gandum 2

gandum 2

  Mei 10, 2023    video bobo

---

8)

dan gandum lunak (soft wheat). Di daerah yang mempunyai dua musim terdapat

gandum musim panas (hard spring) dan gandum musim dingin (hard winter).

Gandum merah (soft red wheat) dan gandum putih (white wheat)

dikelompokkan sebagai gandum lunak.

Biji gandum memiliki kandungan gizi yang cukup tinggi, diantaranya

karbohidrat 60-80%, protein 10-20%, lemak 2-2,5%, mineral 4-4,5% dan sejumlah

vitamin lainnya (Pomeranz 1971, Šramkováa et al. 2009). Dalam pembuatan

makanan, hal yang harus diperhatikan ialah ketepatan pemakaian  jenis tepung

terigu. Tepung terigu dengan kandungan protein 12-14% ideal untuk bahan

baku roti dan mie, 10,5-11,5% untuk biskuit, pastry/pie dan donat. Untuk

gorengan, cake, dan wafer dapat menggunakan gandum dengan kadar protein

8-9%. Jadi, semua tepung terigu belum tentu sesuai dengan produk makanan

yang akan dibuat (Bogasari 2011). Keunggulan mutu protein terigu adalah

kemampuan membentuk gluten yang diperlukan untuk berbagai produk

terutama roti, mie, dan cake. Sifat fisikokimia spesifik ini  tidak dimiliki oleh

tepung serealia lainnya. Tulisan ini memaparkan struktur dan komposisi biji

dan nutrisi gandum.

STRUKTUR DAN KOMPOSISI BIJI GANDUM

Biji gandum terdiri atas tiga bagian, yaitu lembaga (germ), endosperm, dan

dedak (Eliasson and Larsson 1993). Susunan alami biji gandum adalah dedak

15% (epidemis, epicarp, endocarp, testa dan lapisan aleuron), germ 2,5%, dan

endosperm 82,5% (US Wheat Assosiates 1981). Komposisi ini  mendekati

hasil penelitian Belderok et al. (2000) yang melaporkan biji gandum terdiri atas

germ 2-3%, dedak 13-17%, dan endosperm 80-85% basis kering. Komposisi kimia

biji gandum disajikan pada Tabel 1.

Protein biji gandum terkonsentrasi pada bagian germ sekitar 23%, sedangkan

lemak relatif tinggi sekitar 10%, walaupun proporsi dari biji utuh gandum hanya

2-3%. Proporsi endosperm pada biji utuh gandum 80-85%, tidak mengandung

lemak, protein hanya 7%. Pada bagian ini kadar karbohidrat biji gandum sekitar

79%. Bagian dedak dengan proporsi 13-17% mengandung protein 16%, lemak

3%, karbohidrat sekitar 63%. Terlihat dedak biji gandum masih mengandung

gizi tinggi, hal ini berhubungan dengan proses biji gandum menjadi tepung

terigu. Komponen gizi tepung gandum relatif berkurang dari biji utuh, karena

terkikis dan sebagian berada dalam limbah dedak (Tabel 1).

Morfologi biji gandum umumnya terdiri atas kernel berbentuk oval dengan

panjang 6-8 mm dan diameter 2-3 mm, memiliki tekstur yang keras seperti

serealia lainnya. Biji gandum memiliki tiga komponen penting (Gambar 1).

Komponen pertama adalah kulit luar (bran), merupakan kulit luar gandum

dengan proporsi 14,5% dari total keseluruhan biji gandum. Bran terdiri atas lima

lapisan, yaitu epidermis (3,9%), epikarp (0,9%), endokarp (0,9%), testa (0,6%),

dan aleuron (9%). Bran memiliki granulasi yang lebih besar dibanding pollard,

memiliki kandungan protein dan kadar serat tinggi sehingga baik dikonsumsi

ternak besar. Komponen serat kasar pada dedak gandum didominasi oleh

arabino-xylan 66,5% dan selulosa 15% (Lu et al. 2000). Jaroni et al. (1999)

melaporkan konsumsi ransum yang tinggi serat (β-glucan dan arabino-xylan)

akan meningkatkan kekentalan digesta sehingga laju digesta dalam saluran

pencernaan menurun yang berakibat turunnya konsumsi ransum. Oleh sebab

itu, dedak gandum sesuai untuk pakan ternak besar, tetapi untuk ransum ungags

sebaiknya diberi perlakuan pengolahan sebelum digunakan. Perlakuan enzim

kasar asal A. niger dan T. viride pada dedak gandum dapat menurunkan

kandungan serat kasar dan meningkatkan nilai energi metabolis dedak.

pemakaian  dedak gandum hasil olahan enzim kasar dalam ransum dapat

memberikan pengaruh terhadap konversi ransum ayam broiler (Ramli et al.

2005).

Epidermis merupakan bagian terluar biji gandum, mengandung banyak

debu yang apabila terkena air akan menjadi liat dan tidak mudah pecah

(Belderok et al. 2000). Fenomena ini yang dimanfaatkan pada penggilingan

gandum menjadi tepung terigu agar lapisan epidermis yang terdapat pada biji

gandum tidak hancur dan tidak mengotori tepung terigu yang dihasilkan.

Kebanyakan protein yang terkandung dalam bran adalah protein larut

(albumin dan globulin).

Komponen kedua adalah endosperma (endosperm), merupakan bagian

terbesar dari biji gandum (80-83%) yang banyak mengandung protein, pati, dan

air. Pada proses penggilingan, bagian ini akan diubah menjadi tepung terigu

dengan tingkat kehalusan tertentu. Pada bagian ini terdapat zat abu yang

kandungannya akan semakin kecil jika mendekati inti dan akan semakin besar

jika mendekati kulit.

Komponen ketiga adalah lembaga (germ), terdapat pada biji gandum

dengan proporsi 2,5-3%. Lembaga merupakan cadangan makanan yang

mengandung banyak lemak dan terdapat bagian yang selnya masih hidup,

bahkan setelah pemanenan. Di sekeliling bagian yang masih hidup terdapat

sedikit molekul glukosa, mineral, protein, dan enzim. Pada kondisi yang lembab

akan terjadi perkecambahan, yaitu biji gandum akan tumbuh menjadi tanaman

yang baru (Kent 1966). Perkecambahan merupakan salah satu hal yang harus

dihindari pada tahap penyimpanan biji gandum. Perkecambahan ini

dipengaruhi oleh beberapa faktor, di antaranya kondisi kelembaban yang tinggi,

suhu yang relatif hangat, dan kandungan oksigen yang tinggi (Singh and Singh

2001).

