Kajian Dinamik Nitrogen ke atas Padi Titisan Mutan Menggunakan Kaedah Isotop 15 N

Size: px

Start display at page:

Download "Kajian Dinamik Nitrogen ke atas Padi Titisan Mutan Menggunakan Kaedah Isotop 15 N"

Randall Lester
5 years ago
Views:

1 Kajian Dinamik Nitrogen ke atas Padi Titisan Mutan Menggunakan Kaedah Isotop 15 N (Nitrogen Dynamic Study on Rice Mutant Lines using 15 N Isotope Techniques) Ahmad Nazrul Abd Wahid, Shyful Azizi Abdul Rahman, Abdul Rahim Harun, Latiffah Norddin, Abdul Razak Ruslan, Hazlina Abdullah and Khairuddin Abdul Rahim. Agrotechnology and Biosciences Division, Malaysian Nuclear Agency (Nuclear Malaysia), Bangi, Kajang, Selangor. ABSTRAK Agensi Nuklear Malaysia dengan kerjasama MARDI dan UPM telah menghasilkan dua jenis padi titisan mutan dari MR219, iaitu MR219-4 dan MR219-9 yang dibangunkan di bawah program mutagenesis untuk penyesuaian ke keadaan aerob. Penanaman aerob merupakan sistem penanaman padi di atas tanah yang bersaliran baik dan menggunakan input air yang minima. Di Agensi Nuklear Malaysia, kajian pembajaan nitrogen dalam situasi aerob terhadap padi titisan mutan ini telah dijalankan di rumah teduh dan di ladang. Kajian ini dibuat adalah bertujuan untuk menyelidik dan menilai dinamik nitrogen oleh padi titisan mutan melalui pengurusan air tanah dan tingkat nitrogen yang berbeza. Kaedah isotop penyurih 15 N secara terus telah digunakan dalam kajian ini, di mana baja urea berlabel isotop 15 N digunakan sebagai penyurih untuk pengambilan nutrien nitrogen oleh tanaman ujian. Kertas kerja ini adalah bertujuan untuk menerangkan perlaksanaan yang telah dibuat dalam kajian dinamik nitrogen ke atas padi titisan mutan MR219-4 dan MR Kata Kunci: Padi titisan mutan, situasi aerob, dinamik nitrogen, isotop penyurih ABSTRACT Malaysian Nuclear Agency in collaboration with UPM and MARDI has produced two types of rice mutant lines of MR219, viz. MR219-4 and MR219-9 developed under rice radiation mutagenenesis programme for adaptability to aerobic conditions. Aerobic cultivating is rice cultivation system on well drained soil and using minimal water input. At Malaysian Nuclear Agency, a nitrogen fertilization study in aerobic condition for the rice mutant lines was carried out in the shade house and field. The study is intended to examine and assess the dynamics of nitrogen by rice mutant lines through the different soil water management and nitrogen levels. Direct 15 N isotopic tracer method was used in this study, whereby the 15 N labeled urea fertilizer was utilized as a tracer for nitrogen nutrient uptake by the test crops. This paper is intended to highlight the progress that has been made in the study of the nitrogen dynamics on MR219-4 and MR219-9 rice mutant lines. Keywords: Rice mutant lines, aerobic condition, nitrogen dynamic, isotopic tracer

