Indonesia is an agricultural country with the fourth largest population in the world. However, climate change is having a major impact on agricultural production due to increased dry land. For effective agricultural disaster management, it is important to understand and measure drought in rice crop production. The research was conducted by designing a drought agro-ecosystem using PEG 6000. Eleven local upland rice varieties were tested with two sensitive varieties and one tolerant upland rice variety as a comparison. The study was designed using a randomized block design with five replications and tested with an analysis of variance using the contrast method. The results showed that local varieties were more tolerant to drought abiotic stress when compared to inbreed and hybrid varieties. Local varieties showed non significant &nbsp;differences with the varieties recommended for dry land

Siregar, Dolly Sojuangan

syahril, muhammad syahril

English

Talenta Publisher (E-Journals, Universitas Sumatera Utara)

Jurnal Pertanian Tropik                                     ISSN NO: 2356- 4725/p- ISSN :  2655-7576 Vol.10.No.1. 202 (2); 7-  10                                                                  DOI: 10.32734/jpt.v10i1, April.11605  7  Varietas Padi Gogo Lokal, Solusi Ketahanan Pangan di Lahan Kering  Local Upland Rice Varieties, Solutions to Food Security in Dry Land  Muhammad Syahril* dan Dolly Sojuangan Siregar 1Program Study Agroteknologi Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. *Corresponding author: muhammadsyahrillubis@usu.ac.id  ABSTRAK  Perubahan iklim berdampak besar pada produksi pertanian akibat meningkatnya lahan-lahan kering. Untuk manajemen bencana pertanian yang efektif, penting untuk memahami dan mengukur kekeringan pada produksi tanaman padi. Penelitian bertujuan untuk mendapatkan varietas yang toleran terhadap kekeringan.  Penelitian dilakukan dengan mendesign agroekosistem kekeringan dengan menggunakan PEG 6000. Dilakukan pengujian sebelas varietas padi gogo local dengan dua varietas sensitive dan satu varietas padi gogo toleran sebagai pembanding. Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok dua faktor dengan lima ulangan dan diuji dengan analisis ragam metode kontras. Faktor pertama yang diteliti adalah konsentrasi PEG 6000 yang terdiri atas 2 taraf dan faktor kedua adalah 14 jenis varietas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa  varietas lokal lebih toleran terhadap stress abiotic kekeringan  jika dibandingkan dengan varietas inbreed dan hibrid. Varietas local menunjukkan perbedaan toleransi yang tidak nyata dengan varietas-varietas yang direkomendasikan pada lahan kering.    Kata kunci: Perubahan iklim, kekeringan, padi, stress abiotik.  ABSTRACT  Climate change is having a major impact on agricultural production due to increased dry land. For effective agricultural disaster management, it is important to understand and measure drought in rice crop production. The aim of the research is to obtain varieties that are tolerant to drought. The research was conducted by designing a drought agro-ecosystem using PEG 6000. Eleven local upland rice varieties were tested with two sensitive varieties and one tolerant upland rice variety as a comparison. The study was designed using factorial randomized block design with five replications and tested with an analysis of variance using the contrast method. The first factor studied was the concentration