PEMBUATAN LARUTAN NUTRISI HIDROPONIK

PEMBUATAN LARUTAN NUTRISI HIDROPONIK

PRAKTIKUM SEMESTER 5 MAHASISWA AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2011

Larutan nutrisi sebagai sumber pasokan air dan mineral nutrisi merupakan faktor penting untuk pertumbuhan dan kualitas hasil tanaman hidroponik, sehingga harus tepat dari segi jumlah komposisi ion nutrisi dan suhu. Larutan nutrisi ini dibagi dua, yaitu unsur makro (C, H, O, N, S, P, K, Ca, dan Mg) dan unsur mikro (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo dan Zn). Pada umumnya kualitas larutan nutrisi ini diketahui dengan mengukur electrical conductivity larutan tersebut  (Tim Karya Tani Mandiri, 2010).

Dalam pembuatan pupuk hidroponik, baik untuk sayuran daun, batang dan daun, bunga serta buah, dibuat dua macam pekatan A dan B. Kedua pekatan tersebut baru dicampur saat akan digunakan. Pekatan A dan B tidak dapat dicampur karena bila kation Ca dalam pekatan A bertemu dengan anion sulfat dalam pekatan B akan terjadi endapan kalsium sulfat sehingga unsure Ca dan S tidak dapat diserap oleh akar. Tanaman pun menunjukkan gajala defisiensi Ca dan S. Begitu pula bila kation Ca dalam pekatan A bertemu dengan anion fosfat dalam pekatan B akan terjadi endapan ferri fosfat sehingga unsur Ca dan Fe tidak dapat diserap oleh akar (Sutiyoso, 2009).

Efisiensi penggunaan larutan nutrisi berhubungan dengan kelarutan hara dan kebutuhan hara oleh tanaman. Bila EC tinggi maka larutan nutrisi semakin pekat, sehingga ketersediaan unsur hara semakin bertambah. Begitu juga sebaliknya, jika EC rendah maka konsentrasi larutan nutrisi rendah sehingga ketersediaan unsur hara lebih sedikit (Sufardi, 2001).

Menurut Sutiyoso (2009) untuk sayuran daun digunakan EC 1,5-2,5. Pada EC yang terlampau tinggi, tanaman sudah tidak sanggup menyerap hara lagi karena telah jenuh. Aliran larutan hara hanya lewat tanpa diserap akar. Batasan jenuh untuk sayuran daun adalah EC 4,2. Di atas angka tersebut, pertumbuhan tanaman akan stagnan. Bila EC jauh lebih tinggi maka akan terjadi toksisitas atau keracunan dan sel-sel akan mengalami plasmolisis.
Berikut merupakan cara pembuatan larutan nutrisi hidroponik untuk menghasilkan larutan nutrisi 1000 liter
Komposisi Pekatan A

• Kalsium nitrat: 1176 gram
• Kalium nitrat: 616 gram
• Fe EDTA: 38 gram

Komposisi B

• Kalium dihidro fosfat: 335 gram
• Amnonium sulfat: 122 gram
• Kalium sulfat: 36 gram
• Magnesium sulfat: 790 gram
• Cupri sulfat: 0,4 gram
• Zinc sulfat: 1,5 gram
• Asam borat: 4,0 gram
• Mangan Sulfat: 8 gram
• Amonium hepta molibdat: 0,1 gram

Kemudian melarutkan tiap-tiap komposisi A maupun B dengan air hingga 20 liter (bukan ditambah air 20 liter). Aduk hingga larut. Pekatan A dan pekatan B masing-masing 20 liter siap digunakan.
Membuat larutan siap pakai:
Jika ingin membuat larutan sebanyak 20 liter, tuangkan pekatan A dan pekatan B masing-masing 0,6 liter. Tambahkan air sebanyak 18,8 liter kemudian diaduk. Dengan demikian larutan siap digunakan. Larutan tersebut memiliki EC 2,2 mS/cm.

