Makalah ujian akhir mata kuliah Masalah Khusus Agronomi

PELUANG PENINGKATAN HASIL KEDELAI MELALUI PENGKAYAAN CO2 DI LINGKUNGAN TUMBUHNYA

OLEHRAHMI SRI SAYEKTI12/339660/PPN/03740

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS GADJAH MADAYOGYAKARTA2013

PELUANG PENINGKATAN HASIL KEDELAI MELALUI PENGKAYAAN CO2 DI LINGKUNGAN TUMBUHNYA

AbstrakAktivitas manusia sehari-hari, pembakaran bahan bakar fosil dan pembukaan hutan telah meningkatkan konsentrasi karbondioksida di atmosfer. Berbagai efek telah ditimbulkan akibat meningkatnya konsentrasi CO 2 lingkungan seperti efek rumah kaca dan perubahan pola iklim. Peningkatan pola konsentrasi CO 2 lingkungan mempengaruhi aktivitas metabolisme tanaman. Pada umumnya peningkatan konsentrasi karbondioksida lingkungan akan meningkatkan kecepatan fotosintesis tanamaan, dan menurunkan kecepatan respirasinya. Keadaan ini akan mengganggu metabolisme dan pertumbuhan tanaman. Peningkatan kecepatan fotosinntesis menyebabkan penimbunan karbohidrat, sedangkan penurunan kecepatan respirasi mengurangi energi yang dibutuhkan tanaman. Tanaman membutuhkan CO2 untuk pertumbuhannya. Peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfir akan merangsang proses fotosintesis, meningkatkan pertumbuhan tanaman dan produktivitas pertanian tanpa diikuti oleh peningkatan kebutuhan air (transpirasi). Sebaliknya, kenaikan suhu di permukaan bumi mempunyai pengaruh yang "kurang menguntungkan" terhadap pertanian, sebab dapat mengurangi bahkan menghilangkan pengaruh positif dari kenaikan CO2. Peningkatan kadar CO2 akan meningkatkan produksi tanaman C3 seperti kedelai.

AbstractEveryday, human activity burning fossil fuels and opening forest has increased concentration of carbon dioxide in the atmosphere. Various effects have caused by CO2 environment, such as rising concentration of greenhouse effect and climate patterns change. Increase the concentration CO2 environ affect the metabolic activity plants. Generally an increased concentration of carbon dioxide the environment increases the speed tanamaan, photosynthesis and lowering respirasinya speed. It will disturb the metabolism and growth of plants. Increasing speed fotosinntesis cause hoarding carbohydrates the decrease in velocity respiration reduce energy required plants. Of plants requiring CO2 to growth. An increase in the concentration of co2 in the atmosphere will spur photosynthesis process, plant growth and improve agricultural productivity without followed by increasing demand for water ( transpiration ). Otherwise, the temperature increase at the earth surface have leverage which the ' less favorable ' against agriculture, for can reduce even deprive a positive influence of the increase of CO2. Elevated levels of CO2 will increase crop production c3 such as soybean.