 Intisari gandum adalah lembaga yang merupakan embrio pada tanaman

gandum dengan warna cokelat keemasan dan berbentuk serpihan

(Shellenberger 1971). Murtini et al. (2005) yang menginformasikan dari hasil

penelitiannya, bahwa bila berat biji gandum lebih besar maka kandungan

endosperm tinggi dan tepung yang dihasilkan lebih banyak. Pada produksi

tepung terigu, intisari gandum sering kali dihilangkan pada saat proses

pemurnian biji. Manfaatnya adalah untuk mengantisipasi kandungan minyak

nabati yang tinggi pada intisari gandum, sehingga menghilangkannya akan

mencegah tepung terigu tidak mudah teroksidasi, tidak cepat tengik, dan

memperpanjang umur simpan.

KOMPOSISI GIZI BIJI GANDUM

Komposisi kimia termasuk komponen proksimat gandum relatif tidak berbeda

dengan serealia lainnya. Informasi komposisi kimia proksimat gandum cukup

banyak tersedia. Keragaman data pada masing-masing komponen gizi

dipengaruhi oleh faktor genetik dan lingkungan pertanaman (Pomeranz 1971).

Secara umum, pengaruh suhu tinggi terhadap perkembangan bulir pada serealia

termasuk gandum meliputi laju perkembangan bulir yang lebih cepat,

penurunan bobot bulir, biji keriput, berkurangnya laju akumulasi pati, perubahan

komposisi lipid dan polipeptida (Stone 2001). Komposisi kimia proksimat

sejumlah galur dan varietas gandum yang telah dilepas Badan Litbang Pertanian

(Nias, Dewata, dan Selayar)

Kadar Abu

Rata-rata kadar abu galur/varietas gandum 1,70% dengan kisaran 1,54-1,83%,

terendah pada CPN-01 dan tertinggi pada Kauz/Rayon. Komponen abu

merupakan sumber mineral pada bahan pangan, tetapi pada kadar tinggi

berpengaruh terhadap tampilan warna tepung terigu yang dihasilkan (Winarno

2002). Kadar abu pada biji gandum akan turun dalam prosesing menjadi tepung

terigu. Misalnya pada varietas Dewata, dari 1,54% pada biji turun menjadi 0,67%

setelah jadi tepung terigu. Pada varietas Nias, 1,36% dari biji menjadi 0,66% setelah

jadi tepung terigu. Pada varietas Selayar, 1,58% dari biji menjadi 0,57% setelah

jadi tepung terigu. Hal ini disebabkan kandungan mineral/abu terkonsentrasi

60-65% pada aleuron layer, sisanya pada endosperm. Pada saat prosesing, bagian

aleuron terkikis terikut menjadi limbah. Sejumlah galur/varietas gandum

menunjukkan beragam kadar protein, abu, lemak dan berat gluten (Tabel 3).

Protein

Kadar protein galur/varietas gandum yang diteliti berkisar antara 12,7-16,8%,

terendah pada galur PICUS/4/CS5A dan tertinggi pada galur BAW 898 (Suarni

dan Hamdani 2009). Kadar abu berkisar antara 1,4-2,6, terendah pada varietas

Dewata dan tertinggi pada galur PASTOR/2*SITTA. Tingginya kadar abu galur/

varietas gandum ini  menunjukkan tingginya kandungan mineralnya.

Kandungan lemak galur/varietas gandum berkisar antara 1,44-2,05%, terendah

pada galur KAUZ/WEAVER dan tertinggi pada galur VEE/PJN//2*TUI. Berat gluten

gandum berkisar antara 25,2-41,4%, terendah pada galur W462/VEE/KOEL/3/

PEG/MRL/BUC dan tertinggi pada galur PFAU/WEAVER.

Kadar protein biji gandum dengan varietas yang sama menunjukkan

konsentrasi yang berbeda, hal ini dapat diakibatkan perbedaan iklim, kondisi

lahan, pertumbuhan yang kurang optimal. Sehubungan dengan hal ini ,

kadar protein varietas Selayar dan Dewata lebih rendah dibanding hasil penelitian

di atas (Sihotang et al. 2015). Sebelumnya Murtini et al. (2005) meneliti protein

biji gandum varietas Selayar, Nias dan Dewata tidak beda jauh dengan hasil

penelitian Suarni dan Hamdani (2009).

Protein merupakan salah satu cadangan makanan yang terdapat dalam biji

gandum dan banyak terdapat di bagian endosperm biji. Protein berguna

menunjang pertumbuhan biji selama proses berkecambah, sehingga jenis

protein yang dibutuhkan selama proses perkecambahan adalah protein terlarut

(dapat dihidrolisis dengan mudah oleh protease). Biji gandum mengandung

beberapa jenis protein penting, yaitu albumin, globulin, gliadin, dan prolamin,

yang tersimpan pada endosperm sebagai cadangan makanan dan sewaktu￾waktu dirombak untuk proses perkecambahan (Sramkovaa et al. 2009).

Kandungan protein merupakan salah satu tolok ukur yang sangat penting

untuk mengetahui katagori gandum. Pada biji gandum terkandung protein 10-

20%. Rata-rata kadar protein biji gandum yang diteliti adalah 14,65%, dengan

kisaran 14,03-15,64%, tertinggi pada CBD-17 dan terendah pada CBD-20 (Tabel

2). Angka ini relatif sama dengan kadar protein gandum varietas Selayar, Nias,

dan Dewata berkisar antara 12,9-14,5%

Perubahan kadar protein dari biji gandum menjadi tepung terigu relatif kecil.

Misalnya varietas Dewata, dari 14,0% pada biji menjadi 13,7% pada tepung terigu.

Pada varietas Selayar dari 13,6% pada biji menjadi 13,1% pada tepung terigu.

Pada varietas Nias dari 12,9% pada biji menjadi 13,4% pada tepung terigu (Tabel

3). Perubahan komposisi nutrisi biji gandum setelah menjadi tepung terigu

akibat proses penepungan, sehingga kehilangan kandungan serat pangan,

fitosterol pada produk tepung terigu (Pomeranz 1971). Perubahan komposisi

protein dan nutrisi lainnya terjadi sejak tahap  pengisian biji hingga panen, dan

umur panen berpengaruh terhadap kadar protein biji (Daniel and Triboi 2002).

Salah satu faktor yang menentukan mutu protein bahan pangan adalah

komponen asam amino penyusunnya. Kandungan asam amino esensial relatif

lebih tinggi pada terigu dibanding tepung sorgum (Tabel 4). Pada terigu, asam

amino lisin 0,38%, lebih tinggi dibanding tepung sorgum yang hanya 0,18%.

Kadar asam amino fenilalanin tepung terigu adalah 0,61%, lebih tinggi dibanding

tepung sorgum dengan kadar 0,18%. Kadar prolin pada terigu adalah 1,51%,

lebih tinggi dari tepung sorgum yang hanya 0,29%.