Contoh Garam Komposisi B (Kalium dihidro fosfat dan Amonium sulfat)

DAFTAR PUSTAKA
Tim Karya Tani Mandiri. 2010. Pedoman Budidaya Secara Hidroponik. Bandung. Nuansa Aulia.
Sufardi. 2001. Meningkatkan Hasil Jagung pada Utisol Muatan Berubah dengan Aplikasi Beberapa Amandemen Tanah, Hasil dan Efisiensi Pupuk Fosfat. Agrista Vol 5 (1): 12-22.
Sutiyoso, Yos. 2009. Hidroponik Ala Yos. Jakarta. Penebar Swadaya

 Oleh:

Mega Dewana Putri

H0107018, Agronomi

Koordinator Asisten Praktikum Teknologi Hidroponik

Program Studi Agroteknologi

Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta

Tahun Ajaran 2011/2012 Semester Gasal

More about → PEMBUATAN LARUTAN NUTRISI HIDROPONIK

MENANAM BAWANG DAUN DENGAN SISTEM HIDROPONIK EBB AND FLOW

Jika anda tertarik dengan budidaya tanaman sayuran secara hidroponik, sistem yang satu ini patut untuk dicoba. Sistem ini dinamakan dengan sistem EBB and FLOW. Sistem hidroponik Ebb and Flow merupakan sistem hidroponik genang dan alir, larutan nutrisi dialirkan ke bak tanaman hingga merendam akar lalu dialirkan keluar bak untuk selang waktu tertentu. Ada juga yang menyebutnya sebagai flood and drain sistem. Pada umumnya sistem ini terdiri dari bedengan kedap air, wadah/pot yang berlubang di bagian bawahnya dan berisi media tanam, tangki untuk larutan nutrisi, pompa, pipa nutrisi, klep inlet dan outlet.

Untuk memberi kesempatan larutan nutrisi menembus ke dalam media tanaman, biasanya digunakan patokan waktu perendaman sekitar 10 menit setelah larutan nutrisi memenuhi bak tanaman (Suhardiyanto, 2009).

Nah, kali ini kita akan menanam sayuran bawang daun dengan sistem ini. Berikut langkah-langkahnya:

1. Siapkan rakitan dan instalasi alat ebb and flow serta substrat yang telah dilembabkan.
2. Siapkan bawang daun dan rendam bawang daun pada air

Potong dan sisakan batang bawah beserta akarnya

Tanam pada pot dalam bak ebb and flow

Tiap pot ditanami 2 bibit

Untuk pemeliharaan jangan lupa untuk disiram 2 hari sekali. Selamat mencoba !!!

Gambar pertanaman bawang daun umur 1 hari setelah tanam, sudah mulai muncul tunas

Oleh:

Mega Dewana Putri

Koordinator Asisten Praktikum Teknologi Hidroponik

Daftar Pustaka
Suhardiyanto, H. 2009. Teknologi Hidroponik Untuk Budidaya Tanaman. Bogor. IPB Press.
NB: Kegiatan ini merupakan praktikum mata kuliah Teknologi Hidroponik semester 5 Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Tahun Ajaran 2011/2012 Semester Gasal.
Praktikum penanaman bawang daun dengan sistem ebb and flow dilaksanakan oleh kelompok C-2 dengan anggota:

• Wiki Handi
• Yunus Ali N
• Sefti Indah K
• Sri Yani
• Muhammad Khoirul Anwar
• Rizka Wahyuni
• Usman Avandi
• M. Irvin Yanuar
• Ria Purnama
• Ratna Mayamurti

More about → MENANAM BAWANG DAUN DENGAN SISTEM HIDROPONIK EBB AND FLOW

Electrical Conductivity (EC)

Tingkat kepekatan nutrisi hidroponik sering menggunakan indikator nilai konduktivtas listrik (Electrical Conductivity = EC). Unsur-unsur hara yang terlarut dalam air berupa ion bermuatan positif (kation) dan ion bermuatan negative (anion). Keberadaan ion-ion tersebut yang memungkinkan konduktivitas listrik dalam larutan nutrisi dapat terukur oleh alat EC meter.

EC meter atau electro-conductivity meter mengukur kelancaran pengantaran listrik antara kation dan anion. Hasil pengukuran terlihat pada monitor dengan satu atau dua digit dibelakang koma. Satuan pengukuran ialah mS/cm (mili-Siemens per cm, karena jarak antara katoda dan anoda adalah satu cm). di lapangan sering hanya digunakan mS saja tanpa menyebut cm-nya. Misalnya EC 2,5 mS/cm disebut EC 2,5 mS, atau sering hanya diucapkan EC 2,5.