2 PENDAHULUAN Padi titisan mutan iaitu MR219-4 dan MR219-9 merupakan kultivar baru padi yang telah dibangunkan dibawah program mutagenesis untuk penyesuaian ke keadaan aerob melalui kerjasama Universiti Putra Malaysia (UPM) dan Institut Penyelidikan dan Kemajuan Pertanian Malaysia (MARDI). Projek menghasilkan padi mutan ini bermula pada tahun 2003 dengan objektif utama penyelidikan adalah untuk mendapatkan warisan mutan padi yang tahan dalam keadaan air yang minimum atau keadaan air yang tidak bertakung. Kedua-dua jenis kultivar yang dihasilkan secara aruhan mutasi menggunakan sinaran gama terhadap induk iaitu padi MR219. Induksi mutasi telah dijalankan oleh pendedahan organ-organ tumbuhan seperti benih atau entiti biologi kepada radiasi yang boleh menembusi sel-sel tisu mengion supaya unsurunsur warisan kromosom dan proses ini menyebabkan perubahan fizikal kepada tumbuhan (Abdul Rahim & Abdullah, 2012). Dalam ekosistem padi banjir, beberapa laporan berkata baja nitrogen yang digunakan untuk tanaman padi sebahagiannya telah hilang melalui mekanisme yang berbeza termasuk pemeruapan ammonia, denitrifikasi, larut lesap dan dilarikan oleh air (Choudhury & Kennedy, 2005). Kehilangan nitrogen boleh menyebabkan masalah alam sekitar seperti pencemaran udara, sistem akuatik dan air bawah. Kecekapan penggunaan nitrogen secara amnya rendah dengan biasanya kurang daripada 30% - 40% daripada baja nitrogen yang diberikan yang diambil oleh padi banjir (Crasswell & Vick, 1979; Abou Seeda et al., 1994; De Datta, 1986). Keadaan ini mencabar para penyelidik untuk membangunkan strategi untuk meningkatkan nitrogen penggunaan kecekapan dalam pengeluaran beras. Meningkatkan kecekapan penggunaan nitrogen menawarkan manfaat ekonomi yang besar kepada petani dan negara. Salah satu strategi untuk meningkatkan kecekapan penggunaan nitrogen oleh tanaman padi adalah melalui penanaman dalam keadaan aerob. Penanaman secara aerob adalah satu sistem penanaman di mana padi ditanam di atas tanah yang bersaliran baik, tidak berlopak dan bukan tepu. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa penanaman secara aerob hanya menggunakan 50% air berbanding padi yang ditanam secara banjir (Sheng et al., 2012). Penanaman secara aerob boleh mengurangkan jumlah penggunaan air sebanyak 27-51% dan meningkatkan produktiviti air sebanyak 32-88% (Bouman et al., 2005). Perubahan dalam pengurusan air boleh memberi kesan yang ketara kepada pengambilan nutrien oleh tumbuhan dan kehilangan dalam persekitaran (Jing et al., 2009). Terdapat laporan yang telah menyatakan penggunaan baja nitrogen di tempat kering adalah lebih cekap (Brian, 2010). Satu-satunya cara langsung untuk mengukur kecekapan penggunaan nitrogen oleh tanaman padi dari baja yang diberikan adalah melalui penggunaan isotop penyurih 15 N. Dalam kajian kecekapan pengambilan nitrogen, baja 15 N yang berlabel urea ditambah kepada tanah dan jumlah nitrogen yang diambil oleh tumbuhan ditentukan. Dengan cara ini amalan pembajaan nitrogen yang berbeza (penempatan, masa, sumber, dan lain-lain) boleh dikaji (IAEA, 2001). Melalui geran penyelidikan Science Fund, satu kajian penilaian kecekapan penggunaan nitrogen ke atas padi mutan MR219-4 dan MR219-9 dibawah potensi air tanah dan kadar nitrogen yang berbeza telah dijalankan. Di dalam kajian ini padi mutan MR219-4 dan MR219-9 telah ditanam dalam tiga potensi air iaitu tepu, kapasiti bidang dan kekurangan air. Isotop penyurih 15 N yang berlabel urea pula diberikan dalam tiga kadar yang berbeza iaitu 0 kg N/ha (rendah), 60 kg N/ha (pertengahan) dan 120 kg N/ha (tinggi). Penyelidikan ini telah dijalankan dirumah teduhan padi yang bertujuan untuk menghalang air hujan yang boleh mempengaruhi potensi air tanah. Kertas kerja ini akan membincangkan proses-proses yang telah terlibat dalam kajian ini dari peringkat penanaman sehingga ke peringkat penganalisaaan. PENYEDIAAN PLOT ESKPERIMEN Eksperimen yang terlibat di dalam kajian ini telah dijalankan di rumah teduhan padi di Agensi Nuklear Malaysia (foto 1). Sebanyak 27 biji palung fiber yang berukuran 3 x 1 x 0.5 meter telah disediakan. Palung itu dimasukkan tanah yang bertekstur lempung sebagai media tanaman. Palung-palung tersebut di susun mengikut rekabentuk eksperimen iaitu rekabentuk rawak lengkap. Pengairan yang digunakan dalam

eksperimen ini adalah jenis titis. Meter air telah dipasang bagi menyukat kegunaan air untuk satu musim penanaman. Jaring dipasang untuk mengelakkan serangan makhluk perosak.

yang berkualiti dan mempunyai peratus pertumbuhan yang tinggi. Biji benih yang terpilih direndam sehari semalam di dalam air yang bercampur dengan penggalak pertumbuhan (foto 2).