og PEG 6000 which consist of two level and the second factor was 14 varieties. The results showed that local varieties were more tolerant to drought abiotic stress when compared to inbreed and hybrid varieties. Local varieties showed non-significant  differences with the varieties recommended for dry land. Key words: Climate Change, Drought, Rice, Stress Abiotic                           PENDAHULUAN   Beras (Oryza sativa L.) merupakan makanan pokok lebih dari setengah dari populasi dunia, terutama orang-orang di negara berkembang (Seck et al., 2012) termasuk Indonesia. Untuk itu, ketersediaan beras secara global harus tetap tersedia. Kendala utama penghalang ketersediaan beras adalah rendahnya produktivitas akibat perubahan iklim (Porter et al., 2014). Terjadinya perubahan iklim secara global, diprediksi kedepannya lahan-lahan Jurnal Pertanian Tropik                                     ISSN NO: 2356- 4725/p- ISSN :  2655-7576 Vol.10.No.1. 202 (2); 7-  10                                                                  DOI: 10.32734/jpt.v10i1, April.11605  8  marginal akan semakin luas seperti lahan lahan salin,  kering,  dan banjir akibat ketidak seimbangan siklus air.  Untuk lahan kering,  sebagai cekaman lingkungan utama yang mempengaruhi hasil panen padi di seluruh dunia (Shim et al.. 2018) dan khususnya Asia, dengan 90% beras ditanam dan dikonsumsi di Asia (Kumar et al., 2014) akan berdampak drastis pada populasi manusia di dunia yang diperkirakan akan mencapai 9 miliar pada tahun 2050 [Godfray et al., 2010]. Produksi pangan dunia perlu ditingkatkan 70% pada tahun 2050 untuk memenuhi permintaan yang meningkat (FAO, 2009). Khusus untuk Negara Filipina, Indonesia, Vietnam dan Thailand diperkirakan akan mengalami penurunan hasil padi sekitar rata rata 50 persen pada 2100 dibandingkan dengan tahun 1990 dengan asumsi tidak ada perbaikan sarana teknis dan akan menurunkan produksi 34 persen di Indonesia dan 75 persen di Filipina, dan mulai tahun 2020 akan terjadi hamper di semua Negara (ADB, 2009).  Berdasarkan penjelasan diatas, penting dilakukan penelitian untuk mendapatkan solusi dalam menghadapi perubahan iklim khusunya dalam penanganan lahan lahan kering. Penggunaan varietas lokal diprediksi mampu beradaptasi dan toleran terhadap cekaman lingkungan yang diakibatkan oleh perubahan iklim.   BAHAN DAN METODE   Penelitian uji toleransi kekeringan dilakukan dirumah kaca Universitas Samudra dengan menggunakan polibag ukuran 10 kg tanah ultisol dengan pH  5.9. Penelitian  dilaksanakan pada bulan April hingga Agustus 2020. Penelitian disusun dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) faktorial dengan faktor pertama adalah 11 kultivar padi gogo lokal Aceh  (Gameso, Sibengkok, Ramos Gunung, Sidol, Sigedul, Arias Kuning, Arias putih, Arias Merah, Sibontok, Serumu and  Sileso) ditambah denga 2 varietas sensitif kekeringan yaitu Ciherang dan IR-64 dan 1 varietas padi gogo inbrida toleran kekeringan yaitu Inpago Unsoed 1. Faktor kedua adalah perlakuan pemberian PEG 6000 dengan taraf P0= 0 g/L air  dan P1= 156,75 g/L air ( - 3 bar ). Setiap perlakuan diulang 5 kali, sehingga secara keseluruhan terdapat 140 unit percobaan. Setiap unit percobaan terdapat empat tanaman  dengan dua sampel merupakan sampel destruktif.  