PENDAHULUANIklim dan cuaca merupakan faktor penentu utama bagi pertumbuhan dan produktifitas tanaman pangan. Sistem produksi pertanian dunia saat ini mendasarkan pada kebutuhan akan tanaman setahun, kecuali beberapa tanaman seperti pisang, kelapa, buah-buahan, anggur, kacang-kacangan, beberapa sayuran seperti asparagus, rhubarb, dan lain-lain. Tanaman-tanaman tersebut dikembangbiakan dalam kondisi pertanaman tertentu. Produktifitas pertanian berubah-ubah secara nyata dari tahun ke tahun. Perubahan cuaca yang drastis sangat berpengaruh terhadap pertanian. Tanaman dan ternak sangat peka terhadap perubahan cuaca yang sifatnya sementara dan drastis. Beberapa jenis gas di atmosfir, seperti CO2, CH4, dan N2O mempengaruhi iklim permukaan bumi karena kemampuanya dalam membantu proses transmisi radiasi dari matahari ke permukaan bumi, dan juga menghambat keluarnya sebagian radiasi dari permukaan bumi. Kalau konsentrasi dari gas-gas ini di atmosfir meningkat, radiasi yang keluar dari permukaan bumi akan terhambat, sehingga suhu permukaan bumi bertambah besar. Perkiraan besarnya peningkatan suhu bukanlah pekerjaan yang mudah, karena adanya umpan balik positif (dengan peningkatan uap air , H2O(gas), yang juga merupakan gas penghambat keluarnya radiasi dari permukaan bumi) dan umpan balik negatif (peningkatan pertumbuhan awan, menghambat transmisi radiasi matahari ke permukaan bumi). Estimasi kenaikan suhu terbaik saat ini adalah yang dihasilkan oleh General Circulation Models (GCM), kenaikan suhu 2.5 - 5.5 oC diikuti dengan kenaikan laju sirkulasi hidrologi sebesar 5-15% (Anonim, l996). Peningkatan gas-gas rumah kaca saat ini berpengaruh besar terhadap sektor pertanian. Peningkatan kandungan CO2 udara akan memberikan efek baik positif maupun negatif terhadap metabolisme tanaman. Peningkatan CO2 diprediksi dapat menstimulasi produksi pangan dengan istilah 'CO2 Fertilization'. Namun demikian, penelitian terhadap pengaruh peningkatan kandungan CO2 udara terhadap berbagai jenis tanaman menunjukkan efek yang beragam baik positif, negatif maupun tidak berpengaruh sama sekali terhadap kondisi tanaman.Respon tanaman terhadap peningkatan gas CO2 di atmosfer berbeda-beda tergantung dari jenis tanaman serta kombinasi faktor-faktor pertumbuhan yang lain. Secara umum, hasil tanaman dipengaruhi oleh proses-proses penting seperti fotosintesis dan respirasi yang sangat tergantung dengan kondisi CO2 di udara. Perubahan terhadap kosentrasi CO2 udara akan berpengaruh terhadap proses-proses tersebut sebagai suatu bentuk adaptasi tanaman. Berbagai penelitian untuk menunjukkan bahwa respon terhadap peningkatan kosentrasi CO2 udara terjadi mulai dari perubahan anatomi hingga proses fisiologis tanaman.Penelitian banyak dilakukan dengan menggunakan growth chamber yang dimodifikasi sedemikian rupa sehingga memungkinkan peneliti untuk mengatur berbagai faktor pertumbuhan serta kosentrasi CO2 yang diinginkan, maupun dengan percobaan Free-Air CO2 Enrichment (FACE). FACE merupakan sebuah metode untuk meneliti pengaruh peningkatan CO2 dalam skala penelitian lapangan dengan cara menambahkan kosentrasi CO2 di sebuah lahan pertanaman secara terkontrol. Percobaan tersebut memberikan suatu simulasi yang cukup baik terhadap pengaruh pertumbuhan tanaman dengan pertambahan CO2.

RESPON TANAMAN TERHADAP PENINGKATAN CO2Peningkatan kosentrasi CO2di atmosfer sudah terjadi sejak beberapa ratus tahun yang lalu, namun lajunya mengalami peningkatan yang sangat tinggi dalam beberapa dekade terakhir. Hal ini memicu terjadinya adaptasi tanaman terhadap perubahan karakteristik daun. Sebuah pengamatan dengan menggunakan mikroskop elektron menunjukkan adanya penipisan pada dinding bundle seath cell pada tanaman yang ditanam pada kosentrasi CO2700 l l-1 dibandingkan dengan tanaman yang ditanam pada kosentrasi 350 l l-1. Hal ini diakibatkan oleh penurunan jumlah suberin pada dinding sel dan menyebabkan terjadinya peningkatan permeabilitas bundle seath cell terhadap CO2 (Watling et.,al. 2000).Sedangkan peningkatan kosentrasi CO2tidak menunjukkan perubahan nyata pada jumlah stomata serta panjang sel penjaga Luas daun kacang tanah meningkat ketika ditanam pada kandungan CO2yang tinggi (800mol) pada suhu 25/15oC dibandingkan dengan tanaman yang ditanam pada lingkungan dengan kandungan CO2 sebesar 400mol, namun demikian kondisi tersebut tidak terjadi pada suhu yang lebih tinggi (Pilumwong et al., 2007).