Kadar asam glutamat terigu adalah 3,83%, lebih tinggi dibanding tepung

sorgum yang hanya 1,58%. Meskipun asam glutamat bukan termasuk asam

amino esensial, namun berpengaruh terhadap sifat sensori produk olahan,

terutama dari segi rasa. Hal ini ditunjukkan oleh hasil uji organoleptik dari segi

rasa roti tawar dengan bahan tepung sorgum yang hanya dapat mensubstitusi

terigu hingga 20% (Suarni dan Patong 2002).

Dalam pembuatan makanan, hal yang perlu diperhatikan adalah ketepatan

pemakaian  jenis tepung terigu. Tepung terigu dengan kadar protein 12-14% ideal

untuk bahan roti dan mie, 10,5-11,5% untuk biskuit, pastry dan donat, sedangkan

untuk gorengan, cake dan wafer sebaiknya dengan kadar protein 8-9%.

Lemak

Lemak dalam bahan makanan merupakan komponen esensial yang dibutuhkan

tubuh, tetapi berpengaruh terhadap umur simpan bahan pangan ini . Biji

gandum mengandung lemak 2-2,5% (bk) dengan konsentrasi berkisar antara

25-30% pada bagian germ (Winarno 2002, Didin 2008). Kisaran kadar lemak

1,82-2,51% dengan rata-rata 1,65 (Tabel 2). Lemak biji gandum tediri atas

campuran trigliserida, yaitu senyawa gliserol dan tiga asam lemak berupa

fosfatidilkolin kolin, etanolamin fosfatidilkolin, dan fosfatidilkolin serin, serta 32

turunan lyosophosphatidyl, di mana ada satu grup hidroksil bebas pada bagian

gliserol. Komposisi lemak gandum sangat berpengaruh pada kualitas tepung.

Biji gandum yang berkualitas tinggi antara lain memiliki kandungan lemak yang

rendah. Biji gandum yang dikecambahkan selama beberapa jam akan

menghasilkan tepung rendah lemak dan dapat digunakan sebagai makanan

diet. Dalam keadaan tertentu, biji gandum perlu dikecambahkan untuk

menghasilkan tepung rendah lemak yang diolah menjadi makanan diet. Selain

itu, selama proses ini  terjadi penurunan kandungan senyawa antinutrisi,

seperti tripsin inhibitor, tanin, pentosan, dan asam fitat (Handoyo et al. 2006,

Handoyo 2008). Perkecambahan selama beberapa jam memicu 

menurunnya kandungan lemak pada biji gandum DNS 14 (jenis Dark Northen

Spring). Kandungan lemak tertinggi terdapat pada tanpa perkecambahan

(kontrol) sebesar 2,11% dan terendah pada lama perkecambahan 32 jam yaitu

1,84% (Indaryati 2011). Selama perkecambahan, lemak terhidrolisis menjadi

asam lemak dan gliserol dengan bantuan enzim lipase. Menurut Pranoto et al.

(1990), hasil perombakan lemak berupa asam lemak bebas dan gliserol

kemudian dipindahkan ke embrio. Menurut Miyake et al. (2004),

perkecambahan dapat menurunkan kadar lemak pada buck wheat dan

gandum. Semakin lama waktu perkecambahan, semakin berkurang

ketersediaan lemak dalam biji gandum.

Bagian lembaga biji gandum mengandung protein dan lemak bermutu tinggi

sebagai pangan fungsional (Matz 1992). Lemak lembaga gandum terdapat pada

komponen fitosterol 1,3-1,7% (Formo et al. 1979). Marliyati et al. (2005) telah

mengekstrak lemak lembaga gandum dengan nisbah pelarut heksan : etanol

1:3 (v/v) dengan rendemen 15,8%. Mengekstrak komponen fitosterol dari lemak

ini  menghasilkan rendemen tertinggi dengan nisbah pelarut heksan :

etanol 82:18 (v/v) yaitu 1,37% atau 11,70% terhadap lipida. Suplementasi sterol

lembaga gandum ke dalam margarin dapat mengimbangi kolesterol yang

terkandung dalam bahan makanan ini  (Marliyati et al. 2010).

Fitosterol mempunyai sifat antiaterogenik, sehingga mengonsumsi fitosterol

dalam jumlah yang banyak dapat menekan penyerapan kolesterol dalam tubuh

sehingga akan meningkatkan ekskresinya (Hui 1996). lntervensi secara klinis

rnenunjukkan kadar kolesterol total dan LDL (Low Density Lipid) dapat

mencegah penyakit jantung coroner (Cleghorn et al. 2003).

Karbohidrat

Gandum merupakan komoditas serealia sumber karbohidrat. Sebagian besar

komposisi karbohidrat gandum adalah pati. Gandum dan serealia lainnya

menyimpan energi dalam bentuk pati. Jumlah pati yang terkandung dalam

sebutir gandum bervariasi antara 60-75% dari total bobot kering. Kekurangan

pati gandum adalah tidak dapat diekstrak seperti pati jagung dan sorgum, karena

matriks proteinnya sangat kuat, bahkan membentuk gluten yang apabila

ditambahkan air.

Pati gandum terbentuk pada benih dalam bentuk butiran, memiliki dua

jenis granula pati, besar (25-40 μm) lenticular dan kecil (5-10 μm) yang bulat.

Menurut Stoddard (1999), pati dengan ukuran granula yang kecil baik untuk

dijadikan bahan baku makanan. Pati gandum dengan ukuran granula yang

sempit atau seragam akan menghasilkan produk yang lebih baik. Granula

lenticular terbentuk selama 15 hari pertama setelah penyerbukan. Butiran kecil,

representating sekitar 88% dari total butiran, muncul 10-30 hari setelah

penyerbukan (Belderok et al. 2000). Glenn dan Saunders (1990) mengamati

bentuk dan ukuran granula pati gandum menggunakan Scanning Electron

Microscopy (SEM) beberapa genotipe gandum. Hasilnya terdapat perbedaan

ukuran, tetapi hanya memiliki dua jenis granula pati.

Ukuran granula pati gandum, jagung, dan sorgum dengan menggunakan

SEM dapat dilihat pada Gambar 2. Terlihat perbedaan bentuk dan ukuran antara

granula pati terigu, pati jagung dan pati sorgum. Bentuk granula pati varietas

gandum Selayar, Nias, dan Dewata relatif sama, hanya ukurannya yang berbeda

(Suarni et al. 2009).

Secara kimiawi, pati merupakan polimer glukosa yaitu amilosa dan

amilopektin. Pati gandum yang normal biasanya mengandung 20-30% amilosa

dan 70-80% amilopektin (Belderok et al. 2000, Suarni dan Hamdani 2009). Pati

biji gandum terbentuk dari dua jenis polimer glukosa yaitu amilosa dan

amilopektin (Satorre and Slafer 1999). Amilosa merupakan rantai unit-unit D￾glukosa yang panjang dan tidak bercabang, digabungkan oleh ikatan α(1→4),

sedangkan amilopektin memiliki struktur bercabang. Ikatan glikosidik yang

menggabungkan residu glukosa yang berdekatan dalam rantai amilopektin ialah

ikatan α(1→4), tetapi titik percabangan amilopektin merupakan ikatan α(1→6).

