pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman

BAB I

PENDAHULUAN

1.1               LATAR BELAKANG

Cahaya matahari adalah sumber energi utama bagi kehidupan seluruh makhluk hidup didunia. Bagi tumbuhan khususnya yang berklorofil, cahaya matahari sangat menentukan proses fotosintesis. Fotosintesis adalah proses dasar pada tumbuhan untuk menghasilkan makanan.

Makanan yang dihasilkan akan menentukan ketersediaan energi untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, selain itu fotosintesis merupakan proses yang menjadi kunci dapat berlangsungnya proses metabolisme yang lain di dalam tanaman.

Dengan dilakukannya penelitian ini, kita dapat mengetahui bagaimana pengaruh cahaya terhadap tanaman metimun. Tanaman mentimun diberi intensitas cahaya yang berbeda. Disini akan dilihat bagaimana pengaruhnya terhadap jumlah daun dan jumlah cabang batang tumbuhan mentimun.

1.2               RUMUSAN MASALAH

-          Bagaimana pengaruh varabel bebas (intensitas cahaya) terhadap variabel terikat (jumlah daun dan jumlah cabang batang tumbuhan mentimun)

-          Bagaimana perbedaan tumbuhan mentimun yang diberi intensitas cahaya terang, redup, gelap, dan dengan tumbuhan yang di berlakukan dengan keadaan yang sama seperti habitat aslinya

1.3               TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk menambah pengetahuan siswa tentang bagaimana pengaruh cahaya terhadap jumlah daun dan jumlah cabang batang tumbuhan mentimun. Dan juga untuk membandingkan bagaimana perbedaan pertumbuhan mentimun yang diberi intensitas cahaya yang terang, redup, dan gelap.

1.4               VARIABEL PENELITIAN

-          Variabel terikat     : jumlah daun dan jumlah cabang batang

-          Variabel bebas       : cahaya terang, cahaya redup, gelap

-          Variabel kontrol    : jumlah air, jenis tanah, jenis pupuk, suhu, dan jenis benih yang  sama

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 CAHAYA

2.1.1 Pengertian cahaya dan peranan dalam kehidupan

            Matahari merupakan sumber energi terbesar di alam semesta. Energi matahari diradiasikan kesegala arah dan hanya sebagian kecil saya yang diterima oleh bumi. Energi matahari yang dipancarkan ke bumi berupa energi radiasi. Disebut radiasi dikarenakan aliran energi matahari menuju ke bumi tidak membutuhkan medium untuk mentransmisikannya. Energi matahari yang jatuh ke permukaan bumi berbentuk gelombang elektromagentik yang menjalar dengan kecepatan cahaya. Panjang gelombang radiasi matahari sangat pendek dan biasanya dinyatakan dalam mikron (Tjasjono, 1995:55).

            Bagi manusia dan hewan cahaya matahari berfungsi sebagai penerang. Sedangkan bagi tumbuhan dan organisme berklorofil, cahaya matahari dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam proses fotosintesis. Dalam proses ini energi cahaya diperlukan untuk berlangsungnya penyatuan CO₂ dan air untuk membentuk karbohidrat.

            Lebih lanjut, adanya sinar matahari merupakan sumber dari energi yang menyebabkan tanaman dapat membentuk gula. Tanpa bantuan dari sinar matahari, tanaman tidak dapat memasak makanan yang diserap oleh tanah, yang mengakibatkan tanaman menjadi lemah atau mati (AAK, 1983:18)

2.1.2 Pengaruh Radiasi Terhadap Pertumbuhan Tanaman

            Radiasi matahari yang ditangkap klorofil pada tanaman yang mempunyai hijau daun merupakan energi dalam proses fotosintesis. Hasil fotosintesis ini menjadi bahan utama dalam pertumbuhan dan produksi tanaman pangan. Selain meningkatkan laju fotosintesis, peningkatan cahaya matahari biasanya mempercepat pembungaan dan pembuahan. Sebaliknya, penurunan intensitas radiasi matahari akan memperpanjang masa pertumbuhan tanaman. Jika air cukup maka pertumbuhan dan produksi padi hampir seluruhnya ditentukan oleh suhu dan oleh radiasi matahari (Tjasjono 1995:190).