Gambar. Penanaman dalam rumah kaca

Gambar. Pengaruh penambahan CO2 pada tanaman

FOTOSINTESISHasil tanaman sangat tergantung dari proses fotosintesis. Terjadi perbedaan respon fotosintesis antara jenis tanaman C3 dan C4 terhadap perubahan kosentrasi CO2di udara. Beberapa tanaman mengalami perubahan biokimia sebagai tanggapan atas peningkatan CO2.Fotosintesis pada tanaman C3 mengalami peningkatan dengan bertambahnya kosentrasi CO2di udara. Aktivitas Rubisco pada mesofil mengalami peningkatan yang cukup tinggi sebagai respon dari peningkatan CO2udara. Beberapa penelitian menggunakan tanaman C3 (padi, gandum dan kedelai) menunjukkan adanya peningkatan total fotosintesis dan hasil pada kondisi elevated CO2dibandingkan dengan ambient CO2.Peningkatan kosentrasi CO2, menstimulasi peningkatan asimilasi CO2, pertumbuhan serta hasil tanaman C3 melalui penurunan aktivitas fotorespirasi serta peningkatan fiksasi CO2oleh Rubisco. Cheng et al., (2000) menyebutkan bahwa tanaman bunga matahari yang ditumbuhkan pada kondisi elevated CO2menunjukkan adanya peningkatan GPP (Gross Primary Product) yaitu total CO2yang digunakan dalam fotosintesis, serta NPP (Nett Primary Product) yaitu GPP respirasi. GPP dan NPP mengalami peningkatan hingga 43 hst dan kemudian mengalami penurunan seiring dengan penutupan kanopi, hal ini menunjukkan bahwa penambahan biomasa pada elevated CO2berbeda tergantung pada fase pertumbuhannya. Root : Shoot ratio pada tanaman bunga matahari yang ditanam pada elevated CO2lebih tinggi dibandingkan pada kondisi ambient CO2. Hal ini menunjukkan bahwa pada kondisi elevated CO2tanaman lebih banyak mengalokasikan fotosintat ke daerah perakaran atau bagian bawah tanaman. Namun tidak demikian pada tanaman C4, dimana rubisco terletak pada bundle seath cell yang memiliki kosentrasi CO2 3 6 kali lipat dibandingkan dengan udara sekitarnya.Penurunan efektivitas fotosintesis pada tanaman C4 yang ditanam pada kondisi CO2 berlebih, namun demikian tidak terjadi perubahan pada titik kompensasi CO2, karena fotorespirasi tanaman C4 sangat rendah. Perlakuan dilakukan dengan menanan tanaman sorghum pada dua tingkat kosentrasi CO2 yaitu 350 dan 700 l l -1. Tanaman C4 yang ditanam pada 700 l l -1 CO2mengalami penurunan aktivitas PEP karboksilase (Phospoenolpyruvat carboxylase) secara nyata dibandingkan dengan tanaman yang ditanam pada 350 L/L. Jumlah PEP karboksilase menjadi lebih rendah diiringi dengan penurunan aktivitasnya, namun demikian tidak terjadi perubahan pada aktivitas Rubisco di bundle seath cell. Sedangkan Leakey et al (2006), dalam penelitiannya menunjukkan terjadi penurunan baik pada aktivitas PEP karboksilase juga rubisco pada tanaman jagung yang ditanam pada kosentrasi CO2yang tinggi. Serta tidak terjadi peningkatan karbohirat pada tanaman jagung yang ditanam dalam kosentrasi CO2yang tinggi.Perbandingan antara CO2eksternal dan CO2internal yang menjadi lebih tinggi pada tanaman dalam kosentrasi CO2yang tinggi. Tanaman sorghum yang ditumbuhkan pada kosentrasi