Bobot molekul amilosa dan amilopektin bergantung pada asal sumber

botaninya. Amilosa merupakan komponen dengan rantai lurus, sedangkan

amilopektin adalah komponen dengan rantai bercabang. Amilosa merupakan

polisakarida berantai lurus berbentuk heliks dengan ikatan glikosidik α-1,4

(Gambar 3). Jumlah molekul glukosa pada rantai amilosa bervariasi antara 250-

350 unit. Amilopektin merupakan polisakarida bercabang dengan ikatan

glikosidik a-1,4 pada rantai lurus dan ikatan α-1,6 pada percabangan (Gambar

4). Titik percabangan amilopektin lebih banyak dibanding amilosa (Dziedzic

and Kearsley 1995).

Salah satu komponen karbohidrat gandum yang bersifat pangan fungsional

adalah serat pangan yang sampai saat ini paling banyak digunakan dalam

makanan fungsional. Serat dedak gandum dan gum adalah contoh serat

makanan yang sering ditambahkan ke dalam makanan fungsional. Serat

makanan yang larut dalam air seperti polydextrose digunakan dalam minuman

fungsional. Manfaat fisiologis produk yang diberi serat makanan antara lain

mengatur fungsi-fungsi usus, mencegah penyakit divertikulosis, konstipasi,

mengendalikan kolesterol darah, mengatur kadar gula darah, mencegah

obesitas dan mengurangi risiko kanker kolon (Irawan dan Wijaya 2002).

Keberadaan serat makanan dalam menu sehari-hari dapat menjaga dan

meningkatkan fungsi saluran cerna serta menjaga kesehatan tubuh, terutama

untuk menghindari berbagai penyakit degenaratif, seperti obesitas, diabetes

melitus, dan penyakit kardiovaskuler

Berdasarkan kemampuannya untuk larut dalam air, serat makanan

dikelompokkan ke dalam serat larut (soluble fiber) dan serat tidak larut (insoluble

fiber). Serat larut meliputi pektin, gum, α-glukan, selulosa, hemiselulosa, dan

lignin (Wildman 2000). Diperkirakan sepertiga serat makanan total (total dietary

fiber/TDF) adalah serat makanan larut, sedangkan yang terbanyak adalah serat

tidak larut (Gordon 1989). Nilai kecukupan asupan serat makanan yang

dianjurkan untuk orang negara kita  dewasa adalah 20-35 g/hari. Walaupun nilai

kecukupan yang dianjurkan cukup tinggi, hasil survei menunjukkan asupan

rata-rata serat makanan orang dewasa negara kita  hanya 10,5 g/hari (Direktorat

Gizi warga  2000).

Mineral dan Vitamin

Bahan makanan yang dikonsumsi termasuk terigu kekurangan zat besi, Zn, dan

pro. vit A (Sramkovaa et al. 2009). Rodriguez et al. (2011) menginformasikan

bahwa biji gandum memiliki kandungan mineral fosfor (2370 ± 333 mg/kg),

natrium (102 ± 52 mg/kg), kalium (4363 ± 386mg/kg), kalsium (351 ±62 mg/

kg), magnesium (1163 ±155 mg/kg), besi (40,0 ±5,5 mg/kg), tembaga (2,68 ±

0,93 mg/kg), seng (32,1 ±2,9 mg/kg), mangan (22,1 ±3,5 mg/kg), dan selenium

(67,7 ± 40,4 ìg/kg). Gandum kaya vitamin B kompleks. Di antara sumber vitamin

B, kadar riboflavin lebih tinggi dibandingkan  beras pecah kulit, tiamin setara dengan

beras pecah kulit, sedangkan kadar niasin tertinggi pada gandum, dan riboflavin

setara dengan sorgum tetapi lebih rendah dibanding jagung (Tabel 5). Komoditas

serealia termasuk sumber mineral kalsium relatif tinggi dengan kisaran 25-35

mg/100g, gandum setara dengan beras pecah kulit, sorgum terendah dan

jewawut tertinggi.

Kelebihan sorgum adalah mengandung kadar besi yang lebih tinggi

dibanding serealia lainnya. Kandungan besi gandum adalah 3,5 mg/100 g masih

termasuk tinggi, tetapi akan turun drastis dalam bentuk terigu, akibat terkikis

pada setiap tahapan proses pengolahan dari gandum menjadi terigu. Hal ini

juga terjadi pada komponen mineral dan vitamin lainnya.

SIFAT FISIKOKIMIA GANDUM DAN TERIGU

Sifat fisiko kimia gandum dan terigu perlu diketahui karena merupakan landasan

dalam menentukan produk yang akan dihasilkan. Sifat fisiko kimia gandum

dan terigu dari varietas Selayar, Dewata dan Nias disajikan pada Tabel 6.

Terigu adalah produk dari biji gandum setelah melalui proses cukup panjang.

Pada pabrik pengolahan gandum menjadi terigu, kegiatan uji sifat fisiko kimia

sampel setiap produksi merupakan keharusan sehingga menjadi pekerjaan

rutin. Kualitas tepung terigu dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti

moisture (kadar air), ash (kadar abu), dan beberapa parameter fisik lainnya

seperti water absorption, development time, stability, dan parameter fisikokimia

lainnya (Glenn and Saunders 1990, Uthayakumaran and Lukow 2003)

Moisture adalah kadar air tepung terigu yang mempengaruhi kualitas tepung.

Bila jumlah kadar air melebihi standar maksimum maka memicu terjadinya

penurunan daya simpan tepung terigu karena cepat rusak, berjamur, dan bau

apek.

Ash adalah kadar abu pada tepung terigu yang mempengaruhi proses dan

hasil akhir produk, antara lain warna produk (warna crumb pada roti, warna

mie) dan tingkat kestabilan adonan. Semakin tinggi kadar abu semakin buruk

kualitas tepung, sebaliknya semakin rendah kadar abu semakin baik kualitas

tepung. Tingginya kadar abu suatu bahan menunjukkan tingginya komponen

mineral.

Water Absorption (daya serap air) adalah kemampuan tepung terigu

menyerap air. Kemampuan daya serap air tepung terigu berkurang bila kadar

air dalam tepung (moisture) terlalu tinggi atau disimpan pada tempat yang

lembab. Daya serap air bergantung pada produk yang akan dihasilkan, dalam

pembuatan roti umumnya diperlukan daya serap air yang lebih tinggi dibandingkan 

pembuatan mie dan biskuit.