Daftar Pustaka
Sutiyoso, Yos. 2009. Hidroponik Ala Yos. Jakarta. Penebar Swadaya

 Oleh:

Mega Dewana Putri

H0107018, Agronomi

Koordinator Asisten Praktikum Teknologi Hidroponik

Program Studi Agroteknologi

Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta

Tahun Ajaran 2011/2012 Semester Gasal

More about → Electrical Conductivity (EC)

PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP PERUBAHAN KADAR GULA, VITAMIN C DAN KADAR ASAM BUAH

Praktikum Pengelolaan Pasca Panen Mahasiswa Agroteknologi Angkatan 2008, Semester 6

A.      LATAR BELAKANG

Bila produksi buah-buahan dan sayur-sayuran meningkat, maka diperlukan fasilitas-fasilitas yang memadai. Jangka waktu penyimpanan mungkin hanya untuk sementara saja, untuk jangka pendek, atau untuk jangka panjang. Penyimpanan sementara hanya terjadi untuk beberapa hari saja, dan biasanya hanya diperlukan untuk komoditi yang mudah sekali rusak, sehingga memerlukan pemasaran dengan segera.

Tujuan penyimpanan ini adalah untuk mengontrol permintaan pasar, tanpa menimbulkan banyak kerusakan atau penurunan mutu. Oleh karena itu, perlu penelitian pengaruh penyimpanan terhadap perubahan akibat proses fisiologi maupun proses fisis yang terus berlangsung dan menurunkan mutu hasil pertanian.

Penyimpanan pada suhu rendah mempunyai tujuan untuk memperlambat reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam buah, terasuk respirasi. Dalam respirasi akan timbul proses pemecahan gula menjadi CO₂, uap air dan panas, memperlambat proses ini selama penyimpanan sangat diperlukan.

Buah-buahan klimakterik selama penyimpanan akan menunjukkan kenaikan kandungan gula untuk kemudian menurun lagi. Kenaikan ini disebabkan karena adanya pemecahan polisakarida. Pada pisang misalnya, pemecahan secara hidrolisa dari zat pati menjadi glukosa dan fruktosa yang sama serta sedikit sukrosa. Dalam penyimpanan yang lama, ketiga gula tersebut akan menurun jumlahnya.

Pada mangga, kenaikan kadar sukrosa sangat menyolok, untuk kemudian gula ini dipecah menjadi gula-gula reduksi. Buah-buah non klimakterik akan mengalami perubahan yang sama, tetapi perubahan ini sedikit saja dan berlangsung sangat lambat. Dengan teori ini dapat disimpulkan bahwa penyimpanan dengan mengatur temperatur simpan akan dapat menentukan lamanya perubahan-perubahan gula-gula reduksi yang terjadi. Perubahan asam-asam yang terjadi selama penyimpanan berbeda-beda tergantung dari kematangan dan suhu penyimpanan. Tomat yang masih muda misalnya, mempunyai kandungan asam lebih tinggi dari tomat masak.

Pada umumnya penurunan kandungan asam askorbat berlangsung cepat. Pada temperatur penyimpanan lebih tinggi, misalnya pada tomat, asparagus dan jeruk. Pada ubi, penurunan kandungan gula akan cepat terjadi pada 2 atau 3 bulan pertama untuk kemudian perlahan-lahan kandungan asam askorbat menurun sampai akhirnya menjadi separuhnya dari saat panen.

B.      TUJUAN       : Untuk mengetahui perubahan kandungan gula, vitamin C, dan kadar asam, serta perbandingan gula dan asam pada berbagai buah selama penyimpanan serta umur simpan

C.      BAHAN

:

Berbagai buah (Semangka, Melon, Jambu Merah, Salak, Stroberi, Pepaya, Jeruk, Sawo, Alpukat) Larutan iodium 0, 01 N Indikator amilum 1% Indikator PP 1% Na- carbonat Pb asetat NaOH 0,1

• Umur Simpan

1. Lakukan pengamatan pada awal percobaan
2. Pengamatan pada setiap minggu selanjutnya sampai 50% komoditas mengalami kerusakan

NB:   Setiap kelompok mendapatkan komoditas yang berbeda

• Kadar Total Asam

Kadar total asam ditentukan dengan merode titrasi NaOH sebagai berikut:

1. Menimbang 4 gr sampel yang telah dihaluskan. Kemudian dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml. Selanjutnya mengencerkan dengan aquades hingga tanda      (100 ml).
2. Mengambil 25 ml filtrate dan memasukkan ke dalam Erlenmeyer, kemudian menambah indikator PP 1% sebanyak 2 tetes.
3. Mentitrasi dengan NaOH 0,01 N hingga terjadi perubahan warna (menjadi merah jambu)
4. Menghitung kadar total asam