CO2tinggi mengalami penipisan dinding bundle seath cell. Perubahan anatomi ini semakin menguatkan terjadinya penurunan efisiensi fotosintesis pada tanaman tersebut, karena terjadi peningkatan konduktansi dinding bundle seath cell terhadap CO2. Kebocoran pada bundle seath cell antara 24-33 %. Kebocoran ini mengurangi efisiensi penggunaan cahaya oleh tanaman C4, karena CO2yang bocor atau keluar dari bundle seath cell kemungkinan akan hilang atau terfiksasi kembali oleh PEP karboksilase, hal ini meningkatkan energi yang diperlukan untuk kembali memfiksasi CO2.Tanaman yang ditumbuhkan pada kosentrasi CO2tinggi mengalami penurunan aktivitas PEPC seiring dengan terjadinya penurunan jumlah PEP pada mesofil daun, hal ini menyebabkan penurunan fotosintesis, sebab level CO2di bundle sath cell menurun untuk aktivitas dengan rubisco. Dalam penelitian ini diperoleh data bahwa PEP pada tanaman yang ditumbuhkan pada kondisi kosentrasi CO2tinggi lebih rendah 51% dibanding tanaman dalam kondisi normal. Namun demikian tidak terjadi perubahan pada kandungan N daun serta klorofil total pada tanamanTingkat kosentrasi CO2yang tinggi juga meningkatkan carbon isotop discrimination pada tanaman C4. CO2internal yang meningkat pada bundle seath cell dan penurunan akivitas PEP ternyata juga meningkatkan carbon isotop discrimination pada rubisco. Peningkatan hasil pada tanaman C3 pada kondisi elevated CO2adalah 10 50 % sedangkan untuk tanaman C4 hanya 0-10 % dari kondisi normal.Posisi daun juga memberikan pengaruh terhadap fotosintesis pada kosentrasi CO2 udara yang tinggi. Penelitian oleh Herick dan Thomas (1999) menunjukkan adanya perbedaan respon posisi daun diatas dan dibagian bawah kanopi (sun dan shade leaves) terhadap fotosintesis pada tanaman Liquidambar styraciflua L. Penelitian tersebut dilakukan pada bulan Juni dimana suhu maksimum rata-ratanya 27oC, suhu minimum rata-ratanya 16oC dan hujan 9,86 cm serta bulan Agustus dengan suhu maksimum rata-rata 31oC dan minimum rata-rata 19oC dan hujan hanya 3,26 cm dengan metode FACE menggunakan kosentrasi 200 l l -1 dan 560 l l -1.Kandungan N per satuan berat kering daun tidak mengalami perbedaan baik pada daun bagian atas maupun bagian bawah. Peningkatan fotosintesis ternyata lebih tinggi pada daun bagian atas dibandingkan dengan bagian bawah kanopi dengan peningkatan CO2daun bagian atas memiliki 68 % berat kering per unit area, 63% N dan 27% klorofil yang lebih banyak dibandingkan dengan daun bagian bawah. Laju asimilasi bersih pada daun bagian atas lebih tinggi daripada bagian bawah pada peningkatan CO2pada bulan Juni. Respon ini diperkirakan dipengaruhi oleh aktivitas Rubisco. Perbedaan ini kemungkinan diakibatkan oleh jumlah N per unit luas daun pada daun bagian atas lebih besar dibandingkan dengan daun bagian bawah. Percobaan ini menunjukkan bahwa daun bagian atas lebih banyak mengambil CO2dibandingkan dengan daun bagian bawah. Pada bulan Juni pengambilan CO2pada daun bagian atas sebanyak 79 % dan daun bagian bawah 49 %.