Developing Time adalah kecepatan tepung terigu dalam pencapaian

keadaan develop (kalis). Bila waktu pengadukan adonan kurang sempurna,

disebut under mixing, memicu  volume adonan tidak maksimal sehingga

tekstur/remah roti kasar, roti terlalu kenyal, aroma roti asam, roti cepat keras,

permukaan kulit roti pecah dan tebal. Sebaliknya, bila kelebihan pengadukan

adonan, disebut over mixing, memicu  volume roti melebar, kurang

mengembang, remah roti kasar, warna kulit roti pucat, permukaan roti mengecil,

permukaan kulit roti terdapat banyak gelembung dan roti kurang kenyal.

Stability adalah kemampuan tepung terigu untuk menahan stabilitas adonan

agar tetap sempurna meskipun telah melewati waktu develop (kalis). Stabilitas

tepung pada adonan dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain kandungan

protein, kualitas protein, dan zat tambahan (additive).

Gluten

Gluten merupakan campuran protein antara dua jenis protein gandum yaitu

glutenin dan gliadin. Protein dibedakan menjadi (1) larut yaitu albumin-globulin

dan (2) tidak larut yaitu gliadin-glutenin, perbandingan senyawaan ini 

dalam kondisi yang baik untuk membentuk gluten. Glutenin memberikan sifat

yang tegar dan gliadin memberikan sifat yang lengket, sehingga mampu

memerangkap gas yang terbentuk selama proses pengembangan adonan

(Winarno 2002). Dias et al. (2011) menjelaskan bahwa gluten dibentuk dari

gliadin dan glutenin, gluten mempunyai peranan penting dalam pembentukan

struktur, secara fungsional dapat meningkatkan nilai baking expansion karena

bersifat hidrofilik. Gluten dapat merenggangkan ikatan antar molekul sehingga

air akan masuk ke dalam molekul pati, akibatnya terjadi peningkatan volume

dan pengembangan granula pati pada saat pemanggangan, serta kemampuan

gluten mengikat molekul air dengan ikatan hidrogen yang kuat, dapat

meningkatkan daya kembang produk akhir.

Kualitas produk bakery/roti, mi dan sejenisnya bergantung pada kualitas

terigu. Terigu mempunyai kelebihan dibanding tepung yang lainnya, terletak

pada sifat pembentukan gluten. Gluten bersama pati gandum akan membentuk

struktur dinding sel (building block) yang menghasilkan remah produk. Sifat

spesifik ini  kurang dimiliki oleh serealia lainnya, termasuk jagung, sorgum,

jewawut dan padi, tetapi menjadikannya tidak sesuai dengan penderita alergi

gluten.

Gluten memicu  penyakit intoleransi terhadap gluten (celiac disease).

Kondisi ini  ditandai oleh terjadinya radang mukosa usus halus sehingga

tidak dapat berfungsi secara normal. Gluten terdapat pada gandum, gandum

hitam, dan barley. Untuk menghindari konsumsi gluten dapat mengkonsumsi

produk lain yang berasal dari beras, jagung, dan sorgum (Winarno 2002, Steven

2004). Pemberian enzim protease memicu  penurunan kandungan

protein alergenik pada tepung terigu. Perombakan oleh enzim protease juga

terhadap protein alergenik menjadi asam amino bebas dan protein sederhana,

maka kandungannya lebih rendah. Tepung gandum rendah protein alergenik

hasil dari metode pre-germinated wheat flour sesuai bagi penderita alergi,

sehingga dapat mengonsumsi makanan yang dibuat dari gandum (Handoyo

2008).

Penelitian Suarni dan Zakir (2001) menunjukkan kandungan gluten sorgum

sangat rendah <1% dengan mutu yang kurang baik, sehingga tepung sorgum

hanya mampu mensubstitusi 15-20% terigu untuk produk roti dan sejenisnya.

Kandungan gluten pada gandum dan terigu dari beberapa galur dan varietas

dapat dilihat pada (Tabel 3 dan 6).

Kemampuan daya bentuk produk dari terigu ditentukan oleh mutu dan

jumlah glutennya. Jenis terigu yang dibuat dari gandum keras (hard wheat)

mengandung protein yang bermutu baik (>10,5%) sesuai untuk pembuatan

roti. Jenis terigu dari gandum lunak (soft wheat) dengan kandungan protein

<10% digunakan untuk membuat cake, cookies, pastel (U.S. Wheat Associates

1983). Gluten gandum dapat diekstrak dan telah dikomersialkan, dibutuhkan

pada adonan berbasis tepung yang kurang memiliki gluten, dengan produk

yang memerlukan elastisitas adonan dan pengembangan volume olahan pada

pemanggangan. Gluten gandum (wheat gluten/WG) diekstrak dari bagian

endosperm dengan komposisi protein-lemak-pati. Gluten gandum komersial

memiliki komposisi 72,5% protein (77,5% berat kering), 5,7% lemak, 0,7% abu,

6,4% air, karbohidrat, pati, dan komponen lainnya (Clodualdo et al. 1994).

PENUTUP

Informasi karakter struktur biji, komposisi kimia, sifat fisiko kimia dan fungsional

serta mutu nutrisi gandum setiap varietas diperlukan sebagai rujukan oleh

pemulia gandum dalam merakit varietas unggul. Hal ini juga diperlukan untuk

diversifikasi pangan dan sebagai landasan bagi industri pangan dalam memilih

bahan baku/varietas dan pengolahan yang sesuai dengan produk yang

diinginkan. Dedak gandum mengandung serat kasar yang tinggi, berpotensi

sebagai bahan pakan ternak besar, sedangkan untuk ternak unggas

memerlukan perlakuan pengolahan sebelum digunakan.

Gandum di negara kita  merupakan tanaman pendatang, karena komoditas ini

merupakan serealia dari daerah yang memiliki suhu musim panas yang hangat

dan musim dingin yang dingin, seperti wilayah beriklim dingin (temperate),

mediterania, subtropis, dan wilayah-wilayah tropis dengan ketinggian di atas

1.000 m dpl (Percival 1921, Elias 1995, OECD 1999, Nevo et al. 2002). Gandum di

daerah subtropis berdasarkan waktu tanamnya ada dua jenis, yaitu gandum

musim dingin (winter wheat) dan gandum musim panas (spring wheat).

Gandum yang ditanam di daerah semi-arid di kawasan mediteran yang bersuhu

dingin adalah jenis spring wheat. Seiring dengan perkembangan program

pemuliaan tanaman gandum, saat ini gandum sudah dapat dikembangkan di

negara kita  yang beriklim tropis (Elias 1995, OECD 1999, Hamdani et al. 2002,

Shewry 2009).