            Radisasi matahari merupakan faktor penting dalam metabolisme tanaman yang mempunyai hijau daun, karena dapat dikatakan bahwa produksi tanaman dipengaruhi oleh tersedianya sinar matahari. Akan tetapi pada umumnya terjadi fluktuasi hasil panen (hasil fotosintesis) dari tahun ke tahun, hal tersebut dikarenakan faktor-faktor lain seperti curah hujan, suhu udara, hama penyakit dan lainnya turut mempengaruhi hasil panen (hasil fotosintesis) (Tjasjono, 1995:55).

            Pengaruh unsur cahaya pada tanaman tertuju pada pertumbuhan vegetatif dan generatif. Tanggapan tanaman terhadap cahaya ditentukan oleh sintesis hijau daun, kegiatan stomata ( respirasi, transpirasi), pembentukan anthosianin, suhu dari organ-organ permukaan, absorpsi mineral hara, permeabilitas, laju pernafasan, dan aliran protoplasma (Jumin 2008:8). Secara teoritis, semakin besar jumlah energi yang tersedia akan memperbesar jumlah hasil fotosintesis.

2.1.3 Pengaruh Kuantitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman

Sebagian besar tanaman dari daerah sedang adalah fotoperiodik. Namun demikian, di daerah ekuator, panjang siang hari pada setiap bulan menunjukkan perbedaan yang kecil sehingga pengaruh kuantitas atau lamanya penyinaran matahari dalam satu hari tidak mempengaruhi pertumbuhandan perkembangan tanaman secara signifikan (Fitter dan Hay, 1991:52).

Respon fotoperiodik memungkinkan tanaman untuk mengatur waktu bagi pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan untuk membentuk bunga agar tetap tegar menghadapi perubahan musim di dalam lingkungannya. Bila satu tanaman dipindahkan ke daerah dengan garis lintang berbeda, maka akan menghentikan fasenya dan tanaman tersebut dapat mati, misalnya karena berusaha tumbuh secara vegetatif pada musim dingin atau musim semi (Fitter dan Hay, 1991:53).

2.1.4 Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman

Intensitas cahaya matahari menunjukkan pengaruh primer pada fotosintesis, dan pengaruh sekundernya pada morfogenetik. Pengaruh terhadap morofogenetik hanya terjadi pada intensitas rendah  (Fitter dan Hay, 1991:54). Pengaruh tanaman dalam kaitannya dengan intensitas cahaya salah satunya adalah penempatan daun dalam posisi di mana akan diterima intersepsi cahaya maksimum. Daun yang menerima intensitas maksimal adalah daun yang berada pada tajuk utama yang terkena sinar matahari (Fitter dan Hay, 1991:54).

Masing-masing tanaman memiliki reaksi yang berbeda terhadap intensitas cahaya. Berdasarkan perbedaan reaksi tersebut, tanaman dibedakan menjadi tanaman C3, C4, CAM. Tanaman C3 adalah tanaman yang hidup baik pada intensitas cahaya rendah, dan tanaman C4 adalah tanaman yang hidup baik pada intensitas cahaya tinggi, sedangkan tanaman CAM adalah tanaman yang hidup didaerah kering.

Penelitian yang dilakukan oleh Grime dalam Fitter dan Hay (1991:55) membuktikan bahwa tanaman yang terbiasa hidup tanpa naungan seperti Arenaria servillifolia memperlihatkan kondisi yang tidak dapat berkembang dan tumbuh jika diberi naungan. Hal tersebut terbukti oleh habisnya persediaan karbohidat.

Lebih lanjut, jika tanaman yang tanpa naungan ternaungi, terdapat beberapa kemungkinan yang akan terjadi. Masalah yang dihadapi oleh sebuah daun yang ternaungi adalah untuk mempertahankan suatu keseimbangan karbon yang positif, dan kerapatan pengaliran di mana keadan ini tercapai, merupakan titik kompensasi. Dibawah intensitas cahaya yang rendah terdapat tiga pilihan, yaitu : Pengurangan kecepatan respirasi, peningkatan luas daun untuk memperoleh permukaan absorbsi cahaya yang lebih besar; dan peningkatan kecepatan fotosintesis setiap unit energi cahaya dan luas daun.

2.1.5  Pengaruh Kualitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman

Radiasi energi yang diterima oleh bumi dari matahari berbentuk gelombang elektromagnetik yang bervariasi panjangnya yaitu dari 5000-290 milimikron. Rangkaian spektrum matahari ini dapat dikelompokan berdasarkan panjang gelombangnya. Cahaya mempunyai sifat gelombang dan sifat partikel (http://satopepelakan.blogspot.com/).