RESPIRASIAda asumsi bahwa peningkatan CO2di atmosfer akan menurunkan pengambilan O2oleh tanaman, namun demikian sebuah penelitian dengan enam ratus kali pengukuran pada sembilan jenis tanaman yang dilakukan di Illinois terhadap peningkatan kosentrasi CO2dalam jangka waktu yang panjang menunjukkan tidak adanya penurunan pengambilan O2respirasi tanaman (Davey et al., 2004).Penurunan konduktansi stomata yang terjadi pada kosentrasi elevated CO2hanya merupakan adaptasi sementara namun tidak terjadi dalam jangka panjang. Selain itu pada beberapa penelitian tidak terjadi perubahan pada karakteristik stomata. Respirasi tidak mengalami perubahan pada kosentrasi CO2yang ditingkatkan hingga dua kali lipat dari kondisi normal.Peningkatan CO2di lingkungan juga dapat diiringi dengan peningkatan suhu sebagai efek berantai dari keberadaan gas rumah kaca tersebut. Sehingga asumsi mengenai peningkatan CO2dapat memicu peningkatan hasil harus dikaji melalui penelitian dengan mempertimbangkan berbagai faktor lain yang berubah.Penelitian yang dilakukan oleh (Pilumwong et al., 2007) pada tanaman kacang tanah menunjukkan bahwa peningkatan kandungan CO2lingkungan dapat meningkatkan hasil secara signifikan pada suhu 25/15oC, sedangkan hal tersebut tidak terjadi pada suhu yang lebih tingi yaitu 35/25oC.

PERTUMBUHAN TANAMAN DALAM RUMAH KACAPenelitian mengenai manfaat pengayaan CO2 dimulai abad lalu. Awal 1888, manfaat pemupukan dengan CO2 telah dilakukan pada tanaman di dalam rumah kaca di Jerman, dan beberapa tahun kemudian di Inggris, serta 80 tahun yang lalu di USA. Hasil yang menguntungkan pertama kali dilaporkan terjadi pada tanaman pangan seperti letuce, tomat, mentimun, dan kemudian bunga dan tanaman hias.Banyak catatan dan pernyataan yang disusun mengenai pertumbuhan tanaman yang berada dalam lingkungan yang dikontrol dan diberi pengayaan CO2. Wittwer dan Robb membuat catatan menyeluruh mengenai data-data sebelumnya dan ditambah hasil penelitiannya sendiri bahwa tanaman tomat mencapai usia dewasa dan hasil produksi yang menguntungkan dalam rumah kaca yang diperkaya CO2. Sementara Strain dan Cure menyusun Bibliographi literature mengenai pengayaan CO2 dan efeknya terhadap lingkungan dan tanaman yang lengkap. Kimball dkk. pada tahun 1983, 1985 dan 1996 mengumpulkan 770 penelitian mengenai hasil tanaman dalam rumah kaca dengan pengayaan CO2, dan terbukti hasil tanaman tersebut meningkat 32%.Pada tahun 1982 diselenggarakan Konferensi Internasional yang bertujuan mengidentifikasi makalah yang terkait dengan pengaruh biologis langsung dari pengaruh peningkatan CO2 pada produktifitas tanaman, sebagai sesuatu yang tak terpisahkan dengan efisiensi photositensis, efisiensi penggunaan air, Penyerapan Nitrogen biologis terkait dengan sumberdaya iklim seperti cahaya, suhu dan kelembaban. Fokus makalah ini dibuat dengan mengacu kepada tindak konferensi tersebut. Dokumentasi yang lebih lengkap mengenai efek langsung CO2 terhadap produkstifitas tanaman diterbitkan Departemen Energi USA pada Tahun 1985-1987 secara berseri, makalah Wittwer tahun 1985 dan 1992. Itu semua dilengkapi oleh materi yang diedit oleh Enoch dan Kimball pada 1968 mengenai Pengayaan Karbondioksida Pada Tanaman Rumah Kaca meliputi status dan sumber CO2, physiologi, hasil daan ekonomi. Juga telah dilakukan riset selama 35 tahun oleh sebuah grup dalam Komisi Tanaman Terlindung pada International Society for Holticultural Science, yang membuktikan bahwa pengayaan CO2 menambah hasil sebesar 12-13 %, dibanding pada kadar atmosfir biasa sebesar 335 ppm. Pengaruh paling mencolok dari pengayaan tersebut dalah efisiensi fotosintesis dan Penggunaan Air yang lebih efisien.

