PENGARUH CAHAYA TERHADAPPERTUMBUHAN dan PERKEMBANGAN

TANAMAN

1.1. PENGERTIAN CAHAYA dan PERANANNYA 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).            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. PENGARUH CAHAYA TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN

2.1.1. 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.

2.2.2. 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). 2.2.3. Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari terhadap Tanaman

Intensitas cahaya adalah banyaknya energi yang diterima oleh suatu tanaman per satuan luas dan per satuan waktu (kal/cm2/hari).  Pengertian intensitas disini sudah termasuk di dalamnya lama penyinaran, yaitu lama matahari bersinar dalam satu hari, karena satuan waktunya menggunakan hari. Intensitas cahaya dan lamanya penyinaran mempengaruhi sifat 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.  Besarnya intensitas cahaya  yang diterima oleh tanaman tidak sama utuk setiap tempat dan waktu. Hal ini tergantung dari beberapa hal yaitu :1). Jarak antara matahari dan bumi, misalnya pada pagi dan sore hari intensitasnya

lebih rendah dari  pada siang hari karena jarak matahari lebih jauh. Juga di daerah sub tropis, intensitasnya lebih rendah dibanding daerah tropis. Demikian pula di puncak gunung intensitasnya (1,75 g.kal/cm2/menit) lebih tinggi dari pada di dataran rendah (di atas permukaan laut = 1,50 g.kal /cm2/menit).

2). Tergantung pada musim, misalnya pada musim hujan intensitasnya lebih rendah karena radiasi matahari yang jatuh sebagian diserap awan, sedangkan pada musim kemarau pada umumnya sedikit awan sehingga intensitasnya lebih tinggi. Lamanya periode cahaya matahari atau panjang hari ditentukan oleh musim.

3). Letak geografis, jumlah cahaya yang diterima ditentukan oleh letak lintang (latitude). Di daerah tropik jumlah energi mayahari yang dapat tertangkap kira-kira 191 kilo kalori/cm2, di daerah subtropik 120 kilo kalori/ cm2 setiap tahunnya. Di Gurun Sahara daerah tropik energi matahari yang tertangkap dapat mencapai 200 kilo kalori/cm2/tahun. Sedangkan di Samaru Nigeria Utara pada Latitude 11o utara rata-rata sebesar 17 MJ/m2 pada bulan September dan sebesar 24 MJ/m2 pada bulan maret.

2.2.4. 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.1) Panjang gelombang 750-626 mu adalah warna merah.2) Panjang gelombang 626-595 mu adalah warna orange/jingga.3) Panjang gelombang 595-574 mu adalah warna kuninga.4) Panjang gelombang 574-490 mu adalah warana hijau.5) Panjang gelombang 490-435 mu adalah warna biru.6) 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.

2.2.4.1. 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).

2.2.4.2. 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).

2.2.4.3. 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, yaitu sebagai berikut:

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/).