dr Rudy Lukman dan Tim atas bantuan dan kerjasamanya selama penelitian
di Laboratorium Proteksi Tanaman.
8. Suami tercinta (Siswanto) atas doa, pengertian, kesabaran, dan dorongan
semangat yang selalu diberikan kepada penulis selama ini.
9. Orang tua tercinta, Ibu Ponisah dan Bapak Sudarmono (Alm.) atas doa, kasih
sayang dan dorongan semangat yang diberikan kepada penulis selama ini.
10. Keluarga Field Crop Quality Control atas bantuannya selama penulis
menempuh pendidikan di IPB.
11. Teman-teman ITB angkatan 2010, terutama Ikrarwati, M. Yasin SH, M.
Rofik, Nizaruddin, dan Taufik DW atas bantuannya selama penulis
menempuh pendidikan di IPB.
12. Kepada semua pihak yang telah berjasa dalam penelitian dan penulisan karya
ilmiah ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Karya ilmiah ini penulis persembahkan untuk bidadari kecil kami, Kanza
Ghoida Syarifa Nurisna. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2013
Purnawati
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
xvii
DAFTAR GAMBAR
xvii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
1
3
3
2 TINJAUAN PUSTAKA
Viabilitas dan Vigor Benih
Teknik Invigorasi dalam Peningkatan Kualitas Benih
Penggunaan Pestisida dalam Benih
Kemunduran Benih selama Penyimpanan
4
5
6
7
3 EVALUASI PERLAKUAN INVIGORASI DALAM MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI HIBRIDA
INTANI-2 YANG TELAH MENGALAMI KEMUNDURAN
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Metode
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
4 PENGARUH PERLAKUAN INVIGORASI PLUS MINYAK CENGKEH
TERHADAP MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI
HIBRIDA INTANI-2 SELAMA PENYIMPANAN
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Metode
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
8
9
10
11
16
25
27
28
29
30
33
48
5 PEMBAHASAN UMUM
50
6 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
54
54
DAFTAR PUSTAKA
55
LAMPIRAN
59
DAFTAR TABEL
1 Pengaruh perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat terhadap
indeks vigor dan daya berkecambah benih padi
2 Pengaruh perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 terhadap indeks
vigor dan daya berkecambah benih padi
3 Pengaruh perlakuan osmoconditioning dengan PEG terhadap indeks
vigor dan daya berkecambah benih padi
4 Pengaruh perlakuan hydropriming dan matriconditioning terhadap
indeks vigor dan daya berkecambah benih padi
5 Pengaruh perlakuan minyak cengkeh terhadap mutu benih padi
6 Pengaruh perlakuan invigorasi terhadap indeks vigor dan daya
berkecambah benih padi
7 Pengaruh perlakuan invigorasi terhadap infeksi patogen terbawa benih
padi
8 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap kadar air (%)
benih padi selama periode simpan 3 bulan
9 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap indeks vigor (%)
benih padi selama periode simpan 3 bulan
10 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap daya
berkecambah (%) benih padi selama periode simpan 3 bulan
11 Pengaruh perlakuan invigorasi terhadap kecepatan tumbuh (% etmal-1)
benih padi selama periode simpan 3 bulan
12 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap bobot kering
kecambah normal (g) benih padi selama periode simpan 3 bulan
13 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap infeksi cendawan
Fusarium sp. (%) terbawa benih padi selama periode simpan 3 bulan
14 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap infeksi cendawan
Aspergilus sp. (%) terbawa benih padi selama periode simpan 3 bulan
15 Pengaruh perlakuan invigorasi dan lot benih terhadap infeksi bakteri
Xanthomonas sp. (106 cfu ml-1) terbawa benih padi selama periode
simpan 3 bulan
17
18
19
20
22
23
23
33
35
38
40
42
44
45
47
DAFTAR GAMBAR
1 Bagan alir penelitian
2 Performa kecambah pada perlakuan PEG -0.2 MPa (a) dan PEG -1.1
MPa (b)
3 Gejala klorosis pada perlakuan Agrept 0.15% dan Benlox 0.05%
4 Cendawan Aspergilus sp. (a) dan Fusarium sp. (b) yang ditemukan
pada benih padi
5 Isolat murni bakteri Xanthomonas sp. terbawa benih pada media
Wakimoto
4
19
21
24
25
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Benih hibrida yang unggul dan bermutu menjadi salah satu target sehingga
nilai komersial benih padi hibrida tetap tinggi. Akan tetapi masih terdapat kendala
pada saat benih dipasarkan, dimana kondisi lingkungan simpan yang kurang
mendukung serta infeksi patogen tertentu menjadi faktor pemicu cepatnya
kemunduran benih. Oleh karena itu diperlukan suatu teknologi yang mampu
meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida selama
penyimpanan.
Patogen tertentu yang menginfeksi benih merupakan salah satu faktor yang
mempengaruhi mutu benih. Benih dikatakan sehat jika benih tersebut tidak
terinfeksi patogen, baik oleh cendawan, bakteri, virus, maupun nematoda.
Beberapa cendawan dapat menginfeksi benih dan menyebabkan kematian benih.
Cendawan yang banyak menginfeksi benih padi antara lain Alternaria padwickii,
Fusarium moniliforme, Drechslera oryzae, dan Curvularia sp. (Islam et al. 2000;
Fiana 2010). Bakteri yang dapat menginfeksi benih padi antara lain Xanthomonas
oryzae pv. oryzae, Xanthomonas campestris pv. oryzicola, Pseudomonas avenae,
dan Acidovorax avenae pv. oryzae (Yukti 2009; Fiana 2010).