EFISIENSI FOTOSINTESISHanya sedikit keraguan bahwa kadar CO2 dalam atmosfir adalah kurang optimal bagi fototosintesis ketika faktor lain yang berpengaruh terhadap tanaman (cahaya, air, suhu dan unsur hara) mencukupi. Fotosintesa Netto adalah jumlah fotosintesa brutto minus fotorespirasi, dan fotorespirasi setidaknya memiliki besaran mengubah 50% karbohidrat hasil fotosintesa kembali menjadi CO2, dengan peningkatan CO2 fotorespirasi diperkirakan akan menurun. Peningkatan Biomassa terbukti terjadi ketika dilakukan pengayaan CO2. Ini tak selalu muncul dari fotosintesa netto. Kadar CO2 yang tinggi memicu penggunaan air yang efisian dalam tanaman C4 seperti jagung. Peningkatan efisiensi air ini merangsang pertumbuhan tanaman.Dampak langsung yang dapat dijejaki dari peningkatan CO2 adalah peningkatan tingkat fotosintesa daun dan kanopi. Peningkatan fotosintesis akan meningkat sampai kadar CO2 mendekati 1000 ppm. Hasil paling pasti adalah tanaman tumbuh cepat dan lebih besar. Ada perbedaan antara spesies. Spesies C3 lebih peka terhadap peningkatan kadar CO2 dibanding C4. Terjadi juga pertambahan luas dan tebal daun, berat per luas, tinggi tunas, percabangan, bibit dan jumlah dan berat buah. Ukuran Tubuh meningkat seiring rasio akar-batang. Rasio C:N bertambah. Lebih dari itu semua hasil panen meningkat. Terutama pada Kentang, Ubi Jalar, Kedelai. Dengan meningkatnya kadar CO2 menjadi dua kali sekarang secara global, hasil pertanian diperkirakan akan meningkat sampai 32% dari sekarang. Perkiraan sementara saat ini sekitar 5%-10% dari kenaikan produksi pertanian adalah akibat kenaikan kadar CO2. Manfaat pengayaan CO2 terhadap pertumbuhan dan produktifitas tanaman saat ini telah dikenal telah dikenal luas. Banyak pengujian yang dilakukan dalam lingkungan terkontrol secara penuh atau sebagian, terhadap beberapa tanaman komersial (padi, Jagung, gandum, kedelai, kapas, kentang, tomat, ubi jalar, dan beberapa tanaman hutan), yang membuktikannya.Hubungan antara CO2 "ambient" (dapat diartikan sebagai kondisi normal CO2 di atmosfir) dengan proses fotosintesis, baik di tingkat daun maupun di tingkat kanopi tanaman, dan kontribusinya terhadap akumulasi biomasa telah banyak diteliti. Energi untuk terlaksananya proses fotosintesis datang dari radiasi matahari pada panjang gelombang tertentu (PAR, Photosynthetically Active Radiation, 400-700 m). Baik PAR, maupun CO2, konsentrasinya masih sub-optimal, sehingga fotosintesis akan meningkat dengan meningkatnya CO2, pada kondisi PAR rendah maupun tinggi.

Gambar 1: Peningkatan laju assimilasi tanaman kedele (C3) dengan pertambahan PAR pada konsentarsi CO2 berbeda. Tanaman terbagi atas dua grup utama, C3 dan C4, yang dibedakan oleh cara mereka mengikat CO2 dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan dari proses assimilasi. 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), sehingga ada kompetisi antara CO2 dan O2 dalam menggunakan RuBP (Farquhar dan Caemmerer, l982). 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. Contoh tanaman C3 antara lain: kedele, kacang tanah, kentang, sedang contoh tanaman C4 adalah jagung, sorgum dan tebu.