• Kadar Gula

Analisis kadar gula dengan metode Hand Refraktometer

1. Menimbang 4 gr bahan yang telah dihaluskan
2. Masukkan ke afdalam labu takar 100 ml, ditambahkan dengan aquadest hingga tanda (100ml) kemudian digojog dan disaring
3. Mengambil filtrate 50 ml dimasukkan ke dalademi tetes hingga tetesm Erlenmeyer
4. Menambahkan Pb asetat netral 5% tetesan terakhir tidak menimbulkan kekeruhan lagi kemudian digojog
5. Menambahkan Na₂CO₃ anhidrat 8% sebanyak Pb asetat yang ditambahkan, kemudian dimasukkan dalam labu takar 250 ml
6. Mengambil fitrat dan meneteskan pada tempat sampel refraktometer dan diamati indeks biasnya
7. Mencatat besarnya indeks bias sebagai ⁰Brikx

• Kadar vitamin C dianalisis dengan cara:

1. Menimbang 200-300 gr bahan dan dihancurkan dengan waring blender dan diperoleh slurry. Timbang 4 gr slurry, masukkan ke dalam labu takar 100 ml, tambah aquades sampai tanda (100ml). Saring untuk memisahkan filtratnya
2. Mengambil 5-25 ml filtrate dengan pipet dan masukkan dalam Erlenmeyer 125 ml, tambah 2 ml amilum 1%
3. Titrasi dengan 0, 01 N iodium = 0,88 mg asam ascorbat

TABEL PENGAMATAN

Lama penyimpanan	Kadar Total Asam		Kadar Gula		Kadar Vitamin C		Kadar Gula : Kadar Asam
	Suhu Ruang	Refrigerator	Suhu Ruang	Refrigerator	Suhu Ruang	Refrigerator	Suhu Ruang	Reigerator
Awal percobaan
Minggu 1
Minggu 2
Minggu 3
Minggu 4
Minggu 5

More about → PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP PERUBAHAN KADAR GULA, VITAMIN C DAN KADAR ASAM BUAH

DAUN

Daun merupakan salah satu organ tumbuhan yang tumbuh dari batang, umumnya berwarna hijau dan terutama berfungsi sebagai penangkap energi dari cahaya matahari melalui fotosintesis. Daun merupakan organ terpenting bagi tumbuhan dalam melangsungkan hidupnya karena tumbuhan adalah organisme autotrof obligat, ia harus memasok kebutuhan energinya sendiri melalui konversi energi cahaya menjadi energi kimia.
Bentuk daun sangat beragam, namun biasanya berupa helaian, bisa tipis atau tebal. Gambaran dua dimensi daun digunakan sebagai pembeda bagi bentuk-bentuk daun. Bentuk dasar daun membulat, dengan variasi cuping menjari atau menjadi elips dan memanjang. Bentuk ekstremnya bisa meruncing panjang.
DAUN TUNGGAL
Tujuan Praktikum : mengenal bagian-bagian daun, bangun daun, ujung serta pangkal daun, tulang daun, tepi daun, daging daun, warna daun dan permukaan daun.
Daun lengkap:
Bagian-bagian daun lengkap adalah upih (vagina), tangkai daun (petiolus), helaian daun (lamina). Alat tambahan : daun penumpu (stipula), selaput bumbung (ocrea), lidah-lidah (ligula).
Sifat-sifat daun:

1. Bangun daun (Circumscriptio)
2. Ujung daun (Apex folii)
3. Pangkal daun (Basis folii)
4. Pertulangan daun (Nervatio)
5. Tepi daun (Margo folii)
6. Daging daun (Intervenum)
7. Sifat lainnya seperti warna dan permukaan daun

Bangun Daun (Circumscriptio)

1. Bagian terlebar di tengah-tengah helaian daun
2. Bagian terlebar dibawah tengah-tengah helaian daun
3. Bagian terlebar diatas tengah-tengah helaian daun
4. Tidak ada bagian yang terlebar

Ujung Daun (Apex folii)

• Runcing (Acutus)

Contoh: Daun Oleander

• Meruncing (Acuminatus)

Contoh: Daun Sirsak

• Tumpul (Obtusus)

Contoh: Daun Sawo Kecik

• Membulat (Rotundatus)

Contoh: Daun Kaki Kuda (Centella asiatica)

• Rompang (Truncatus)

Contoh: Daun Semanggi

• Berduri (Mucronatus)