Pada awal evolusinya, gandum merupakan tanaman diploid yang kemudian

berkembang menjadi tanaman poliploid melalui proses persilangan alami

dengan kerabat liarnya sejak ribuan tahun yang lalu. Gandum yang saat ini

dikembangkan di seluruh dunia 95% adalah gandum hexaploid (Triticum

aestivum L., 2n=6x=42, AABBDD), atau dikenal sebagai gandum roti (bread

wheat), dan 5% sisanya adalah gandum tetraploid (Triticum turgidum L.,

2n=4x=28, AABB) yang lebih dikenal dengan gandum durum (durum wheat)

(Nevo et al. 2002, Shewry 2009). Gandum durum merupakan bahan baku pasta,

seperti spageti dan macaroni, sedangkan gandum biasa merupakan bahan

baku roti, cake, dan camilan.

Tulisan ini membahas morfologi dan tahap  pertumbuhan gandum yang

diharapkan dapat menambah khasanah ilmu pengetahuan tanaman pangan ini.

MORFOLOGI

Gandum durum dan gandum roti, secara genetik berbeda namun secara

morfologi mirip, yang membedakan adalah kandungan proteinnya. Gandum

durum memiliki kandungan protein yang lebih tinggi dibandingkan  gandum roti (Pauly

et al. 2013). Gandum merupakan tanaman kelompok serealia, satu famili

dengan padi, jagung, hanjeli, dan sorgum. Dalam sistem taksonomi tumbuhan,

gandum termasuk dalam keluarga Poaceae atau lebih dikenal sebagai Gramineae

(rumput-rumputan), dengan ciri khas berakar serabut, batang berbuku, dan daun

sejajar dengan tulang daun. Secara umum morfologi tanaman gandum terdiri

atas akar, batang, daun, anakan, bunga dan biji

Akar

Sebagaimana tanaman serealia lainnya, sistem perakaran gandum adalah

perakaran serabut. Terdapat dua tipe perakaran gandum, yaitu akar primer

(seminal root) dan akar skunder (nodal root). Akar primer terdiri atas radikula

(radicle) dan akar seminal lateral (lateral seminal roots) (Gambar 2). Akar primer

berkembang dari primordial akar yang tumbuh pada saat biji gandum

berkecambah, pada saat masih embrio, setidaknya terdapat enam akar

primordial, yang terdiri atas satu akar radikula (radical) dan dua pasang akar

seminal lateral. Pada saat perkecambahan akar primordial (radikula dan

seminal) menembus koleoriza dan akan tumbuh memanjang hingga kurang

lebih 2 m, akar kemudian digantikan oleh akar skunder (crown/adventitious)

(Gambar 3) (Percival 1921, Kirby 2002).

Akar sekunder berkembang pada saat tanaman mulai membentuk anakan

atau telah memiliki empat daun. Akar skunder tumbuh pada buku mahkota

(crown nodes) yang terletak pada buku ke-3-7 paling bawah dari tunas utama

dan anakan. Pada buku yang lebih atas, setiap buku terdapat 5-6 akar (Percival

1921, Kirby 2002). Akar akan memanjang hingga kedalaman 2 m, bergantung

pada jenis tanah (Kirby 2002, Australian Government 2008). Pada musim dingin

(winter wheat), perakaran gandum bisa mencapai 2,2 m, namun pada musim

semi (spring wheat) hanya sekitar 1,1 m (Kirby 2002, Thorup-Kristensen et al.

2009). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh umur gandum musim dingin lebih

lambat, yaitu 280-350 hari, sedangkan gandum musim panas 120-145 hari

(Weaver 1926, FAO 2013). Kepadatan perakaran gandum dalam tanah kurang

dari 0,5 cm3

 pada setiap 1cm3

 tanah (Atta et al. 2013). Jaringan meristem pada

akar gandum terletak pada 2-10 mm di setiap ujung akar (Anderson and Garlinge

2000). Jumlah akar skunder akan terus bertambah seiring dengan pertambahan

jumlah anakan (Weaver 1926). Laju pertumbuhan akar 1,0-1,5 cm/hari (Anderson

and Garlinge 2000). Anakan akan membentuk akar sendiri pada saat memiliki

setidaknya tiga daun (Australian Government 2008).

Batang

Batang gandum berupa jerami yang tegak, berbentuk silinder dan memiliki

permukaan yang halus, tersusun atas beberapa buku dan ruas (Gambar 4).

Ruas dan buku pada tanaman gandum berkisar antara 8-16. Buku batang

gandum umumnya keras, berfungsi sebagai tempat tumbuhnya daun, akar,

anakan dan malai, juga sebagai perantara keluar masuknya hara tanaman dan

fotosintat. Jarak antara dua buku disebut ruas. Sebagaimana ruas-ruas jerami

pada batang padi, ruas pada batang gandum juga berlubang di tengahnya,

namun pada beberapa varietas ada yang berisi empulur yang lembut.

Batang gandum terbungkus oleh pelepah daun guna menunjang batang

agar tetap tegak sehingga tidak mudah rebah. Ruas pada batang bawah

umumnya lebih pendek dari ruas yang ada di ujung tanaman, bahkan

berhimpitan satu sama lain, membentuk mahkota (crown). Mahkota ini tersusun

atas 8-14 buku dan ruas, ruas pada mahkota hanya berukuran beberapa

millimeter, sedangkan 4-7 ruas terakhir akan tumbuh lebih panjang. Ruas paling

panjang pada batang gandum adalah ruas terakhir (peduncle), yang berfungsi

menopang malai. Pemanjangan ruas terakhir berhenti pada saat anthesis. Ukuran

batang bergantung pada varietas dan lingkungan tumbuh. Pemanjangan ruas

dimulai pada saat tanaman mulai dewasa. Batang juga berfungsi sebagai tempat

penyimpanan cadangan fotosintat untuk pengisian biji. Pada saat malai mulai

muncul, kandungan karbohidrat pada batang gandum mencapai 25-40% dari

bahan kering total (Percival 1921, Anderson and Garlinge 2000, Kirby 2002,

Australian Government 2008).

Daun

Daun gandum berbentuk pita sejajar tulang daun, tersusun atas helai daun

(leaf blade), pelepah daun (leaf seath), ligula (ligule) dan aurikel (auricle)

(Gambar. 5). Bagian dasar pelepah daun melekat pada buku dan menyelimuti

batang. Pelepah daun berfungsi melindungi batang dari cuaca ekstrim dan

menopang batang agar tidak mudah rebah. Batang gandum bagian bawah

tertutup oleh pelepah yang saling tumpang tindih, sehingga batang tidak terlihat.

Namun pada ruas terakhir, pelepah daun akan menutupi bakal malai sebelum

malai pecah. Setelah malai pecah/muncul dan ruas terakhir memanjang, hanya

sebagian batang yang akan tertutup oleh pelepah (Percival 1921, Anderson and

Garlinge 2000, Kirby 2002).