Infeksi patogen pada benih dapat berkembang selama penyimpanan pada
kondisi simpan yang mendukung pertumbuhan patogen dan dalam jangka waktu
tertentu menyebabkan kemunduran benih. Selain infeksi patogen, daya simpan
benih dipengaruhi oleh beberapa faktor yang lain, diantaranya varietas, sejarah
benih di lapangan, kondisi pada saat panen, pengeringan, viabilitas awal benih,
dan kondisi lingkungan simpan. Perlakuan invigorasi benih dengan teknik priming
dilaporkan dapat meningkatkan dan menurunkan daya simpan benih tergantung
pada jenis media priming, umur benih, dan lamanya priming (Georghiou 1987;
Basra et al. 2003; Arif 2005). Integrasi antara perlakuan invigorasi dengan
pestisida sintesis dan nabati diharapkan dapat menjadi solusi untuk meningkatkan
mutu benih selama penyimpanan.
Perlakuan invigorasi baik dengan osmoconditioning, vitamin priming,
hydropriming, maupun matriconditioning merupakan beberapa metode yang
efektif dalam invigorasi benih. Larutan osmotik yang dapat digunakan untuk
tujuan osmoconditioning adalah larutan polyethylene glycol atau larutan garam
(Murray dan Wilson 1987) antara lain CaCl2, NaCl, KCl, dan KNO3 (Erinnovita et
al. 2008). Osmoconditioning dengan larutan PEG -0.2 MPa dapat meningkatkan
daya berkecambah benih padi, berpengaruh positif terhadap kecepatan tumbuh
benih, mempercepat proses pemunculan akar, dan pemanjangan akar (Madiki
1998). Farooq et al. (2005) menyatakan bahwa perlakuan osmoconditioning
dengan 30 g/L KNO3 terbukti mampu meningkatkan indeks vigor, daya
berkecambah, panjang akar, dan panjang plumula empat kultivar benih tomat.
Hasil penelitian Basra et al. (2006) pada benih padi menunjukkan bahwa
perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 10 ppm selama 48 jam mampu
mempercepat waktu benih untuk berkecambah 50%, serta meningkatkan
keseragaman perkecambahan, kecepatan tumbuh, daya berkecambah, panjang
akar, panjang pumula, bobot basah dan bobot kering kecambah.
2
Ansari dan Zadeh (2012a) melaporkan bahwa perlakuan osmopriming dan
hydropriming meningkatkan persentase perkecambahan, persentase kecambah
normal, indeks perkecambahan, rata-rata perkecambahan, dan panjang kecambah
dibandingkan kontrol. Perlakuan hydropriming pada kondisi stres lingkungan
meningkatkan karakter perkecambahan benih Secale montanum (Ansari dan
Zadeh 2012b), meningkatkan daya berkecambah dan pertumbuhan yang cepat
pada galur inbred jagung (Janmohammadi et al. 2008) dan meningkatkan daya
berkecambah benih Vigna radiata L. pada kondisi stres lingkungan (Posmyk dan
Janas 2007).
Pengaruh osmoconditioning dalam penyimpanan telah dilaporkan dapat
mempertahankan viabilitas benih atau bahkan menurunkan viabilitas benih secara
cepat. Arif (2005) menyatakan selama penyimpanan pada suhu kamar, perlakuan
priming dengan larutan PEG pada benih kedelai menghasilkan daya berkecambah
tertinggi, bobot basah kecambah yang lebih tinggi, dan rendahnya kebocoran
membran melalui uji daya hantar listrik. Georghiou (1987) meneliti daya simpan
benih cabai yang diberi perlakuan osmoconditioning dengan menggunakan
mannitol. Hasil penelitian memberikan nilai yang positif terhadap daya simpan
benih cabai. Benih yang diberi perlakuan osmoconditioning menunjukkan daya
berkecambah 50% setelah penyimpanan 6 bulan, sedangkan kontrol tanpa
osmoconditioning menunjukkan daya berkecambah sebesar 10%.
Perlakuan matriconditioning juga banyak dilaporkan mampu meningkatkan
mutu fisiologis benih. Bahan matriconditioning yang sering digunakan dalam
penelitian-penelitian di dalam negeri adalah dengan menggunakan arang sekam,
abu gosok dan serbuk gergaji (Ilyas 2012). Dewasa ini arang sekam sudah
digunakan secara luas dalam penelitian-penelitian invigorasi benih baik untuk
benih berukuran kecil maupun benih berukuran besar.
Matriconditioning yang diintegrasikan dengan pestisida sintesis dan
pestisida nabati mampu meningkatkan mutu benih. Astuti (2009) melaporkan
bahwa perlakuan benih dengan matriconditioning plus minyak cengkeh 0.1% atau
matriconditioning plus Benlox 0.1% efektif mengurangi tingkat infeksi Alternaria
padwickii pada benih padi varietas Ciherang menjadi 0.5-7.0% dibandingkan
kontrol 28.5%. Fiana (2010) menyatakan bahwa perlakuan matriconditioning plus
minyak cengkeh 1%, minyak serai wangi 1%, Agrept 0.2% + Benlox 0.2%
mampu mengurangi tingkat infeksi cendawan A. padwickii, F. moniliforme,
Curvularia sp., D. oryzae serta bakteri X. oryzae pv. oryzae, X. campestris pv.
oryzicola, A. avenae pv. oryzae terbawa benih padi.