Contoh: Daun Nanas

• Terbelah (Retusus)

Contoh: Daun Sidaguri
Pangkal Daun (Basis Folii)

1. Tepi daun tak pernah bertemu dan terpisah oleh pangkal ibu tulang atau tangkai daun : runcing (Acutus), meruncing (Acuminatus) , tumpul (Obtusus), membulat (Rotundatus), rompang (Truncatus), berlekuk (Enarginatus).
2. Tepi daun bertemu dan berlekatan : pertemuan tepi daun pada pangkal terjadi pada sisi yang sama dari batang sesuai  letak daun pada batang, tepi daun terjadi pada sisi batang yang berlawanan atau berhadapan dengan letak daunnya.

Pertulangan Daun (Nervatio)
Tulang-tulang daun menurut ukurannya dibagi menjadi:  ibu tulang (costa), tulang-tulang cabang (nervus lateralis), urat-urat daun (vena).
Susunan tulang-tulang daun digolongkan menjadi 4, yaitu :

• Menyirip (Penninervis)

Contoh: Daun Mangga (Mangifera indica)

• Menjari (Palminervis)

Contoh: Daun Pepaya (Carica papaya)

• Melengkung (Curninervis)

Contoh: Daun Genjer

• Sejajar (Rectinervis)

Contoh: Daun Teki (Cyperus rotundus)

Tepi Daun (Margo Folii)

• Rata (Integer)

Contoh: Daun Nangka

• Bertoreh (Divisius): Tepi daun bertoreh dibedakan lagi dalam dua golongan yaitu toreh yang tidak mempengaruhi bangun atau bentuk asli dari daun (toreh merdeka) dan toreh yang dapat mempengaruhi bangun asli dari daun.

Toreh Merdeka	Toreh yang Mempengaruhi Bentuk
Bergerigi (Serratus)	Berlekuk (Lobatus)
Bergerigi Ganda (Biserratus)	Bercangap (Fissus)
Bergigi (Dentatus)	Berbagi (Partitus)
Beringgit (Crenatus)
Berombak (Repandus)

Daging Daun (Intervenum)
Daging daun merupakan bagian yang terdapat diantara tulang-tulang daun dan urat-urat daun.

• Tipis seperti selaput (Membraneus)

Contoh: Daun paku

• Seperti kertas (Chartaceus)

Contoh: Daun Pisang (Musa paradisiaca)

• Tipis lunak (Herbaceus)

Contoh: Daun selada air

• Seperti perkamen, tipis kaku (Perkamentus)

Contoh: Daun Kelapa (Cocos nucifera)

• Seperti kulit (Cariaceus)

Contoh: Daun Nyamplung

• Berdaging (Carnosus)

Contoh: Daun Lidah Buaya (Aloe vera)

Warna Daun

Warna hijau pada daun berasal dari kandungan klorofil pada daun. Klorofil adalah senyawa pigmen yang berperan dalam menyeleksi panjang gelombang cahaya yang energinya diambil dalam fotosintesis. Sebenarnya daun juga memiliki pigmen lain, misalnya karoten (berwarna jingga), xantofil (berwarna kuning), dan antosianin (berwarna merah, biru, atau ungu, tergantung derajat keasaman). Daun tua kehilangan klorofil sehingga warnanya berubah menjadi kuning atau merah (dapat dilihat dengan jelas pada daun yang gugur). Daun warna hijau jiga dapat memperlihatkan variasi misalnya; hijau bercampur atau tertutup warna merah (daun puring), hijau dengan bintik-bintik atau noda-noda kuning, hijaju tua, dan hijau kekuningan.
Permukaan Daun
Licin (Laevis)

• Mengkilap (Nitidus) : Daun Kopi (Cofee sp), daun Beringin
• Suram (Opacus) : Daun Ketela Rambat (Ipomoea batatas)
• Berselaput lilin (Proinodus) : Daun Pisang (Musa paradisiaca) , daun Tasbih

1. Kasap (Scaber)

Contoh : Daun Jati

1. Berbulu (Pilosus)

Contoh: Daun Tembakau

1. Bersisik (Lepidus)

Contoh: Daun Durian

1. Gundul (Glaber)

Contoh: Daun Jambu Air

More about → DAUN

FOTOSINTESIS TUMBUHAN C3, C4 DAN CAM

A. Tumbuhan C3

Tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO2 atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian, seperti gandum, kentang, kedelai, kacang-kacangan, dan kapas merupakan tanaman dari kelompok C3.

Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO2 dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat dalam proses fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, juga dapat mengikat O2 pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi ( fotorespirasi adalah respirasi,proses pembongkaran karbohidrat untuk menghasilkan energi dan hasil samping, yang terjadi pada siang hari) . Jika konsentrasi CO2 di atmosfir ditingkatkan, hasil dari kompetisi antara CO2 dan O2 akan lebih menguntungkan CO2, sehingga fotorespirasi terhambat dan assimilasi akan bertambah besar.

Tumbuhan C3 tumbuh dengan karbon fiksasi C3 biasanya tumbuh dengan baik di area dimana intensitas sinar matahari cenderung sedang, temperature sedang dan dengan konsentrasi CO₂ sekitar 200 ppm atau lebih tinggi, dan juga dengan air tanah yang berlimpah. Tumbuhan C3 harus berada dalam area dengan konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi sebab Rubisco sering menyertakan molekul oksigen ke dalam Rubp sebagai pengganti molekul karbondioksida. Konsentrasi gas karbondioksida yang tinggi menurunkan kesempatan Rubisco untuk menyertakan molekul oksigen. Karena bila ada molekul oksigen maka Rubp akan terpecah menjadi molekul 3-karbon yang tinggal dalam siklus Calvin, dan 2 molekul glikolat akan dioksidasi dengan adanya oksigen, menjadi karbondioksida yang akan menghabiskan energi.

Pada tumbuhan C3,CO2 hanya difiksasi RuBP oleh karboksilase RuBP. Karboksilase RuBP hanya bekerja apabila CO2 jumlahnya berlimpah

Contoh tanaman C3 antara lain : kedelai, kacang tanah, kentang, dll.

Fiksasi Karbondioksida

Melvin Calvin bersama beberapa peneliti pada universitas calivornia berhasil mengidentivikasi produk awal dari fiksasi CO_2. Produk awal tersebut adalah asam 3-fosfogliserat atau sering disebut PGA, karena PGA tersusun dari 3 atom karbon.

Hasil penelitian itu menunjukkan bahwa tidak ada senyawa dengan 2 atom C yang terakumulasi. Senyawa yang terakumulasi adalah senyawa dengan 5 atom C yakni Ribulosa – 1.5 – bisfosfat (RUBP). Reaksi antara CO₂ dengan RUBP dipacu oleh enzim ribulosa bisfosfat karboklsilase (RUBISCO).

Rubisco adalah enzim raksasa yang berperan sangat penting dalam reaksi gelap fotosintesis tumbuhan. Enzim inilah yang menggabungkan molekul ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBP, kadang-kadang disebut RuDP) yang memiliki tiga atom C dengan karbondioksida menjadi atom dengan enam C, untuk kemudian diproses lebih lanjut menjadi glukosa, molekul penyimpan energi aktif utama pada tumbuhan.

Siklus Calvin

Siklus Calvin disebut juga Reaksi gelap yang merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi gelap adalah reaksi pembentukan gula dari CO2 yang terjadi di stroma. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma.

Tempat terjadinya Reaksi gelap

Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO₂, yang berasal dari udara bebas. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C₆H₁₂O₆), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. Reaksi gelap dimulai dengan pengikatan atau fiksasi 6 molekul CO2 ke 6 molekuk gula 5 karbon yaitu ribulosa 1,5 bifosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa bifosfat karboksilase/oksigenase(rubisco) yang kemudian membentuk 6 molekul gula 6 karbon. Molekul 6 karbon ini tidak stabil maka pecah menjadi 12 molekul 3 karbon yaitu 3 fosfogliserat. 3 fosfogliserat kemudian difosforilasi oleh 12 ATP membentuk 1,3 bifosfogliserat. 1,3 bifosfogliserat difosforilasi lagi oleh 12 NADPH membentuk 12 molekul gliseradehida 3 fosfat/PGAL. 2 PGAL digunakan untuk membentuk 1 molekul glukosa atau jenis gula lainnya, sedangkan 10 molekul lainnya difosforilasi oleh 6 ATP untuk kembali membentuk 6 molekul Ribulosa 1,5 bifosfat. Proses pengikatan CO2 ke RuBP disebut fiksasi, proses pemecahan molekul 6 karbon menjadi molekul 3 karbon disebut reduksi dan proses pembentukan kembali RuBP dari PGAL disebut regenerasi.