3 eksperimen ini adalah jenis titis. Meter air telah dipasang bagi menyukat kegunaan air untuk satu musim penanaman. Jaring dipasang untuk mengelakkan serangan makhluk perosak. Foto 1: Rumah Teduhan Padi Di Agensi Nuklear Malaysia PENYEDIAAN DAN PENANAMAN BIJI BENIH PADI MUTAN Biji benih padi mutan MR219-4 dan MR219-9 disaring terlebih dahulu bagi mendapatkan biji benih yang berkualiti dan mempunyai peratus pertumbuhan yang tinggi. Biji benih yang terpilih direndam sehari semalam di dalam air yang bercampur dengan penggalak pertumbuhan (foto 2). Biji benih yang timbul pada permukaan air akan dibuang kerana ia menunjukkan biji benih tersebut tidak bernas dan tidak berkualiti. Biji benih yang telah direndam kemudiaanya di toskan sehari semalam sebelum di tanam. Lubang tanaman pada media yang berukuran lebih kurang 1 cm disediakan. Dua hingga tiga biji benih dimasukkan kedalam lubang tanaman dan kemudiannya di tutup dengan tanah. Semasa penanaman, potensi air tanah adalah dalam keadaan kapasiti bidang. Ia bertujuan untuk memudahkan biji benih bercambah. Jarak tanaman antara biji benih di dalam palung adalah 20 cm. Penaman secara aerob tidak memerlukan semaian biji benih seperti yang dilakukan pada padi banjir. Foto 2: Penyediaan dan Penanaman Biji Benih Padi Mutan APLIKASI ISOTOP PENYURIH 15 N Isotop penyurih 15 N yang berlabel urea (5.20% lebihan atom) diletakkan dalam tiga kadar iaitu (i) tiada baja (0 kg N/ha), (ii) sederhana (60 kg N/ha) dan (iii) tinggi (120 kg N/ha) dalam tiga pecahan pada 7 hari selepas kemunculan (35% daripada kadar baja), 35 hari selepas kemunculan (25% daripada kadar baja) dan 65 hari selepas kemunculan (40% daripada kadar baja). Baja basal fosforus dan kalium daripada tiga fosfat super (TSP) pada 60 P 2 O 5 kg/ha dan muriat kalium (MOP) pada 60 kg K 2 O kg/ha telah diletakkan pada 15 hari dan 65 hari selepas kemunculan. Isotop penyurih 15 N ditimbang terlebih dahulu mengikut perkadaran

yang telah dikira. Isotop penyurih dilarutkan terlebih ke dalam air sebelum diberikan kepada tanaman. Ia bertujuan untuk perlakuan baja nitrogen oleh tanaman padi dengan lebih sekata (foto 4).

potensi air yang berikut iaitu (i) kapasiti bidang dari 0 hingga 40 hari dan tepu dari 40 hingga 110 hari [ST], (ii) kapasiti bidang dari 0 hingga 110 hari [FC], dan (iii) kapasiti bidang dari 0