Perlakuan matriconditioning dalam penyimpanan pernah diteliti oleh Asie
(2004) pada benih cabai dengan mengintegrasikan matriconditioning plus
pestisida nabati dan memberikan hasil yang positif selama penyimpanan. Benih
yang diberi perlakuan matriconditioning plus minyak daun cengkeh 0.1% atau
minyak serai wangi 0.1% mampu mempertahankan mutu fisiologis dan kesehatan
benih lebih lama yaitu selama 6-12 minggu.
Salah satu upaya untuk meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih
padi selama dalam penyimpanan adalah dengan mengintegrasikan teknik
invigorasi benih baik dengan osmoconditioning, vitamin priming, hydropriming,
maupun matriconditioning dengan pestisida sintesis maupun nabati. Penelitian
invigorasi benih memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan dan
3
diharapkan perlakuan invigorasi dapat meningkatkan mutu fisiologis dan
kesehatan benih padi hibrida Intani-2 selama penyimpanan.
Tujuan Penelitian
1. Mendapatkan beberapa perlakuan invigorasi yang mampu meningkatkan
mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 yang telah
mengalami kemunduran.
2. Mendapatkan perlakuan invigorasi yang mampu meningkatkan mutu
fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 selama dalam
penyimpanan.
Manfaat Penelitian
Mutu benih selama beredar di pasar sangat tergantung pada viabilitas benih
awal, perlakuan benih sebelum dipasarkan, ada tidaknya infeksi patogen dalam
benih, dan kondisi lingkungan simpan. Kondisi lingkungan simpan yang tidak
mendukung serta infeksi patogen tertentu seringkali menjadi kendala dalam
mempertahankan viabilitas benih selama penyimpanan. Oleh karena itu
diperlukan suatu teknologi benih yang mampu meningkatkan mutu fisiologis dan
kesehatan benih selama penyimpanan. Penggunaan teknik invigorasi benih yang
diintegrasikan dengan pestisida yang tepat diharapkan mampu meningkatkan
mutu fisiologis dan kesehatan benih selama periode simpan di pasar.
4
Percobaan 1.
Evaluasi Perlakuan Invigorasi Menggunakan Bahan dan
Konsentrasi yang Berbeda
Vitamin priming, Osmoconditioning (KNO3), Osmoconditioning (PEG),
Matriconditioning, Hydropriming
Percobaan 2.
Uji Fitotoksisitas Pestisida Sintetis dan Nabati
Pestisida sintetis:
Agrept + Benlox
Asam askorbat 20 dan 40 ppm,
KNO3 2 dan 4%, PEG -0.2 MPa,
dan Hydropriming
Pestisida nabati:
Minyak cengkeh
Minyak cengkeh 0.3%
Percobaan 3.
Efektivitas Perlakuan Invigorasi dalam Meningkatkan Mutu
Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 yang telah
Mengalami Kemunduran
Kontrol, vitamin priming dengan asam askorbat 20 ppm, vitamin priming dengan asam askorbat 20 ppm + minyak cengkeh 0.3%, vitamin priming dengan
asam askorbat 40 ppm, vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan KNO3 2%, osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan KNO3 4%, osmoconditioning dengan KNO3 4% + minyak cengkeh 0.3%,
osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%, hydropriming, hydropriming + minyak
cengkeh 0.3%
Vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak
cengkeh 0.3%, hydropriming + minyak cengkeh 0.3%
Percobaan 4.
Pengaruh Perlakuan Invigorasi plus Minyak Cengkeh terhadap Mutu Fisiologis dan
Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2 selama Penyimpanan
Tiga lot benih dengan
tanggal panen berbeda
Kontrol, vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%,
osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan
PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%, hydropriming + minyak cengkeh 0.3%
Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning
dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh
0.3%, hydropriming + minyak cengkeh 0.3% berpotensi mempertahankan mutu fisiologis dan
meningkatkan mutu patologis benih padi hibrida Intani-2 selama penyimpanan 3 bulan
Gambar 1 Bagan alir penelitian
2 TINJAUAN PUSTAKA
Viabilitas dan Vigor Benih
Mutu benih merupakan sejumlah atribut dan karakter benih yang
ditunjukkan secara individual maupun kelompok. Mutu benih merupakan faktor
penentu keberhasilan pertanaman secara ekonomis. Mutu benih mencakup mutu
genetik, mutu fisiologis, mutu fisik, dan kesehatan benih.
Mutu fisiologis benih dapat diketahui melalui uji vigor dan uji viabilitas
benih. Teknolog benih mengartikan bahwa viabilitas merupakan kemampuan
benih untuk berkecambah dan menghasilkan kecambah normal, menjadi tanaman
yang berproduksi normal dalam keadaaan biofisik lapangan yang serba optimum
(Copeland dan McDonald 1995). Viabilitas benih merupakan daya hidup benih
5
yang dapat ditunjukkan dalam fenomena pertumbuhannya, gejala metabolisme,
kinerja kromosom, atau garis viabilitas (Sadjad 1994).
Vigor benih adalah kumpulan sifat yang dimiliki benih yang menentukan
tingkat potensi aktivitas dan penampilan benih atau lot benih selama proses
perkecambahan dan munculnya kecambah. Tujuan pengujian vigor benih adalah
untuk mempersiapkan informasi mengenai potensi nilai penanaman dalam kondisi
lingkungan yang beragam dan luas serta memberikan informasi kualitas benih
selama penyimpanan (ISTA 2011). Menurut Sadjad (1994) vigor benih adalah
kemampuan benih menumbuhkan tanaman normal pada kondisi suboptimum di
lapang produksi atau sesudah penyimpanan pada kondisi simpan suboptimum dan
ditanam dalam kondisi lapang yang optimum. Karakter yang sangat penting dari
vigor benih adalah yang dimanifestasikan oleh kecepatan laju perkecambahan,
keseragaman dari pertumbuhan dan daya tumbuh, serta kemampuan untuk tumbuh
normal pada rentang kondisi yang luas.