Fotosintesis ini disebut mekanisme C3, karena molekul yang pertama kali terbentuk setelah fiksasi karbon adalah molekul berkarbon 3, 3-fosfogliserat. Kebanyakan tumbuhan yang menggunakan fotosintesis C3 disebut tumbuhan C3.

Padi, gandum, dan kedelai merupakan contoh-contoh tumbuhan C₃ yang penting dalam pertanian.

Kondisi lingkungan yang mendorong fotorespirasi ialah hari yang panas, kering, dan terik-kondisi yang menyebabkan stomata tertutup. Kondisi ini menyebabkan CO2 tidak bisa masuk dan O2 tidak bisa keluar sehingga terjadi fotorespirasi.

B.     Tumbuhan C4

Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering. Pada tanaman C4, CO2 diikat oleh PEP (enzym pengikat CO2 pada tanaman C4) yang tidak dapat mengikat O2 sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO2 dan O2. Lokasi terjadinya assosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di bawah sel-sel epidermis daun). CO2 yang sudah terikat oleh PEP kemudian ditransfer ke sel-sel “bundle sheath” (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) dimana kemudian pengikatan dengan RuBP terjadi. Karena tingginya konsentasi CO2 pada sel-sel bundle sheath ini, maka O2 tidak mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP, sehingga fotorespirasi sangat kecil and G sangat rendah, PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 m mol m-2 s-1 sangat tinggi. , laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnyaCO2. Sehingga, dengan meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Contoh tanaman C4 adalah jagung, sorgum dan tebu

Tetapi pada sintesis C4,enzim karboksilase PEP memfiksasi CO2 pada akseptor karbon lain yaitu PEP. Karboksilase PEP memiliki daya ikat yang lebih tinggi terhadap CO2 daripada karboksilase RuBP. Oleh karena itu,tingkat CO2 menjadi sangat rendah pada tumbuhan C4,jauh lebih rendah daripada konsentrasi udara normal dan CO2 masih dapat terfiksasi ke PEP oleh enzim karboksilase PEP. Sistem perangkap C4 bekerja pada konsentrasi CO2 yang jauh lebih rendah.

Tumbuhan C₄ dinamakan demikian karena tumbuhan itu mendahului siklus Calvin yang menghasilkan asam berkarbon -4 sebagai hasil pertama fiksasi CO₂ dan yang memfiksasi CO₂ menjadi APG di sebut spesies C₃, sebagian spesies C₄ adalah monokotil (tebu, jagung, dll)

Reaksi dimana CO₂ dikonfersi menjadi asam malat atau asam aspartat adalah melalui penggabugannya dengan fosfoeolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat dan Pi.

Enzim PEP-karboksilase ditemukan pada setiap sel tumbuhan yang hidup dan enzim ini yang berperan dalam memacu fiksasi CO₂ pada tumbuhan C₄. enzim PEP-karboksilase terkandung dalam jumlah yang banyak pada daun tumbuhan C₄, pada daun tumbuhan C-3 dan pada akar, buah-buah dan sel – sel tanpa klorofil lainnya ditemukan suqatu isozim dari PEP-karboksilase.

Reaksi untuk mengkonversi oksaloasetat menjadi malat dirangsang oleh enzim malat dehidrogenase dengan kebutuhan elektronnya disediakan oleh NHDPH. Oksaleasetat harus masuk kedalam kloroplas untuk direduksi menjadi malat.

Pembentukkan aspartat dari malat terjadi didalam sitosol dan membutuhkan asam amino lain sebagai sumber gugus aminonya. Proses ini disebut transaminasi.

Pada tumbuhan C-4 terdapat pembagian tugas antara 2 jenis sel fotosintetik, yakni :

1. sel mesofil
2. sel-sel bundle sheath/ sel seludang-berkas pembuluh.

Sel seludang berkas pembuluh disusun menjadi kemasan yang sangat padat disekitar berkas pembuluh. Diantara seludang-berkas pembuluh dan permukaan daun terdapat sel mesofil yang tersusun agak longgar. Siklus calvin didahului oleh masuknya CO₂ ke dalam senyawa organic dalam mesofil.

Langkah pertama ialah penambahan CO₂ pada fosfoenolpirufat (PEP) untuk membentuk produk berkarbon empat yaitu oksaloasetat, Enzim PEP karboksilase menambahkan CO₂ pada PEP. Karbondioksida difiksasi dalam sel mesofil oleh enzim PEP karboksilase. Senyawa berkarbon-empat-malat, dalam hal ini menyalurkan atom CO₂ kedalam sel seludang-berkas pembuluh, melalui plasmodesmata. Dalam sel seludang –berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO₂ yang diasimilasi ulang kedalam materi organic oleh robisco dan siklus Calvin.