Cahaya hanya merupakan bagian dari energi cahaya yang memiliki panjang gelombang tampak bagi mata manusia sekitar 390-760 nanometer. Sipat partikel cahaya biasanya diungkapkan dalam pernyataan bahwa cahaya itu datang dalam bentuk kuanta dan foton, yaitu paket energi yang terpotong-potong dan masing-masing mempunyai panjang gelombang tertentu (http://satopepelakan.blogspot.com/).

Cahaya memberikan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman/pohon secara langsung melalui tumbuhan hijau atau melalui organisme lain, hal ini tergantung kepada zat-zat organik yang disintesa oleh tumbuhan hijau. Kualitas cahaya berkaitan erat dengan panjang gelombang, dimana panjang gelombang ungu dan biru mempunyai foton yang lebih berenergi bila dibanding dengan panjang gelombang jingga dan merah. Kualitas cahaya dibedakan berdasarkan panjang gelombang menjadi.

                  · Panjang gelombang 750-626 mu adalah warna merah.

                  · Panjang gelombang 626-595 mu adalah warna orange/jingga.

                  · Panjang gelombang 595-574 mu adalah warna kuninga.

                  · Panjang gelombang 574-490 mu adalah warana hijau.

                  · Panjang gelombang 490-435 mu adalah warna biru.

                  · Panjang gelombang 435-400 mu adalah warna ungu.

Semua warna-warni dari panjang gelombang ini mempengaruhi terhadap fotosintesis dan juga mempengaruhi terhadap pertumbuhan dan perkembangan pohon baik secara generatif maupun vegetatif, tetapi kuning dan hijau dimanfaatkan oleh tanaman sangat sedikit, panjang gelombang yang paling banyak diabsorbsi beada di wilayah violet sampai biru dan orange sampai merah (http://satopepelakan.blogspot.com/).

Variasi harian dan variasi musiman tidak hanya mempengaruhi masukan energi, tetapi juga suatu masukan faktor periode yang penting. Panjang siang hari pada waktu yang berbeda dalam satu tahun, untuk organisme yang non tropis dan merupakan indikator yang paling dapat dipercaya dan sebagian besar tanaman bersifat fotoperiodik. Irradiasi langsung pada dini hari dan senja hari mengandung banyak radiasi panjang gelombang yang disebabkan oleh celah atmosfer yang lebih panjang dan berakibat penghamburan gelombang pendek.

2.1.6 Cahaya UV

Cahaya dengan kualitas yang berbeda-beda ditemukan dalam dua keadaan terestial bumi ini : di bawah kanopi daun dan di daerah dengan altitut tinggi. Pada daerah yang memiliki altitut tinggi, terjadi radiasi dengan penambahan jumlah sinar utra-violet (UV). Di daerah yang altitutnya lebih rendah, UV disaring oleh atmosfir terutama oleh oksigen dan ozon.

            Tetapi perbedaan UV di tempat tinggi dan rendah secara relatif hanya memiliki pengaruh yang kecil pada vegetasi tempat yang tinggi. Caldwell (1968)dalam (Fitter dan Hay, 1991) menemukan peningkatan sebesar 26% radiasi matahari langsung pada pita 280-315 nm pada ketinggian 4450 m bila dibandingkan dengan tempat pada ketinggian 1670 m, tetapi hal ini sebagai besar diimbangi oleh suatu penurunan dalam radiasi UV difusi, sehingga sinar UV tidak terlalu nampak berbahaya bagi tanaman (Fitter dan Hay, 1991).

2.1.7  Cahaya Infra Merah

                Rangsangan cahaya pada perkecambahan merupakan satu peristiwa yang dapat melibatkan fitokrom, yaitu komponen daun yang peka terhadap cahaya merah dan infra merah. Biji dengan ciri peka terhadap rangsangan dapat berkecambah jika terkena cahaya merah. Akan tetapi biji menjadi tidak akan berkecambah jika diberi cahaya inframerah.

            Hal tersebut diperkuat dengan beberapa peneliti yang memperlihatkan bahwa biji yang peka terhadap cahaya tidak akan berkecambah dibawah kanopi daun (black, 1969 ; stoutjesdijk, 1972 ; King, 1975 dalam Fitter dan Hay, 1991:50).  Menurut Gorski dalam Fitter dan Hay (1991:50) peningkatan derajat Infra merah dapat menghambatan perkecambahan  tujuh spesies biji-biji yang tumbuh baik jika diberi rangsangan cahaya.