Teknik Invigorasi dalam Peningkatan Kualitas Benih
Menurut Khan dalam Ilyas (2012) terdapat berbagai teknik invigorasi benih
pratanam, tetapi secara umum terbagi menjadi dua kategori, yaitu penyerapan air
secara terkontrol dan tidak terkontrol. Penyerapan air secara terkontrol terdiri atas
dua macam, yaitu osmoconditioning dan matriconditioning. Prinsip dasar
osmoconditioning dan matriconditioning adalah mengatur pemasukan air ke
dalam benih sehingga pemunculan radikula dapat dicegah untuk beberapa waktu
sehingga fase aktivasi berlangsung lebih lama. Osmoconditioning adalah
perbaikan fisiologi maupun biokimia pada benih selama penundaan
perkecambahan dengan menggunakan medium imbibisi yang berpotensial
osmotik rendah dengan potensial matrik dapat diabaikan.
Larutan osmotik yang dapat digunakan untuk tujuan osmoconditioning
adalah larutan polyethylene glycol atau larutan garam (Murray dan Wilson 1987).
Efektivitas osmoconditioning ditentukan oleh jenis dan konsentrasi larutan yang
digunakan serta lama perlakuan imbibisi. Respon benih yang diberi perlakuan
berbeda untuk setiap spesies bahkan mungkin terjadi antar lot benih dari beberapa
kultivar (Khan 1992). Keuntungan penggunaan beberapa larutan garam dalam
osmoconditioning adalah dapat mensuplai benih dengan nitrogen dan hara esensial
lain bagi sintesis protein selama perkecambahan, sedangkan kerugian yang dapat
ditimbulkannya adalah terjadinya keracunan oleh garam (Copeland dan
McDonald 1995).
Perlakuan osmoconditioning dan matriconditioning dapat mempercepat
kemunculan radikula, meningkatkan persentase perkecambahan dan laju
pertumbuhan, dan perbaikan pada pertumbuhan bibit pada kondisi tanah yang
tidak menguntungkan. Teknik invigorasi ini bertujuan untuk meningkatkan
keserempakan tumbuh serta memperbaiki persentase kecambah normal dan
pertumbuhan kecambah di lapangan (Khan dalam Ilyas 2012).
Osmoconditioning dengan larutan PEG -0.2 MPa dapat meningkatkan daya
berkecambah benih padi, berpengaruh positif terhadap kecepatan tumbuh benih,
mempercepat proses pemunculan akar, dan pemanjangan akar (Madiki 1998).
Farooq et al. (2007) mendapatkan hasil positif dari penggunaan CaCl2 dengan
6
potensial osmotik -1.25 MPa selama 24 jam sebagai osmohardening (hidrasidehidrasi berulang dengan larutan osmotik). Osmohardening dengan CaCl2
mampu meningkatkan produksi dan indeks panen padi, berkorelasi positif dengan
persentase perkecambahan, bobot segar dan bobot kering kecambah.
Penggunaan NaCl sebagai osmopriming benih bunga matahari mampu
mengurangi waktu yang diperlukan untuk mencapai perkecambahan 50%,
meningkatkan energi perkecambahan, bahkan produksi achene (Hussain et al.
2006). Perlakuan KNO3 30 g/l selama 24 jam juga mampu secara nyata
meningkatkan vigor empat kultivar benih tomat (Farooq et al. 2005).
Penggunaan Pestisida dalam Benih
Bakterisida dan fungisida yang diaplikasikan pada benih dapat mengurangi
infeksi patogen terbawa benih. Penelitian Rahmawati (2008), penggunaan
bakterisida Agrept 20 WP (Ag) pada benih padi menunjukkan persentase daya
hambat tertinggi terhadap infeksi bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae
dibandingkan dua jenis bakterisida sintetis yang lain yaitu Nordox 56 WP (Nx)
dan Plantomycin 7 SP, pada taraf konsentrasi 0.1% hingga 0.4%. Persentase daya
hambat bakterisida sintetis cenderung meningkat seiring meningkatnya
konsentrasi yang diberikan. Menurut Tsiantos dan Psallidas (2002), streptomycin
sulphate merupakan bahan aktif yang efektif dalam pengendalian penyakit yang
disebabkan bakteri seperti yang disebabkan Erwinia amylovlora pada tanaman
pear.
Perlakuan matriconditioning yang dikombinasikan dengan bakterisida
(Agrept 0.2% atau minyak serai wangi 1%) mampu meningkatkan mutu fisiologis
dan kesehatan benih padi. Perlakuan matriconditioning plus bakterisida
menunjukkan peningkatan daya berkecambah, indeks vigor, kecepatan tumbuh,
bobot kering kecambah normal, menurunkan T50, serta dapat menurunkan
keberadaan Xanthomonas oryzae pv. oryzae terbawa benih padi hingga 100%.
Perlakuan matriconditioning + Agrept 0.2% atau dikombinasikan dengan minyak
serai wangi 1% dapat menghasilkan benih dengan mutu fisiologis dan kesehatan
benih yang lebih baik dibanding perlakuan matriconditioning saja (Rahmawati
2008).