Dengan cara ini, fotosintesis C₄ meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula. Adaptasi ini sangat bermanfaat dalam daerah panas dengan cahaya matahari yang banyak, dan dilingkungan seperti inilah tumbuhan C₄ sering muncul dan tumbuh subur

C.    Tumbuhan CAM

Tumbuhan C4 dan CAMlebih adaptif di daerah panas dan kering. Crassulacean acid metabolism ( CAM), tanaman ini mengambil CO2 pada malam hari, dan mengunakannya untuk fotosistensis pada siang harinya. Meski tidak menguarkan oksigen dimalam hari, namun dengan memakan CO2 yang beredar, tanaman ini sudah membantu kita semua menghirup udara bersih, lebih sehat, menyejukkan dan menyegarkan bumi, tempat tinggal dan ruangan. Jadi, cocok buat taruh di ruang tidur misalnya. Sayang, hanya sekitar 5% tanaman jenis ini. Tumbuhan CAM yang dapat mudah ditemukan adalah nanas, kaktus, dan bunga lili.

Tanaman CAM , pada kelompok ini penambatan CO2 seperti pada tanaman C4, tetapi dilakukan pada malam hari dan dibentuk senyawa dengan gugus 4-C. Pada hari berikutnya ( siang hari ) pada saat stomata dalam keadaan tertutup terjadi dekarboksilase senyawa C4 tersebut dan penambatan kembali CO2 melalui kegiatan Rudp karboksilase. Jadi tanamanCAMmempunyai beberapa persamaan dengan kelompok C4 yaitu dengan adanya dua tingkat sistem penambatan CO2.

Pada C4 terdapat pemisahan ruang sedangkan pada CAM pemisahannya bersifat sementara. Termasuk golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum.

Beberapa tanaman CAM dapat beralih ke jalur C3 bila keadaan lingkungan lebih baik.

Beberapa spesies tumbuhan mempunyai sifat yang berbeda dengan kebanyakan tumbuhan lainnya, yakni Tumbuhan ini membuka stomatanya pada malam hari dan menutupnya pada siang hari. Kelompok tumbuhan ini umumnya adalah tumbuhan jenis sukulen yang tumbuh da daerah kering. Dengan menutup stomata pada siang hari membantu tumbuhan ini menghemat air, dapat mengurangi laju transpirasinya, sehingga lebih mampu beradaptasi pada daerah kering tersebut.

Selama malam hari, ketika stomata tumbuhan itu terbuka, tumbuhan ii mengambil CO₂ dan memasukkannya kedalam berbagai asam organic. Cara fiksasi karbon ini disebut metabolisme asam krasulase, atau crassulacean acid metabolism (CAM).

Dinamakan demikian karena metabolisme ini pertama kali diteliti pada tumbuhan dari famili crassulaceae. Termasuk golongan CAM adalah Crassulaceae, Cactaceae, Bromeliaceae, Liliaceae, Agaveceae, Ananas comosus, dan Oncidium lanceanum.

Jalur CAM serupa dengan jalur C₄ dalam hal karbon dioksida terlebih dahulu dimasukkan kedalam senyawa organic intermediet sebelum karbon dioksida ini memasuki siklus Calvin. Perbedaannya ialah bahwa pada tumbuhan C₄, kedua langkah ini terjadi pada ruang yang terpisah. Langkah ini terpisahkan pada dua jenis sel. Pada tumbuhan CAM, kedua langkah dipisahkan untuk sementara. Fiksasi karbon terjadi pada malam hari, dan siklus calvin berlangsung selama siang hari.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Klasifikasi Tanaman. http://agroteknologi.blogspot.com /2009/03/

klasifikasi-tanaman.

Lakitan, Benyamin. 2007. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan.  PT.Raja Grafindo Persada. Jakarta

Lehninger, Albert . L. 1982. Dasar-Dasar Biokimia. Penerbit Erlangga

Mayang. 2009. Fiksasi Karbondioksida  pada tanaman C3, C4, dan CAM. http://mayangx.wordpress.com/

Salisbury, Frank. B dan C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Penerbit ITB.Bandung

More about → FOTOSINTESIS TUMBUHAN C3, C4 DAN CAM