Untuk meninduksi cekaman kekeringan, penyiraman dilakukan dengan mengunakan larutan PEG 6000 pada perlakuan P1 dan dengan air murni pada perlakuan P0 masing masing 250 ml per hari. Polyethylene glycol (PEG 6000) dilarutkan dengan menggunakan aquades (Abiri et al. 2016) berdasarkan persamaan dari  Michel and Kaufmann formula (Michel and Kaufmann, 1973; Abiri et al. 2016 ): ΨS= -(1.18× 10-2)C – (1.18× 10-4)C2 + (2.67× 10-4)CT +(8.39× 10-7)C2T.................................(1) Dimana C adalah konsentrasi PEG 6000 dan T adalah temperatur dalam 0Celcius (250C). Peubah yang diamati meliputi jumlah anakan produktif, relative water content, prolin content, dan produksi per tanaman. Kandungan prolin diuji dengan metode modifikasi Bates (1973) dengan menggunakan spektrofotometer dengan prolin murni sebagai standar. Diawali dengan menyiapkan asam ninhydrin sebagai pereaksi dengan melarutkan 1 gram ninhydrin dalam 30 ml asam asetat glasial dan 20 ml 6 mol asam asetat. Larutan tersebut didinginkan dan disimpan selama 24 jam hingga pereaksi siap digunakan. Sementara itu diambil sampel daun tanaman yang berumur 8 MST seberat 5 gram dan daun tersebut di gerus (ekstraksi) dengan mortar dengan tambahan 10 ml asam sulfosalisik 3% dan di sentrifuse dengan kecepatan 6.000 rpm selama 5 menit dan diambil supernatannya. Hasil supernatannya ditera sebanyak 10 ml, 2 ml cairan sampel diambil dan direaksikan dengan 2 ml asam ninhidrin dan 2 ml asam asetat glasial. Universitas Sumatera Utara 19 Selanjutnya tabung di panaskan selama 1 jam pada suhu Jurnal Pertanian Tropik                                     ISSN NO: 2356- 4725/p- ISSN :  2655-7576 Vol.10.No.1. 202 (2); 7-  10                                                                  DOI: 10.32734/jpt.v10i1, April.11605  9  1000 C, kemudian dinginkan. Cairan tersebut selanjutnya diekstraksi kembali dengan 4 ml toulen kemudian di kocok selama 15-20 detik dengan test tube strirer kemudian larutan dipisahkan dari endapan yang terbentuk dan ukur absorbansinya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 520 nm dengan blanko larutan toulen. Data dari setiap peubah dianalisa dengan sidik ragam (Uji F) pada α 5% dan 1%. Analisis dilakukan dengan menggunakan software SAS 9.4.  HASIL DAN PEMBAHASAN   Hasil analisis ragam data penelitian uji toleransi kekeringan (Tabel 1.) menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang nyata antara varietas local dengan sensitive varieties pada parameter jumlah anakan produktif, kandungan air relatif, produksi per tanaman dan kandungan prolin. Hasil analisis juga menunjukkan tidak terdapat perbedaan yang nyata antara varietas local dengan tolerant varieties pada parameter jumlah anakan produktif, kandungan air relatif dan kandungan prolin tetapi berbeda nyata pada parameter produksi per tanaman. Perlakuan PEG-6000 menunjukkan pengaruh yang nyata pada parameter jumlah anakan produktif, kandungan air relatif, produksi per tanaman dan kandungan prolin.   Tabel 1. Sidik ragam parameter pengamatan pada setiap penelitian.   SV df MS Jumlah anakan produktif Kandungan air relatif Produksi per tanaman Kandungan prolin Block 4 5.31tn 10.98tn 13.56tn 0.92tn Varietas 13 27.87** 373.00** 198.30** 78.39**        local vs sensitive varietas 1 163.11** 4241.71** 1350.08** 897.12**        local vs tolerant varietas 1 10.02tn 1.60tn 27.06** 1.40tn PEG-6000 1 268.83** 34351.78** 1357.83** 3273.78** Varietas x PEG 6000 13 33.46** 353.75** 155.72** 10.05** Error 108                      2.95           8.47            4.86       1.05 CV   11.54% 4.64% 5.06% 4.01% Keterangan:*= berpengaruh nyata pada taraf nyata 5%                    **=berpengaruh  nyata pada taraf nyata1%          tn: tidak berpengaruh nyata    Hasil penelitian pada uji toleransi kekeringan parameter jumlah anakan produktif (Tabel 2) tidak terdapat perbedaan yang nyata antara varietas padi gogo lokal dengan varietas sensitive dan varietas toleran pada kondisi tekanan air 0 BAR, tetapi menunjukkan perbedaan yang nyata pada kondisi tekanan  air -3 BAR. Varietas padi gogo local dan varietas tolerant kekeringan menunjukkan perbedaan yang tidak significant pada kondisi tekanan air 0 BAR dengan -3 BAR. Berbeda dengan varietas yang sensitive, terjadi penurunan yang sangat nyata pada parameter jumlah anakan produktif pada perlakuan tekanan air -3 BAR. Terjadi penurunan kandungan air relatif pada semua varietas yang diuji, tetapi penurunan paling significant terjadi pada varietas  sensitive hingga pada level 18.60 %, sedangkan pada varietas local yang diuji, penurunan kandungan air relatif tertinggi terjadi hanya hanya pada level 48.20%.  Terjadi peningkatan kandungan prolin secara significan pada semua varietas yang diuji pada kondisi stress kekeringan hanya saja pada perlakuan varietas sensitive, kandungan prolin pada kondisi stress kekeringan tidak berbeda  nyata dengan kandungan prolin varietas local pada kondisi tidak tercekam kekeringan. Guo et Jurnal Pertanian Tropik                                     ISSN NO: 2356- 4725/p- ISSN :  2655-7576 Vol.10.No.1. 202 (2); 7-  10                                                                  DOI: 10.32734/jpt.v10i1, April.11605  8  al., (2012) menyatakan bahwa bersamaan dengan terjadinya penurunan potensial osmotik, akumulasi prolin dan betain meningkat pada akar dan tunas. Penurunan osmotik dalam sel dapat menyebabkan tanaman mempertahankan turgor sehingga proses fisiologis dan biokimia tetap normal dalam keadaan cekaman kekeringan. Kondisi ini memungkinkan tidak terjadi penurunan produksi yang significant pada varietas local dan varietas toleran pada kondisi stress kekeringan (-3 BAR) jika dibandingajkan dengan kondisi 0 BAR. Penurunan produksi yang signifikan terjadi pada varietas sensitif sebesar masing masing 48.19% pada varietas Ciherang dan 49.14% pada varietas IR-64.     Tabel 2. Jumlah anakan produktif, kandungan air relatif, produksi per tanaman dan kandungan prolin pada kondisi optimal dan tercekan Kultivar/Varietas Kandungan air relatif Jumlah anakan produktif Produksi per tanaman Kandungan prolin 0 -3Bar 0 -3Bar 0 -3Bar 0 -3Bar …%.... …anakan… …gram…  Gameso (gogo lokal) 83a 59.2b 15.8a 17a 49.6a 48.8a 22.86b 33.00a Sibangekok (gogo lokal) 79a 53.2b 16.2a 15.4a 44.2a 40.2a 23.06b 32.82a Ramos Gunung (gogo lokal) 81.6a 48.2b 18.2a 16.6a 45.8a 41.8a 22.52b 31.96a Sidol (gogo lokal) 75.2a 51.2b 15a 14.2a 44a 40.8a 21.42b 31.82a Sigedul (gogo lokal) 77a 51.6b 15a 14.6a 42a 38.6a 21b 31.04a Arias Kuning (gogo lokal) 79.6a 50.6b 15.6a 13.4a 50.6a 47.6a 20.14b 32.74a Arias Putih (gogo lokal) 79.6a 50.6b 16a 14.2a 45a 42.4a 21.34b 31.76a Arias Merah (gogo lokal) 77.2a 49.6b 16.4a 13.2a 46.4a 42.4a 21.12b 29.36a Sibontok (gogo lokal) 76a 50.6b 14.4a 11a 44.4a 41.8a 20.18b 30.08a Serumu (gogo lokal) 77.8a 48.2b 15.8a 13.6a 44.4a 42a 20.16b 31.28a Sileso (gogo lokal) 79a 51.6b 17.2a 16.8a 52.2a 48.8a 21.94b 34.28a Ciherang (Inbrida/sensitif kekeringan) 78.8a 21.2c 18.4a 6.6b 49.8a 24b 16.32b 21.6b IR-64 (Inbrida/sensitif kekeringan) 78a 18.6c 16.8a 6.8b 46.4a 22.8b 16.6b 22.88b Inpago Unsoed (padi gogo toleran) 76a 54.8b 17a 15.6a 48.2a 44.6a 21.52b 30.96a Ket. Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada varietas yang sama dan parameter yang sama menunjukkan perbedaan yang tidak nyata menurut uji BNT pada α=5%.  Kemampuan varietas lokal dan toleran dalam mempertahankan produksi dalam kondisi stress kekeringan berkaitan dengan kandungan prolin pada tanaman yang semakin meningkat sehingga tanaman dapat tetap mempertahankan tekanan turgor yang berimbas pada kandungan air relatif  yang tetap tinggi. Terdapat korelasi yang nyata pada taraf significansi 1% antara jumlah anakan produktif (X1), kandungan air relatif (X2), kandungan prolin (X3) terhadap produksi tanaman (Y) pada kondisi stress kekeringan dengan persamaan Y= 0.77X1** + 0.88X2** + 0.86X3**. Hal ini menunjukkan bahwa setiap kenaikan jumlah anakan produktif, kandungan air relative, dan kandungan prolin akan menaikkan produksi tanaman pada kondisi stress kekeringan. He and Serrat (2012) yang melaporkan bahwa potensial Jurnal Pertanian Tropik                                     ISSN NO: 2356- 4725/p- ISSN :  2655-7576 Vol.10.No.1. 202 (2); 7-  10                                                                  DOI: 10.32734/jpt.v10i1, April.11605  9  air daun berkorelasi yang nyata  dengan  sterilitas spikelet pada kondisi stress air. Hasil yang sama juga dilaporkan Guimaraes et al., (2015) yang melaporkan terjadi penurunan hasil biji hingga 85.8 % pada kondisi stress air. Syahril et al. (2019) juga melaporkan bahwa padi gogo lokal lebih toleran terhadap kekeringan.  Tabel 3 Menunjukkan varietas local lebih toleran terhadap cekaman kekeringan. Terdapat enam varietas local dari sebelas varietas local yang diuji yang memiliki nilai STI diatas rata-rata. Hasil ini sejalan dengan penelitian dari Steffen et al., (2009) yang melaporkan bahwa tanaman asli/lokal mampu mengembangkan suatu mekanisme toleransi terhadap kondisi curah hujan yang rendah.   Tabel 3. Nilai stress tolerance indeks dari varietas yang diuji. Varietas STI Gameso (local upland rice) 1.112 Sibangekok (local upland rice) 0.829 Ramos Gunung (local upland rice) 0.885 Sidol (local upland rice) 0.838 Sigedul (local upland rice) 0.75 Arias Kuning (local upland rice) 1.112 Arias Putih (local upland rice) 0.885 Arias Merah (local upland rice) 0.904 Sibontok (local upland rice) 0.857 Serumu (local upland rice) 0.866 Sileso (local upland rice) 1.171 Ciherang (Inbred variety/sensitive variety) 0.5510 IR-64(Inbred variety/sensitive variety) 0.4911 Inpago Unsoed (upland rice tolerant) 0.993 Rata Rata 0.87   Ket: angka pangkat merupakan peringkat stres tolerance indeks  SIMPULAN   varietas lokal lebih toleran terhadap stress abiotic kekeringan jika dibandingkan dengan varietas inbreed dan hibrid. Varietas local menunjukkan perbedaan toleransi yang tidak nyata dengan varietas yang dianjurkan pada lahan-lahan kering sehingga varietas local dapat menjadi solusi terhadap peningkatan luas lahan kering akibat perubahan iklim.         DAFTAR PUSTAKA  Abdi. N,  D. R.  Reza dan H. H. Maleki. 2013.   Effective selection criteria for screening drought tolerant recombinant inbred lines of sunflower. Genetika, v. 45, n.1, p.153-166, 2013. DOI: 10.2298/GENSR1301153A Abiri. R, N.A Shaharuddin, M.Maziah, Z. N. B. Yusof, N. Atabaki, M.Sahebi, dan P. Azizi. 2016. Quantitative assessment of indica rice germination to hidropriming, hormonal priming and polyethylene glycol priming. Chilean Journal of Agricultural Research. v.76, p.4, p.392-400.  