Astuti (2009) melaporkan bahwa perlakuan benih dengan matriconditioning
plus minyak cengkeh 0.1% atau matriconditioning plus Benlox 0.1% efektif
mengurangi tingkat infeksi Alternaria padwickii pada benih padi varietas
Ciherang menjadi 0.5-7.0% dibandingkan kontrol 28.5%. Fiana (2010)
menyatakan bahwa perlakuan matriconditioning plus minyak cengkeh 1%,
minyak serai wangi 1%, Agrept 0.2% + Benlox 0.2% mampu mengurangi tingkat
infeksi cendawan A. padwickii, F. moniliforme, Curvularia sp., D. oryzae serta
bakteri X. oryzae pv. oryzae, X. campestris pv. oryzicola, A. avenae pv. oryzae
terbawa benih padi.
7
Kemunduran Benih Selama Penyimpanan
Salah satu permasalahan utama bagi produk hasil pertanian khususnya benih
adalah kemunduran benih. Kemunduran benih merupakan suatu kejadian yang
tidak dapat balik. Kemunduran benih dapat dibedakan menjadi dua, yaitu
kemunduran kronologis dan kemunduran fisiologis. Kemunduran benih yang
disebabkan oleh waktu disebut sebagai kemunduran kronologis, sedangkan
kemunduran fisiologis disebabkan oleh kondisi lingkungan selama penyimpanan
(Copeland dan McDonald 2001).
Ilyas (2012) mengemukakan bahwa benih merupakan organisme hidup yang
selalu berespirasi sehingga benih akan kehilangan berat karena sebagian
karbohidrat digunakan untuk respirasi. Selama penyimpanan, benih akan
melakukan kesetimbangan antara air pada benih dengan RH lingkungan simpan.
Dua faktor terpenting yang mempengaruhi periode hidup benih adalah kadar air
dan suhu. Benih yang akan disimpan sebaiknya dikeringkan sampai kadar air
optimum untuk mencegah perkecambahan dan mempertahankan mutu maksimum
benih selama penyimpanan, karena jika tidak deteriorasi akan terjadi secara cepat
akibat pertumbuhan maupun aktivitas mikroba dan pemanasan (suhu dan RH
tinggi).
Kemunduran benih dapat diartikan sebagai turunnya kualitas benih, sifat
maupun viabilitas benih yang mengakibatkan rendahnya vigor benih dan
buruknya pertanaman serta menurunnya hasil. Kemunduran benih menyebabkan
kemunduran mutu fisiologis yang mengakibatkan perubahan menyeluruh di dalam
benih baik fisik, fisiologi maupun kimiawi. Gejala benih yang telah mundur
adalah menurunnya daya berkecambah, kemampuan untuk tumbuh pada kondisi
suboptimum. Gejala kemunduran benih dapat diamati dari segi biokimia benih,
seperti aktivitas enzim, tingkat respirasi, dan kebocoran metabolitnya (Widajati et
al. 2013).
Copeland dan McDonald (2001) menyatakan bahwa kemunduran benih
merupakan proses kemunduran mutu fisiologis benih yang menimbulkan
perubahan menyeluruh dalam benih, baik fisik, fisiologis, dan biokimia yang pada
akhirnya akan menurunkan viabilitas benih. Benih yang telah mundur akan
memiliki daya berkecambah benih yang menurun, penundaan perkecambahan,
pertumbuhan kecambah yang lambat, kehilangan potensi tumbuh di lapang,
menurunnya resistensi terhadap kondisi stres lingkungan, kehilangan hasil, dan
meningkatnya jumlah kecambah abnormal.
8
3 EVALUASI PERLAKUAN INVIGORASI DALAM MENINGKATKAN
MUTU FISIOLOGIS DAN KESEHATAN BENIH PADI HIBRIDA
INTANI-2 YANG TELAH MENGALAMI KEMUNDURAN
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas perlakuan invigorasi
yang mampu meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi hibrida
Intani-2 yang telah mengalami kemunduran. Penelitian terdiri atas tiga percobaan,
yaitu (1) Evaluasi perlakuan invigorasi menggunakan bahan dan konsentrasi yang
berbeda, (2) Uji fitotoksisitas pestisida sintetis dan nabati dan (3) Efektivitas
perlakuan invigorasi plus minyak cengkeh dalam meningkatkan mutu fisiologis
dan kesehatan benih padi hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan invigorasi efektif digunakan
sebagai perlakuan benih untuk meningkatkan viabilitas benih yang telah
mengalami kemunduran, tetapi tidak efektif untuk meningkatkan viabilitas benih
yang telah mengalami kemunduran lanjut. Benih dengan tingkat kemunduran
berbeda memiliki respon yang berbeda setelah diberi perlakuan invigorasi.
Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 10 ppm, osmoconditioning
dengan KNO3 1% dan hydropriming dapat digunakan untuk meningkatkan indeks
vigor lot 1. Perlakuan vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm dapat
digunakan untuk meningkatkan indeks vigor benih lot 2. Minyak cengkeh
konsentrasi 0.1-0.5% aman digunakan sebagai perlakuan benih karena tidak
menyebabkan penurunan mutu fisiologis serta tidak menyebabkan klorosis pada
daun. Perlakuan minyak cengkeh 1% nyata menurunkan indeks vigor dan daya
berkecambah benih. Pestisida berupa Agrept 0.15% + Benlox 0.05% bersifat
toksik terhadap kecambah yang menyebabkan daun mengalami klorosis.