Pada ujung pelepah daun terdapat helai daun. Helai daun gandum memiliki

permukaan yang licin, kadang terdapat sedikit bulu tipis. Pada beberapa varietas,

tepi daun juga berambut. Bagian bawah daun umumnya lebih halus dari sisi

bagian atas. Ukuran daun beragam, semakin ke atas semakin lebar, namun

akan memendek pada lima daun terakhir. Rata-rata daun gandum berukuran

5-10 cm. Daun yang terakhir muncul adalah daun bendera. Pada pertemuan

antara daun dan pelepah terdapat aurikel. Aurikel berbentuk kurva yang melekat

pada dasar setiap helai daun, berwarna hijau muda atau merah muda, dengan

bagian tepi berumbai atau juga berambut, aurikel melekat pelepah dengan

batang. Pada daun yang lebih atas, aurikel melekat lebih kuat dari padadaun

bagian bawah. Ligula pada daun gandum merupakan struktur membrane tipis

yang melekat pada batang, berfungsi mencegah air hujan, debu dan serangga

masuk ke dalam pelepah dan batang gandum. Ligula umumnya tidak berwarna

dengan pinggir yang tidak rata dan sedikit berjumbai. Ukuran ligula berkisar

antara 3-4 mm, semakin ke bawah letak daun semakin pendek ukuran ligula.

(Percival 1921, Anderson and Garlinge 2000, Kirby 2002, Australian Government

2008).

Anakan

Anakan tanaman gandum merupakan cabang lateral yang tumbuh dari pangkal

daun pada batang utama. Anakan memiliki struktur yang sama dengan batang

utama dan membentuk malai, meski tidak semua anakan mampu menghasilkan

malai. Anakan yang terbentuk umumnya sejumlah pangkal daun yang terdapat

pada buku mahkota. Anakan yang terbentuk dari batang utama disebut anakan

primer (primary tiller), yang menghasilkan anakan skunder (scondary tiller).

Pada bagian koleoptil juga kadang tumbuh anakan, yang disebut anakan

koleoptil (colleoptile tiller) (Gambar 6) (Anderson and Garlinge 2000, Kirby 2002,

Australian Government 2008).

Anakan umumnya mulai tumbuh pada saat daun ke-3 telah berkembang

sempurna dan daun ke-4 muncul dari batang utama. Anakan pertama (T1)

tumbuh di bawah ligula daun pertama, begitu seterusnya. Anakan primer

mampu membentuk anakan sendiri yang disebut dengan anakan skunder.

Pertumbuhan anakan ini terhenti setelah terjadi perpanjangan ruas. Jumlah

anakan bergantung pada varietas dan kondisi lingkungan. Jumlah anakan

produktif gandum musim dingin pada kondisi optimal adalah 2-3 batang per

tanaman. Pada kondisi suhu hangat, jumlah anakan yang muncul akan lebih

banyak dibandingkan  suhu dingin. Di negara kita  dengan suhu yang lebih hangat,

jumlah anakan produktifnya rata-rata 4 batang. Anakan juga memberikan

kontribusi bagi batang utama dalam menghasilkan karbohidrat dan hasil biji.

Bahkan pada kondisi tercekam, anakan sangat berperan dalam menguragi

kerugian hasil, terutama bila batang utama gagal membentuk malai atau rusak.

Jumlah populasi optimal setiap 930 cm2

 adalah 30-35 tanaman dengan 70

anakan. Namun pada kondisi kekurangan nutrisi, anakan cenderung tidak

berhasil membentuk malai karena terjadi kompetisi antara batang utama dan

anakan dalam mendapatkan cahaya dan unsur hara serta fotosintat (Percival

1921, Anderson and Garlinge 2000, Kirby 2002, Conley et al. 2003, Australian

Government 2008, Puspita et al. 2013, Wahyu et al. 2013, Wirawan et al. 2013).

Bunga

Pembungaan pada tanaman gandum bersifat determinate, artinya pertumbuhan

vegetatif terhenti pada saat pembungaan. Bunga gandum merupakan

sekelompok bunga yang tersusun dalam malai (ear/spike) (Gambar 6). Pada

setiap malai terdapat beberapa spikelet (spikelet) (Gambar 7), dan setiap spikelet

terdiri atas beberapa bunga tunggal (floret) (Gambar 8) (Percival 1921, de Vreis

1971, Allan 1980, Australian Government 2008, Kirby 2002, Anderson and Garlinge

2000).

Malai gandum tersusun atas spikelet dan tangkai malai (rachis). Pada tangkai

malai utama terdapat beberapa ruas yang pendek sebagai tempat tumbuhnya

spikelet. Terdapat dua baris spikelet pada tangkai malai utama (main axis/rachis),

yang tersusun saling berhadapan. Distribusi spikelet beragam dari sangat rapat

hingga longgar, bergantung pada varietas. Beberapa varietas memiliki spikelet

yang longgar di bagian pangkal dan sangat rapat pada ujungnya. Spikelet yang

berada paling ujung malai disebut spikelet terminal (terminal spikelet). Spikelet

terminal pada beberapa varietas tidak berkembang dengan baik, bahkan tidak

ada, selain itu juga ditemukan spikelet yang tidak berkembang normal pada

pangkal malai. Dalam setiap malai terdapat 5-30 spikelet (Percival 1921, Allan

1980, Australian Government 2008, Kirby 2002, Anderson and Garlinge 2000).

Spikelet merupakan kumpulan dari bunga tunggal (floret), yang tersusun

pada tangkai malai skunder (sub-rachis/rachilla). Setiap spikelet memiliki 2-9

floret yang susunannya mirip dengan spikelet, namun lebih padat. Bagian paling

bawah spikelet adalah dua buah sekam. Sekam pada bagian paling bawah

disebut lower glume, sedangkan sekam yang berada di atasnya disebut upper

glume, keduanya tersusun berhadapan, sehingga menutup sejumlah bunga

tunggal yang ada pada spikelet. Sekam umumnya memiliki struktur keras, pada

saat masih muda berwarna hijau hingga keunguan, dan pada saat masak

fisiologis berwarna putih, cokelat, merah atau hitam, bergantung pada varietas.

Pada ujung spikelet juga sering terdapat 1-2 bunga tunggal yang abnormal akibat

tidak sempurnanya perkembangan benang sari dan bakal biji (Percival 1921,

Allan 1980, Australian Government 2008, Kirby 2002, Anderson and Garlinge

2000).

Bunga tunggal (floret) gandum terbungkus oleh dua buah sekam yang

disebut lemma dan palea. Lemma adalah sekam paling luar dari bunga tunggal,

ujung dari lemma umumnya memiliki bulu (awn). Ukuran bulu pada lemma

beragam, mulai sangat panjang hingga sangat pendek bahkan gundil (tanpa

bulu), bergantung pada varietas. Bulu yang terdapat pada bagian tengah malai

umumnya paling panjang di antara bulu pada bagian yang lain. Warna bulu

bervariasi, mulai dari putih, merah hingga hitam. Bentuk bulu juga beragam

dari lurus hingga seperti spiral (Percival 1921, Allan 1980, Kirby 2002, Anderson

and Garlinge 2000). Pada gandum yang ditanam di daerah kering atau tercekam

kekeringan, buluh berperan dalam membantu proses fotosintesis, bahkan

mampu menyumbang 10-20% bobot kering biji, karena daun mengalami

pengeringan (scenescence) dengan cepat. Pada kondisi suhu udara yang rendah

dan curah hujan tinggi, pengaruh bulu terhadap fotosintesis tidak nyata (Paulsen

1997). Palea merupakan sekam yang terletak di atas lemma, keduanya

menyelimuti bagian reproduksi bunga. Umumnya palea memiliki tekstur yang

lebih lembut dari lemma (Percival 1921, Allan 1980, Kirby 2002, Anderson and

Garlinge 2000).