Gambar 2: Laju assimilasi (mol CO2 m-2 s-1) tanaman kedele dengan meningkatnya CO2 pada suhu berbeda. 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 sangat rendah, sekitar 5fotorespirasi sangat kecil dan mol m-2 s-1. PEP mempunyai daya ikat yang tinggi terhadap CO2, sehingga reaksi fotosintesis terhadap CO2 di bawah 100 mol m-2 s-1 sangat tinggi. Pada kisaran konsentrasi CO2 300 - 500 mol m-2 s-1, laju assimilasi tanaman C4 hanya bertambah sedikit dengan meningkatnya CO2, walaupun PAR sangat tinggi. Sehingga, dengan meningkatnya CO2 di atmosfir, tanaman C3 akan lebih beruntung dari tanaman C4 dalam hal pemanfaatan CO2 yang berlebihan. Jika kita kembali ke Gambar 2, terlihat bahwa meningkatnya suhu daun dari 15 oC ke 35 oC menyebabkan laju asimilasi bertambah besar. Meningkatnya asimilasi dengan kenaikan suhu merupakan fenomena umum, sampai suhu optimum tercapai, lalu akan terjadi penurunan, seperti terlihat pada Gambar 3 di bawah ini. Adanya kenaikan CO2 di atmosfir akan merubah suhu optimum tanaman. Untuk tanaman kedele yang saya gunakan, kenaikan suhu optimum mencapai 12%.

Gambar 3: Suhu optimum untuk proses assimilasi akan berubah dengan kenaikan CO2 di atmosfir. Data diambil dari tanaman kedele dan "fitting" menggunakan persamaan kurva Gauss untuk mendapatkan suhu optimum.

Penambahan bahan organik akan meningkatkan kadar CO2 disekitar tanaman kedelai. Penelitian diatas menunjukkan bahwa peningkatan kandungan CO2 akan meningkatkan pertumbuhannya pada masa vegetatif, pembungaan dan masa pengisian polong.

EFISIENSI PENGGUNAAN AIRKebutuhan utama tanaman yang lainnya adalah air, baik secara kualitas maupun kuantitas. Air kini telah menjadi permasalahan penting bagi lima negara dengan jumlah penduduk terbesar di dunia (China, India, USA, Sovyet, Indonesia). Juga tentu dinegara-negara temur tengah, afrika utara dan sub sahara. Satu faktor penting yang berpengaruh terhadap produksi tanaman namun masih merupakan misteri adalah pola musim kering yang terjadi. Kekeringan adalah hal yang paling ditakuti oleh para petani diberbagai negara produsen pangan. Kebutuhan akan air menjadi semakin penting dan kritis, di USA, 8085 % konsumsi air bersih adalah untuk pertanian. Sepertiga persediaan tanaman pangan sekarang tumbuh padi 18% lahan beririgasi.Aspek penting dari peningkatan kadar CO2 dalam atmosfir adalah kecenderungan tanaman untuk menutup sebagian dari stomata pada daunnya. Dengan tertutupnya stomata ini penguapan air akan menjadi perkurang, dan dengan itu berarti efisiensi penggunaan air meningkat. Kekurangan air adalah faktor pembatas utama dari produktifitas tanaman. Bukti yang selama ini dikumpulkan menunjukan bahwa peningkatan CO2 di atmosfir meningkatkan efisiensi penggunaan air. Hal ini adalah penemuan yang penting bagi bidang pertanian dan juga bagi ekologi. Implikasi dari hal itu bermacam-macam, salah satunya adalah peningkatan daya tahan terhadap kekeringan dan berkurangnya kebutuhan air untuk pertanian.Efek langsung dari kadar CO2 dalam atmosfir terhadap fotosintesis tanaman C4 adalah meningkatkan efisiensi air dalam fotosintesa. Dan pada tanaman C4 dan C3 mengurangi membukanya stomata, hal ini ditunjukan oleh Roger et al. pada tanaman kedelai. Tanaman dengan cara fotosintesa C3 mendapat keuntungan dengan 3 cara. Pertama meluasnya ukuran daun, kedua peningkatan tingkat fotosintesis perunit luas daun, dan terakhir efisiensi penggunaan air.