4 yang telah dikira. Isotop penyurih dilarutkan terlebih ke dalam air sebelum diberikan kepada tanaman. Ia bertujuan untuk perlakuan baja nitrogen oleh tanaman padi dengan lebih sekata (foto 4). Foto 3: Padi yang berumur 7 hari Foto 4: Aplikasi Isotop 15N Secara Larutan POTENSI AIR TANAH Padi mutan MR219-4 dan MR219-9 ditanam selama lebih kurang 110 hingga 115 hari di bawah tiga keadaan potensi air yang berikut iaitu (i) kapasiti bidang dari 0 hingga 40 hari dan tepu dari 40 hingga 110 hari [ST], (ii) kapasiti bidang dari 0 hingga 110 hari [FC], dan (iii) kapasiti bidang dari 0 hingga 40 hari dan 30 % kering dari kapasiti bidang dari 40 to 110 days [SS]. Kelembapan air diukur secara berterusan menggunakan alat tensiometer. Foto 5: Alat Tensiometer untuk Pemgukuran Potensi Air Tanah PENSAMPELAN TANAMAN PADI MUTAN Pensampelan padi mutan MR219-4 dan MR219-9 dibuat selepas tanaman tersebut matang dan buahnya masak (foto 6). Pensampelan dilakukan di dalam kawasan seluas 1 m x 0.5 m pada setiap palung. Jumlah berat biomas dan buah padi di timbang dan direkod. Parameter-parameter lain seperti tinggi pokok, bilangan tiler dan berat 1000 biji buah padi turut direkod. Bahagian-bahagian tanaman padi aerob seperti batang padi, daun dan buah padi kemudiaanya di asingkan dan ditimbang berat basahnya. Bahagianbahagian tersebut dimasukkan kedalam karung kertas dan dimasukkan kedalam ketuhar yang bersuhu 70

5 O C hingga 80 O C selama 2 hingga 3 hari. Setelah kering, bahagian-bahagian tersebut dikeluarkan dari ketuhar dan ditimbang berat kering. Foto 6: Padi Mutan yang telah masak dan Proses Penuaian PENYEDIAAN DAN PENGANALISAAN SAMPEL Analisa Jumlah Nitrogen Analisa jumlah nitrogen ditentukan dengan menggunakan kaedah kjeldahl. Bahagian-bahagian tanaman yang telah kering, dikisar halus menggunakan mesin pengisar bersaiz kurang dari 1 mm. Sampel-sampel yang telah dikisar akan dicernakan menggunakan blok pencernaan di bawah suhu 360 O C 370 O C. Selepas proses pencernaan, sampel yang telah sejuk akam melalui proses penyulingan yang bertujuan untuk membebaskan ammonia dari sampel. Selepas itu ammonia akan diperangkap semula melalui menggunakan larutan natrium hidroksida dalam proses penitratan. Peratus kandungan nitrogen di dalam sampel tanah akan dikira menggunakan formula berikut: (1) Dimana, A = Jumlah asid penerima asid hidroklorik (HCL 0.1N), ml. B = Jumlah natrium hidroksida (NaOH 0.1 N) tertitrat, ml Analisa Isotop 15 N Nilai isotop 15 N di dalam sampel boleh diukur menggunakan spectrometer cahaya NOI7 (foto 7). Sampelsampel yang melalui proses penitratan dipanaskan kembali di atas piring pemanas bersuhu 200 O C untuk mendapatkan konsentrasi 1 mg N/ml. Sampel yang telah dikosentrasi dimasukkan ke dalam botol kecil. Sampel di dalam botol kecil kemudiaanya ditarik menggunakan pipet sebanyak 25 µl dan dimasukkan kedalam kapsul kaca kecil. Sampel di dalam kapsul kaca kecil diletakkan pada penyuntik spektrometer cahaya untuk proses penganalisaan. Keputusan jumlah atom akses di dalam sampel akan dipaparkan melalui skrim monitor komputer.

6 Foto 7: Spektrometer Cahaya NOI 7 Pengiraan Kecekapan Penggunaan Nitrogen Keputusan-keputusan yang diperolehi melalui penganalisaan sampel akan digunakan dalam pengiraan kecekapan penggunaan nitrogen menggunakan formula-formula berikut: (2) (3) (4) (5) (6)