            Kasperbauer dan Peaslee dalam Fitter dan Hay (1991:50) berturut-turut menunjukkan bahwa tanaman yang diberi perlakuan FR (dianalogikan untuk tanaman-tanaman di bagian tengan barisan) daun-daunnya lebih panjang, lebih sempit dan lebih ringan dengan stomata yang lebih sedikit dan klorophyl per unit luasan yang lebih sedikit. Asimilasi karbondioksida sama atas dasar satuan luasan, tetapi lebih besar berdasarkan berat sehelai daun, yag memperlihatkan bahwa tanaman-tanaman yang diberi perlakuakn FR telah mempertahankan asimilasi fotosintetik pada kerapatan pengaliran yang lebih rendah dengan meningkatkan luas daun (Fitter dan Hay, 1991:50).

            Pengaruh variasi kualitas cahaya pada tanaman baru saja diamati akhir-akhir ini. Erez dan Kadman-Zahavi dalam Fitter dan Hay (1991:50) menanam pohon peach (Prunus persica) pada keadaan ternaungi akan menghalangi secara berturut-turut cahaya biru (tidak ada transmisi di atas 550 nm), biru dengan FR (tembus cahaya di atas 660 nm), dan merah dengan FR (tembus cahaya di atas 500 nm). Mereka nememukan bahwa luas daun terbesar terdapat pada keadaan R + FR dan terkecil di bawah biru + FR dan penaungan terbuka (Stoutjesdijk dalam Fitter dan Hay, 1991:51).

2.1.8 Pengaruh Intensitas  Cahaya terhadap Laju Fotosintesis

            Pola dari pucuk tanaman diarahkan untuk menuju efisiensi dalam fotosintesis struktur dari mesosfil kurang dan organ stomata memungkinkan perubahan gas secara cepat, bahkan adanya fakta bahwa fotosintesis memanfaatkan sebagian besar radiasi panjang gelombang yang terlihat sangat nyata, karena panjang gelombang ini adalah wilayah spektrum dengan nilai energi yang paling besar disamping adaptasi diatas, sebenarnya hanya sedikit energi matahari yang dapat dimanfaatkan dalam proses fotosintesis (0,025%) (http://satopepelakan.blogspot.com).

            Kebanyakan daun telah menjadi jenuh cahaya dan hanya 20% dari cahaya matahari penuh yang dapat diserap. Dari jumlah ini hanya 20% yang disimpan dalam molekul gula yang dihasilkan. Sejumlah cahaya yang dibutuhkan untuk fotosintesis, agar dapat seimbang dengan menggunakan ikatan karbon yang digunakan untuk respirasi. Dalam hal ini prosentase dari cahaya penuh, titik kopensasiuntuk permudaan tanaman biasanya berada antara 2 dan 30% (http://satopepelakan.blogspot.com).

Cahaya dapat menembus daun dengan 4 cara

1. Irradiasi langsung yang tidak terhalang yang diberikan oleh noda-noda matahari. Noda matahari ini mempunyai sifat berirradiasi langsung kecuali bila terjadi pengaruh bayangan. (Anderson dan miller 1974). Cahaya matahari langsung nampak menjadi berkurang nilainya pada sebagian besar di bawah kanopi.
2. Radiasi difusi yang tak terhalang merupakan cahaya langit difusi yang mengiringi noda matahari.
3. Refleksi daun-daun tidak hanya meneruskan cahaya, tetapi sama dengan permukaan biologis lainnya, memantulkan sebagian tertentu. Jumlah yang dipantulkan akan tergantung pada beberapa parameter cahaya yang dipantulkan. Juga diubah spektrumnya dengan cara yang sama seperti cahaya yang diteruskan.
4. Transmisi derajat penaungan lebih tergantung jumlah cahaya yang diabsorbsi dan yang dipantulkan oleh daun.

            Dari keempat cara tersebut diatas sudah jelas akan mempengaruhi terhadap proses fotosintesis karena kualitas, intensitas dan fotoperiode cahaya untuk proses fotosintesa terjadinya pada daun (http://satopepelakan.blogspot.com/).