Perlakuan osmoconditioning dengan KNO3 2% + minyak cengkeh 0.3% dan
perlakuan osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%
mampu mengurangi infeksi cendawan Fusarium sp. sebesar 64 dan 86%.
Kata
kunci:
asam askorbat, hydropriming,
osmoconditioning
KNO3,
minyak
cengkeh,
9
3 EVALUATION OF INVIGORATION TREATMENT TO IMPROVE
SEED PHYSIOLOGICAL QUALITY AND HEALTH OF
DETERIORATED INTANI-2 HYBRID RICE SEED
ABSTRACT
The purpose of this study was to evaluate the effectiveness of invigoration
treatment to improve seed physiological quality and health of deteriorated Intani-2
hybrid rice seed. The research consisted of three experiments, (1) Evaluation of
seed invigoration using different materials and concentrations, (2) Phytotoxicity
test of synthetic and natural pesticides and (3) Effectiveness of seed invigoration
plus clove oil to improve seed physiological quality and health of deteriorated
Intani-2 hybrid rice seed. The result showed that seed invigoration was effective
as seed treatment to increase viability on deteriorated Intani-2 hybrid rice seed,
but was not effective to increase seed viability on further deteriorated Intani-2
hybrid rice seed. Seeds with different level of deterioration had different
responses after invigoration treatment. Vitamin priming with ascorbic acid 10
ppm, osmoconditioning with KNO3 1% and hydropriming could be used to
increase vigour index of lot 1. Vitamin priming with ascorbic acid 40 ppm could
be used to increase vigour index of lot 2. Clove oil 0.1-0.5% did not reduce seed
physiological quality and did not cause leaf chlorosis, therefore, these can be used
for seed treatment. Clove oil 1% caused negative effect on vigour index and
germination percentage. Agrept 0.15% + Benlox 0.05% was toxic on seed that
caused leaf chlorosis. Osmoconditioning with KNO3 2% + clove oil 0.3% and
osmoconditioning with PEG -0.2 MPa +clove oil 0.3% were effective to reduce
Fusarium sp. infection on rice seeds by 64 and 86%, respectively.
Keywords: ascorbic acid, clove oil, hydropriming, KNO3, osmoconditioning
10
PENDAHULUAN
Penggunaan benih unggul bermutu merupakan salah satu input dasar dalam
perbanyakan tanaman. Benih yang memiliki vigor tinggi mampu bertahan dalam
kondisi yang kurang menguntungkan serta menghasilkan produksi yang tinggi.
Penggunaan benih bermutu rendah akan meningkatkan biaya produksi di lapang
serta menghasilkan produksi tanaman yang rendah. Benih yang mempunyai vigor
dan viabilitas rendah menunjukkan penampilan kecambah yang buruk pada saat di
pertanaman.
Salah satu permasalahan utama bagi produk hasil pertanian khususnya benih
adalah kemunduran benih. Benih yang mengalami kemunduran menunjukkan
gejala-gejala yang khas. Copeland dan McDonald (2001) mencirikan bahwa benih
yang telah mundur akan memiliki daya berkecambah benih yang menurun,
penundaan perkecambahan, pertumbuhan kecambah yang lambat, kehilangan
potensi tumbuh di lapang, menurunnya resistensi terhadap kondisi stress
lingkungan, kehilangan hasil, dan meningkatnya jumlah kecambah abnormal.
Benih yang mengalami kemunduran menunjukkan viabilitas dan vigor benih
yang rendah. Benih yang mutunya rendah masih dapat ditingkatkan viabilitas dan
vigornya melalui perlakuan benih, yaitu dengan teknik invigorasi. Menurut
Widajati et al. (2012) upaya meningkatkan mutu benih adalah dengan
memberikan perlakuan priming atau preconditioning. Khan (1992) menyatakan
bahwa invigorasi benih adalah upaya memperlakukan benih sebelum tanam
dengan cara menyeimbangkan potensial air benih untuk merangsang kegiatan
metabolisme di dalam benih sehingga benih siap berkecambah tetapi radikula
belum muncul. Selama proses invigorasi, terjadi peningkatan kecepatan dan
keserempakan perkecambahan. Invigorasi dimulai saat benih berhidrasi pada
medium imbibisi yang berpotensial air rendah.
Perlakuan invigorasi baik dengan osmoconditioning, hydropriming, maupun
matriconditioning merupakan beberapa metode yang efektif dalam invigorasi
benih. Menurut Khan (1992) prinsip dasar osmoconditioning dan
matriconditioning adalah mengatur pemasukan air ke dalam benih sehingga
pemunculan radikula dapat dicegah untuk beberapa waktu sehingga fase aktivasi
berlangsung lebih lama. Osmoconditioning adalah perbaikan fisiologi maupun
biokimia pada benih selama penundaan perkecambahan dengan menggunakan
medium imbibisi yang berpotensial osmotik rendah dengan potensial matrik dapat
diabaikan. Sedangkan pada matriconditioning imbibisi air dikendalikan oleh
media padat lembab dengan potensial matrik rendah dan potensial osmotik dapat
diabaikan.