7 Data Kecekapan Penggunaan Nitrogen Melalui penganalisaan dan pengiraan yang dibuat, data kecekapan penggunaan nitrogen oleh tanaman padi mutan di bawah potensi air dan kadar baja nitrogen yang berbeza telah diperolehi. Melalui data tersebut, penyelidik boleh membuat kesimpulan berkenaan eksperimen yang telah dijalankan. Data kecekapan penggunaan nitrogen ini sangat penting dalam meningkatkan hasil tanaman padi dengan penggunaan baja yang minima. Kecekapan penggunaan nitrogen dipengaruhi oleh beberapa faktor, tetapi dalam kes yang dikaji ini pengurusan air dan kadar baja nitrogen adalah sumber utama perubahan. Mengelakkan pembajaan berlebihan adalah cara yang terbaik untuk meningkatkan kecekapan penggunaan baja dan pulangan ekonomi dengan risiko persekitaran yang terhad terhadap kehilangan nitrogen. Foto 8: Data Kecekapan Penggunaan Baja Nitrogen oleh Padi Mutan KESIMPULAN Kajian dinamik nitrogen ke atas padi Mutan MR219-4 dan MR219-9 merupakan satu penyelidikan yang sangat penting dalam meningkatkan tambah nilai kultivar tersebut serta pengurusan baja nitrogen yang baik. Kajian yang telah dijalankan ini adalah untuk menilai kecekapan penggunaan baja nitrogen ke atas padi mutan tersebut yang ditanam dalam keadaan aerob. Aplikasi isotop penyurih 15 N merupakan kaedah yang telah digunakan dalam kajian ini. Ekperimen yang terlibat di dalam kajian ini adalah bermula dari peringkat persediaan kawasan, penanaman, pembajaan, pensampelan, penyediaan sampel, penganalisaan sampel dan penganalisaan data. Data yang telah diperolehi daripada kajian ini dapat membantu dalam membangunkan model pembajaan yang lebih cekap disamping meningkatkan hasil tanaman padi serta mengurangkan kos dan penggunaan pembajaan nitrogen secara berlebihan. PENGHARGAAN Pengarang pertama ingin merakamkan penghargaan kepada pihak MOSTI dan Agensi Nuklear Malaysia yang telah menyumbangkan geran penyelidikan ScienceFund: SF0203. Kerja-kerja yang dibentangkan dalam kertas kerja ini telah dijalankan di Agensi Nuklear Malaysia, Bangi, Kajang, Selangor.

8 Bantuan teknikal oleh Puan Latiffah Norddin, Encik Abdul Razak Ruslan dan Puan Hazlina Abdullah adalah amat dihargai. Pengarang juga ingin mengucapkan terima kasih kepada mereka yang telah terlibat secara langsung atau tidak langsung dalam perlaksanaan kajian ini. RUJUKAN Abdul Rahim, H. & Andullah M. Z Padi sinaran gama. Dewan Kosmik Majalah Sains dan Teknologi Oktober 2012, Jilid 20, Bil 10: Abou Seeda, M., Soliman, S. & Khater, A The assessment of nitrogen balance under flooding and saturation circumstances using N-15. Second Arab Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy, pp Bouman, B. A. M Rice and water. Advances in Agronomy, 92: Brian, D Nitrogen for rice. IREC Farmer s Newsletter Large Area 183, Spring 2010: Choudhury, A. T. M. A. & Kennedy, I. R Nitrogen fertilizer losses from Rice Soils and Control of environmental pollution problems. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 36: Craswell, E. T. & Vlek, P. L. G Fate of nitrogen fertilizer applied to wetland rice. In: Nitrogen and rice, pp De Datta, S. K Improving nitrogen fertilizer efficiency in lowland rice in tropical Asia. Fert Res, 9: IAEA Use of isotopes and radiation methods in soil and water management and crop nutrition. Training Course, 14: Jing, X., Van, R. H., Shaobing, P., Bouman B. A. M., Romeo, M. V., Lixiao, N., Jianliang, H. & Kehui, C Improvement in nitrogen availability, nitrogen uptake and growth of aerobic rice following soil acidification. Soil Science and Plant Nutrition, 55:5: Sheng, C. C., Kimi, S., Man, A. & Hussain, Z. P Aerobic rice: producing more rice with less water. [6 Mac 2014]

KAJIAN BIOLOGI PEMBIAKAN IKAN KELAH (Tor tambra) DI SUNGAI MEUREUBO, ACEH BARAT, INDONESIA BAIHAQI

KAJIAN BIOLOGI PEMBIAKAN IKAN KELAH (Tor tambra) DI SUNGAI MEUREUBO, ACEH BARAT, INDONESIA MASTER SAINS UNIVERSITI MALAYSIA TERENGGANU 2015 KAJIAN BIOLOGI PEMBIAKAN IKAN KELAH (Tor tambra) DI SUNGAI MEUREUBO,