2.2 MENTIMUN

Mentimun, timun, atau ketimun (Cucumis sativus L.; suku labu-labuan atau Cucurbitaceae) merupakan tumbuhan yang menghasilkan buah yang dapat dimakan. Buahnya biasanya dipanen ketika belum masak benar untuk dijadikan sayuran atau penyegar, tergantung jenisnya. Mentimun dapat ditemukan di berbagai hidangan dari seluruh dunia dan memiliki kandungan air yang cukup banyak di dalamnya sehingga berfungsi menyejukkan. Potongan buah mentimun juga digunakan untuk membantu melembabkan wajah serta banyak dipercaya dapat menurunkan tekanan darah tinggi.
Habitus mentimun berupa herba lemah melata atau setengah merambat dan merupakan tanaman semusim: setelah berbunga dan berbuah tanaman mati. Perbungaannya berumah satu (monoecious) dengan tipe bunga jantan dan bunga hermafrodit (banci). Bunga pertama yang dihasilkan, biasanya pada usia 4-5 minggu, adalah bunga jantan. Bunga-bunga selanjutnya adalah bunga banci apabila pertumbuhannya baik. Satu tumbuhan dapat menghasilkan 20 buah, namun dalam budidaya biasanya jumlah buah dibatasi untuk menghasilkan ukuran buah yang baik.
Buah berwarna hijau ketika muda dengan larik-larik putih kekuningan. Semakin buah masak warna luar buah berubah menjadi hijau pucat sampai putih. Bentuk buah memanjang seperti torpedo. Daging buahnya perkembangan dari bagian mesokarp, berwarna kuning pucat sampai jingga terang. Buah dipanen ketika masih setengah masak dan biji belum masak fisiologi. Buah yang masak biasanya mengering dan biji dipanen, warnanya hitam

2.2.1 Klasifikasi ilmiah

Kerajaan              :Plantae
Divisi                      :Magnoliophyta
Kelas                     :Magnoliopsida
Ordo                      :Cucurbitales
Famili                    :Cucurbitaceae
Genus                   :Cucumis
Spesies                 : C. Sativus

2.2.2 Manfaat Mentimun

Manfaat Mentimun Mentimun memiliki sifat diuretik, efek pendingin, dan pembersih yang bermanfaat bagi kulit. Kandungan air yang tinggi; vitamin A, B, dan C; serta mineral, seperti magnesium, kalium, mangan, dan silika; membuat mentimun menjadi bagian penting dalam perawatan kulit. Masker wajah yang mengandung sari mentimun digunakan untuk mengencangkan kulit. Asam askorbat dan asam caffeic yang hadir dalam mentimun dapat menurunkan tingkat retensi air, yang pada gilirannya mengurangi pembengkakan di sekitar mata.

BAB III

METODE PENELITIAN

A.    Waktu / Tempat          : 7 September 2013 / Di rumah Yani

B.     Alat dan bahan            : - tumbuhan mentimun (12 batang)

-  Poly bag (12 buah)

-  Tanah   (secukupnya)

-  Pupuk (secukupna)

-  Air (secukupnya)

-  Bamboo

-  Plastik hitam

C.     Cara kerja                    :

1.      Polybag diisi dengan campuran tanah dan pupuk yang sama dan banyak yang sama

2.      Tampang mentimun ditanam di dalam polybag dengan jenis tampang yang sama dan hari yang sama

3.      Tanaman diberi perlakuan/intensitas cahaya yang berbeda

-        3 polybag diletakkan di tempat yang bercahaya terang

-        3 polybag diletakkan di tempat yang intensitas cahayanya redup, dengan cara menutup bagian atasnya dengan satu lapis plastik hitam

-        3 polybag diletakkan di tempat yang tidak terkena cahaya sedikitpun (gelap), dengan cara menutup semua bagian yang terkena cahaya dengan 3 lapis plastik hitam, dan diberi lubang sangat kecil dengan jarum untuk masuknya udara

-        3 polybag diletakkan dalam keadaan yang sama dengan habitat aslinya

4.      Tanaman disiram setiap malam hari dengan takaran air yang sama

5.      Setelah tanaman timun tumbuh agak tinggi, tangkainya diberi penyangga dari bambu, karena mentimun merupakan tumbuhan menjalar

6.      Tanaman dicek setiap 3 hari sekali

pengaruh cahaya terhadap tanaman