Patogen terbawa benih dapat menurunkan mutu benih. Patogen yang
menginfeksi benih dapat berupa cendawan maupun bakteri. Beberapa cendawan
dapat menginfeksi benih dan menyebabkan kematian benih. Cendawan yang
banyak menginfeksi benih padi antara lain Alternaria padwickii, Fusarium
moniliforme, Drechslera oryzae, dan Curvularia sp. (Islam et al. 2000; Fiana
2010). Benih yang terserang cendawan menunjukkan adanya kerusakan seperti
aborsi benih, berkurangnya ukuran biji, pembusukan biji, pembentukan sklerotia
atau stroma pada biji, nekrosa pada biji, pewarnaan pada biji, berkurangnya daya
berkecambah, dan perubahan sifat fisiologi benih (Neegaard 1976). Bakteri
11
merupakan salah satu patogen terbawa benih selain cendawan. Bakteri seedborne
dapat menimbulkan penyakit di pertanaman. Bakteri yang dapat menginfeksi
benih padi antara lain Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xanthomonas campestris
pv. oryzicola, Pseudomonas avenae, dan Acidovorax avenae pv. oryzae (Yukti
2009; Fiana 2010).
Perlakuan invigorasi yang diintegrasikan dengan pestisida sintetik maupun
pestisida nabati dapat menekan infeksi patogen terbawa benih. Bakterisida sintetik
Agrept 20 WP mengandung bahan aktif streptomycin sulphate 20%. Streptomycin
sulphate merupakan bahan aktif yang efektif dalam pengendalian penyakit yang
disebabkan bakteri seperti Erwinia amylovlora pada tanaman pear (Tsiantos dan
Psallidas 2002).
Fungisida sintetik yang sering digunakan dalam menghambat pertumbuhan
cendawan pada benih padi adalah Benlox. Bahan aktif yang terkandung dalam
Benlox adalah benomyl 50%. Fiana (2010) menyatakan bahwa perlakuan
matriconditioning plus minyak cengkeh 1%, minyak serai wangi 1%, Agrept
0.2% + Benlox 0.2% mampu mengurangi tingkat infeksi cendawan A. padwickii,
F. moniliforme, Curvularia sp., D. oryzae serta bakteri X. oryzae pv. oryzae, X.
campestris pv. oryzicola, A. avenae pv. oryzae terbawa benih padi.
Pestisida nabati yang sudah terbukti dalam mengeliminasi patogen terbawa
benih padi adalah minyak cengkeh dan minyak serai wangi. Pestisida nabati dapat
diartikan sebagai pestisida yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Minyak cengkeh
adalah salah satu pestisida nabati yang bersifat antibakteri dan antifungi karena
mengandung bahan aktif eugenol (Kardinan 2002). Bahan alami seperti minyak
cengkeh sebagai pestisida nabati dapat menekan pertumbuhan cendawan dan
bakteri terbawa benih dikarenakan minyak cengkeh memiliki aktivitas biotik
terhadap cendawan dan bakteri (Ueda et al. 1982).
Perlakuan invigorasi pada benih padi hibrida Intani-2 belum pernah
dilakukan, sehingga penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi awal
yang baik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi efektivitas perlakuan
invigorasi yang mampu meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih padi
hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran.
METODE
Penelitian ini terdiri atas tiga percobaan, yaitu (1) Evaluasi perlakuan
invigorasi menggunakan bahan dan konsentrasi yang berbeda, (2) Uji
fitotoksisitas pestisida sintetis dan nabati dan (3) Efektivitas perlakuan invigorasi
plus minyak cengkeh dalam meningkatkan mutu fisiologis dan kesehatan benih
padi hibrida Intani-2 yang telah mengalami kemunduran.
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Quality Control Benih Tanaman
Pangan dan Laboratorium Proteksi Tanaman, PT. BISI International Tbk, Kediri,
Jawa Timur. Penelitian dilaksanakan mulai bulan September hingga November
2012.
12
Percobaan 1. Evaluasi Perlakuan Invigorasi Menggunakan Bahan dan
Konsentrasi yang Berbeda
Sumber Benih
Benih yang digunakan dalam percobaan ini adalah benih yang telah
mengalami kemunduran yang terdiri atas dua lot benih. Penggunaan benih yang
telah mundur diharapkan mampu memperlihatkan respon yang lebih baik
dibandingkan dengan benih yang masih mempunyai viabilitas tinggi. Lot 1
dipanen pada tanggal 18 April 2009 dan lot 2 dipanen pada tanggal 30 November
2011. Benih lot 1 dan lot 2 masing-masing telah disimpan selama 41 bulan dan 10
bulan pada suhu 15 ± 2 oC dan RH 41 ± 2% sebelum digunakan. Lot 1
mempunyai daya berkecambah awal benih setelah panen 81.75%, sedangkan lot 2
mempunyai daya berkecambah benih awal setelah panen 70.75%.
Rancangan Percobaan
Percobaan ini dirancang menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor
empat ulangan. Perlakuan invigorasi yang digunakan adalah vitamin priming
dengan asam askorbat (0, 10, 20, 30, 40, dan 50 ppm), osmoconditioning dengan
KNO3 (0, 1, 2, 3, 4, dan 5%), osmoconditioning dengan PEG (0, -0.2, -0.5, -1.1,
dan -1.8 MPa), hydropriming (air aquades), dan matriconditioning (arang sekam).
Benih yang digunakan pada masing-masing ulangan sebanyak 30 gram
benih. Analisis data menggunakan SAS dan diuji lanjut dengan menggunakan
Duncan Multiple Range Test (DMRT). Masing-masing lot benih yang digunakan
dianalisis secara terpisah.