KESIMPULANEfek langsung dari meningkatnya CO2, berdampak positif terhadap tumbuhan dan produksi tanaman. Pengaruh peningkatan CO2 adalah peningkatan tingkat fotosintesa daun dan kanopi. Peningkatan fotosintesis akan meningkat sampai kadar CO2 mendekati 1000 ppm. Efek langsung dari kadar CO2 dalam atmosfir terhadap fotosintesis tanaman C4 adalah meningkatkan efisiensi air dalam fotosintesa. Pada tanaman C4 dan C3 mengurangi membukanya stomata. Perubahan yang telah diperkirakan mengenai penguapan dan suhu akibat efek rumah kaca dan pemanasan global akan menguntungkan lahan pertanian beririgasi, seperti tanaman biji-bijian dan kacang-kacangan (kedelai)

DAFTAR PUSTAKAAlam, M. Potensi CO2 dari Bahan Organik Dalam Meningkatkan CO2 Internal dan Aktivitas Fotosintesis pada Tanaman Kedelai.

Anonim. 1996. Revised 1996 IPPC Guidline Ror National Greenhouse Gas Inventories.

Cheng ,W. D.A, Sims., Y, Luo., James., Colemann dan D.W, Johnshon. 2000. Photosynthesis, respiration and net primary production of sunflower stands in ambient and elevated atmospheric CO2 concentration: an invariant NPP:GPP ratio?. Global Change Biology (6) : 931 941

Davey, P.A., S, Hunt., G.J, Hymus., E.H, Delucia., B.G, Drake., D.F, Karnosky dan S.P, Long. 2004. Respiratory oxygen uptake is not decreased by an instaneous elevation of CO2, but is increase with long-term growth in the field at elevated CO2. Plant Physiology (134) : 520 527

Farquar, G. D. And S. Von Caemmerer. 1982. Modelling of Photosynthetic to environmental Conditions. Phisiological Plant Ecology. Enclopedia of Plant Physiology, New Series. Springer-verlag. Berlin.

Herick, J.D dan R.B, Thomas. 1999. Effects of CO2 enrichment on the photosynthetic light response of sun and shade leaves of canopy sweetgum tree (Liquidambar styraciflua) in a forest ecosyntem. Tree Physiology (19) : 779 786

Leakey,A.D.B., M. Uribelarrea., E.A.A, Ainsworth., S.L, Naidu., A. Rogers., D.R, Ort and S.P, Long. 2006. Photosynthesis, productivity and yield of maize are not affected by open-air elevation of CO2 cocentration in the absence of drought. Plant Physiology (140) : 779 790

Leily, T. 1998. Pengaruh Meningkatnya Konsentrasi Karbondioksida di Atmosfer Terhadap Metabolisme Tanaman. Chimera,3 : 1-6

Munawar, M. 2010. Pengaruh efek rumah kaca terhadap pertumbuhan dan produktifitastanaman http://linggacoffee.wordpress.com/2010/01/07/pengaruh-efek-rumah-kaca-terhadap-pertumbuhan -dan-produktifitas-tanaman/. Diakses tanggal 23 januari 2013.

Pilumwong.J., C.Senthong., S.Srichuwong and K. T. Ingram. 2007. Effects of Temperature and Elevated CO2 on Shoot and Root Growth of Peanut (Arachis hypogaea L.) Grown in Controlled Environment Chambers. Science Asia 33 : 79-87.

Watling, J.R., M.C, Press dan W.P, Quick. 2000. Elevated CO2 induces biochemical and ultrastructural changes in leaves of the C4 cereal sorghum. Plant Physiology (123) : 1143-1152