Jurnal Pertanian Tropik                                     ISSN NO: 2356- 4725/p- ISSN :  2655-7576 Vol.10.No.1. 202 (2); 7-  10                                                                  DOI: 10.32734/jpt.v10i1, April.11605  10  ADB (ASIAN DEVELOPMENT BANK). 2009. “The Economics of Climate Change in Southeast Asia: A Regional”. Manila: ADB.  Godfray. H.C.J, J.R. Beddington, I.R. Crute, L. Haddad, D. Lawrence, J.F. Muir, J. Pretty, S. Robinson, S.M. Thomas, dan C. Toulmin. 2010. Food security: The challenge of feeding 9 billion people. Science, v.327, p.812–818 Golkar. P,  E.Hamzeh, dan S. A. M. M. Maibody.  2021.  Discrimination of drought tolerance in a worldwide collection of safflower (Carthamus tinctorius L.) genotypes based on selection indices .Acta agriculturae Slovenica, v.117, n.1, p.1–11, Ljubljana. doi:10.14720/aas.2021.117.1.1656 Guimaraes. C, M, L.F. Stone, A.P. De  Castro, dan O.P. Morais Junior. 2015. Physiological parameters to select upland rice gonotypes for tolerance to water deficit. Pesq. Agropec. Bras., Brasilia, v.50, n.7, p.534-540, jul. 2015.  Guo. R,  W. Hao, dan D. Gong. 2012. Effect of water sterss on germination and growth of linseed seedling (Linum usitatissimum L.) photosynthetic efficiency and accumulation of metabolites. Journal of Agricultural Science  2012. v.4, n.10, p.253-265. He. F, dan R. Serraj. 2012. Involvement of peduncle elongation. Anther dehiscence and spikelet sterility in upland rice renponce to reproductive-stage drought stress. Environmental and Experimental Botany, v.75,p.120-127. DOI:10.1016/j.envexpbot.2011.09.004. Kaur. G, dan B.   Asthir. 2015. Proline: a key player in plant abiotic stress tolerance. Biol Plant. v.59, p.609–619, 2015. Kumar. M, R. Sharma, A. Jogawat, P. Singh, M. Dua, S.S. Gill, D.K. Trivedi, N. Tuteja, A. K. Verma, R. Oelmuller,  dan A.K. Johri. 2012. Piriformospora indica, a root endophytic fungus, enhances abiotic stress tolerance of the host plant. In:Narendra T, Sarvajeet GS, Tiburcio AF, Tuteja R (eds) Improving Crop Resistance to Abiotic Stress. Wiley-Blackwell, Weinheim, p.543–558. 2012. Michel. B.E, dan M.R. Kaufmann. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000, Plant Physiol. v.51, p.914-916. Porter. J.R,  L. Xie, A.J. Challinor, K. Cochrane, M. Howden, M.M. Iqbal, D.B. Lobell, dan M.I.  Travasso. 2014. Chapter 7. Food Security and Food Production Systems.Climate Change 2014: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Working Group IIContribution to the IPCC 5th Assessment Report, Geneva, Switzerland.  Seck. P. A,  A. Diagne, S. Mohanty, M. C. S. Wopereis. 2012. Crops that feed the world 7: Rice. Food Security, v.4, p.4–24. Shim. J.S, O. Nuri, J. C. Pil, S. K. Youn, D. C. Yang dan  K. Ju-Kon. 2018.  Overaxpression of OsNAC14 improves drought tolerance in rice. Frontiers in Plant Science v.9; p.1-14. doi: 10.3389/fpls.2018.00310  Syahril, M., S. Bahri dan R. Suhada. 2019. Screening Beberapa Kultivar    Padi    Gogo    Lokal    Aceh        Toleran    Kekeringan Menggunakan  Polyetilene Glycol 6000. Jurnal Pertanian Tropik. Vol.6. No.2, Agustus 2019. 200-210. 

Local Upland Rice Varieties, Solutions to Food Security in Dry Land

https://talenta.usu.ac.id/jpt/article/download/11605/6131

Local Upland Rice Varieties, Solutions to Food Security in Dry Land

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Talenta Publisher (E-Journals, Universitas Sumatera Utara)