Perlakuan Invigorasi
Benih tanpa perlakuan (kontrol) langsung dimasukkan ke dalam gelas
plastik bening tanpa ada perlakuan khusus dan ditutup. Perlakuan invigorasi
dengan vitamin priming, osmoconditioning dan hydropriming dilakukan dengan
cara merendam benih di dalam larutan asam askorbat, KNO3, PEG, dan air
aquades sesuai dengan konsentrasi yang ditentukan. Perendaman dilakukan pada
gelas plastik bening tanpa aerator. Perbandingan antara benih dan larutan priming
adalah 1:1.5 (b/v).
Perlakuan matriconditioning menggunakan media bubuk arang sekam.
Bubuk arang sekam diperoleh dengan mengeringkan arang sekam selama 24 jam
pada suhu 105oC dan kemudian dihaluskan hingga lolos saringan 500 µm. Rasio
perlakuan matriconditioning yang digunakan antara benih:arang sekam:air adalah
1.0:0.8:1.2 (Ilyas et al. 2007). Matriconditioning dilakukan dengan cara
melembabkan benih dengan air di dalam gelas plastik bening, kemudian
ditambahkan bubuk arang sekam dan diaduk hingga benih terlapisi arang sekam
secara merata, kemudian ditutup.
Perlakuan invigorasi diinkubasi pada suhu 20-23 oC selama 20 jam. Setelah
itu benih dicuci dengan air aquades dan diuji mutu fisiologisnya yaitu indeks
13
vigor (IV) dan daya berkecambah (DB) dengan menggunakan metode uji antar
kertas (between paper) di dalam alat pengecambah benih (germinator).
Percobaan 2. Uji Fitotoksisitas Pestisida Sintetis dan Nabati
Sumber Benih
Benih yang digunakan dalam percobaan ini adalah lot benih yang dipanen
pada tanggal 18 April 2009 (lot 1). Benih tersebut telah disimpan pada suhu 15 ±
2 oC dengan daya berkecambah benih awal setelah panen 81.75%. Lot benih ini
dipilih karena berdasarkan percobaan sebelumnya menunjukkan hasil yang lebih
responsif terhadap perlakuan invigorasi.
Rancangan Percobaan
Percobaan ini dirancang menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor
empat ulangan. Pestisida sintesis yang digunakan dalam percobaan ini adalah
campuran Agrept dan Benlox dengan konsentrasi 0% (tanpa perlakuan), Agrept
0.3% + Benlox 0.2%, Agrept 0.25% + Benlox 0.15%, Agrept 0.2% + Benlox
0.1%, dan Agrept 0.15% + Benlox 0.05%. Pestisida nabati yang digunakan adalah
minyak cengkeh dengan konsentrasi 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, dan 1.0%. Minyak
cengkeh yang digunakan mengandung 78% eugenol.
Benih yang digunakan pada masing-masing ulangan sebanyak 30 gram
benih. Analisis data menggunakan SAS dan diuji lanjut dengan menggunakan
Duncan Multiple Range Test (DMRT).
Pengujian Fitotoksisitas Pestisida Sintesis dan Nabati
Pengujian fitoktosisitas dilakukan dengan cara merendam benih di dalam
larutan Agrept dan Benlox atau minyak cengkeh sesuai dengan konsentrasi.
Perbandingan antara benih dengan larutan pestisida adalah 1:1.5 (b/v). Perlakuan
dengan minyak cengkeh ditambahkan Tween 0.2% sebagai emulsifier. Pengujian
dilakukan dengan menggunakan gelas plastik bening tanpa aerator dan ditutup.
Benih tanpa perlakuan langsung dimasukkan ke dalam wadah tanpa ada perlakuan
khusus. Setelah itu benih diinkubasi pada suhu 20-23 oC selama 20 jam. Setelah
20 jam inkubasi, benih dicuci dengan air aquades dan diuji mutu fisiologisnya
yaitu indeks vigor (IV) dan daya berkecambah (DB) dengan menggunakan
metode uji antar kertas (between paper) di dalam alat pengecambah benih
(germinator).
14
Percobaan 3. Efektivitas Perlakuan Invigorasi plus Minyak Cengkeh dalam
Meningkatan Mutu Fisiologis dan Kesehatan Benih Padi Hibrida Intani-2
yang telah Mengalami Kemunduran
Sumber Benih
Benih yang digunakan dalam percobaan ini adalah lot benih yang dipanen
pada tanggal 18 April 2009 (lot 1). Benih tersebut telah disimpan pada suhu 15 ±
2 oC dengan daya berkecambah benih awal setelah panen 81.75%. Lot benih ini
dipilih karena berdasarkan percobaan sebelumnya menunjukkan hasil yang lebih
responsif terhadap perlakuan invigorasi.
Rancangan Percobaan
Percobaan ini dirancang menggunakan rancangan acak lengkap satu faktor
empat ulangan. Perlakuan yang diuji terdiri atas 13 taraf, yaitu tanpa perlakuan,
vitamin priming dengan asam askorbat 20 ppm, vitamin priming dengan asam
askorbat 20 ppm + minyak cengkeh 0.3%, vitamin priming dengan asam askorbat
40 ppm, vitamin priming dengan asam askorbat 40 ppm + minyak cengkeh 0.3%,
osmoconditioning dengan KNO3 2%, osmoconditioning dengan KNO3 2% +
minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan KNO3 4%, osmoconditioning
dengan KNO3 4% + minyak cengkeh 0.3%, osmoconditioning dengan PEG -0.2
MPa, osmoconditioning dengan PEG -0.2 MPa + minyak cengkeh 0.3%,
hydropriming, hydropriming + minyak cengkeh 0.3%.
Benih yang digunakan pada masing-masing ulangan sebanyak 30 gram
benih. Analisis data menggunakan SAS dan