Dalam setiap bunga tunggal yang normal terdapat tiga benang sari (filament)

dan satu putik (stigma). Benang sari gandum memiliki tangkai sari (stamen)

yang melekatkannya pada dasar bunga. Pada saat masih muda, tangkai sari

berukuran 2-3 mm, namun tumbuh dengan cepat pada saat kepala sari mulai

masak, pada saat bunga mekar ukurannya menjadi 7-10 mm, sehingga kotak

sari akan terjuntai keluar dari lemma dan palea. Benang sari pada gandum

masing-masing berukuran panjang 3-4 mm dan lebar 0.5-1 mm, memiliki dua

kotak sari (locule) berbetuk bi-lobed (dua tabung kembar). Pada masing kotak

sari terdapat 1.000-3.800 serbuk sari (pollen). Pollen yang telah masak (mature)

akan mendesak kotak sari dan keluar dari kotak sari melalui lubang (pore).

Pollen berbentuk bulat, agak oval atau bahkan tidak beraturan dengan diameter

57-65 μ. Putik bunga gandum tersusun atas kepala putik yang bercabang dan

berbulu, dan ovarium (ovary). Ovarium pada bunga gandum terdapat dalam

dua lodikula (lodicules) (Percival 1921, de Vreis 1971, Allan 1980, Australian

Government 2008, Kirby 2002, Anderson and Garlinge 2000).

Biji

Bagian tanaman gandum yang memiliki nilai ekonomi tinggi adalah bijinya. Bagi

tanaman gandum, biji merupakan alat perkembangbiakan, karena dalam biji

terdapat embrio (embryo) yang akan tumbuh menjadi tanaman yang baru. Biji

gandum bekeping satu dan keras sehingga sering disebut kariopsis (caryopsis).

Jumlah biji yang terbentuk dalam setiap spike bila semua bakal biji terserbuki

dan tumbuh normal mencapai lima biji/spike, sedangkan jumlah spike bisa

mencapai 20 spike/malai, namun jumlah biji per malai 10-60 biji. Panjang biji 3-

8 mm, dengan bobot 1.000 biji berkisar antara 15-44 g. Bobot biji gandum akan

menurun bila suhu udara dan suhu tanah meningkat. Dengan bobot 1.000 biji

15-44 g, kebutuhan benih dalam 1 ha sekitar 50 kg (Percival 1921, Kirby 2002,

Hossain et al. 2013, Wahyu et al. 2013, Wirawan et al. 2013). Biji gandum pada

sisi belakang (dorsal) membulat dan halus, sedangkan bagian depan (ventral)

terdapat lekuk (crease), dan pada bagian ujung terdapat rambut halus. Embrio

terdapat pada bagian pangkal biji sisi bagian atas yang tertutup oleh lapisan

skutellum (scutellum) (Gambar 9).

Biji gandum terdiri atas embrio dan skutellum (germ), 3% dari bobot biji,

14% lapisan dedak/bekatul (bran), dan yang paling banyak adalah endosperma

(endosperm), 83% dari total bobot biji (Percival 1921, Kirby 2002, Australian

Government 2008) (Gambar 10).

Pada bagian terluar dari biji gandum terdapat lapisan dedak/bekatul (bran)

yang tersusun atas tiga lapisan yaitu 1) pericarp, 2) testa dan 3) aleuron (Percival

1921, Anderson and Garlinge 2000, Australian Government 2008) (Gambar 11).

Pericarp merupakan bagian terluar dari lapisan dedak, berupa lapisan dengan

ketebalan 45-50 μ, yang tersusun atas 4-5 lapisan sel, yaitu satu lapis sel epidermis

luar, tiga lapis sel parenkim, dan satu lapis sel epidermis dalam. Di bawah pericarp

terdapat testa yang merupakan dua lapis sel panjang, sel pertama tidak berwarna

sedang sel berikutnya memiliki warna, sehingga biji yang masak akan berwarna

putih, krem, cokelat, merah atau hitam. Aleuron merupakan lapisan antara dedak

dengan endosperm, pada aleuron terdapat lapisan lilin dan minyak (Percival

1921, Anderson and Garlinge 2000).

Endosperm merupakan bagian yang paling banyak dari biji gandum,

tersusun atas pati (starch), protein, dan glutein (gluten). Dalam pati/tepung

gandum terdapat banyak vitamin dan mineral yang bermanfaat bagi

pertumbuhan kecambah dan bagi manusia sebagai bahan pangan (Percival

1921, Anderson and Garlinge 2000) (Gambar 12).

Embrio yang terlindungi oleh skutelum disebut germ atau mata tunas.

Skutelum yang menyelimuti embrio memiliki ketebalan 2,5-3 mm, memisahkan

embrio dari endosperma, merupakan jaringan yang termodifikasi dari kotiledon

pada tanaman biji berkeping dua. Skutelum berfungsi pula sebagai tempat

sekresi enzim-enzim yang dibutuhkan biji saat berkecambah dan mengabsorbsi

gula dari hasil pemecahan pati pada endosperm. Embrio gandum tersusun

atas bakal tunas (plumule) dan bakal akar (radicule) (Percival 1921, Anderson

and Garlinge 2000, Kirby 2002) (Gambar 13). Bakal tunas gandum sudah memiliki

empat primordial daun dan primordial tunas (primordial shoot apex). Bakal

akar juga sudah memiliki primordial akar primer (radicle) dan primordial akar

seminal (seminal root) (Percival 1921, Kirby 2002)

tahap  pertumbuhan tanaman gandum sama dengan tahap  pertumbuhan serealia

berbiji kecil lainnya seperti oat, barley, rye, dan padi (Large 1945, Zadoks et al.

1974). Waktu yang dibutuhkan dalam setiap tahap  pertumbuhan bergantung

pada varietas, unsur hara, suhu dan kelembaban, serta dipengaruhi oleh hama

dan penyakit. Terdapat beberapa teori yang menjelaskan tahap -tahap  pertumbuhan

tanaman gandum, mulai dari perkecambahan hingga masak fisiologis. Beberapa

teori tentang tahap  pertumbuhan gandum antara lain yang dikemukakan oleh

Feekes (1941), Haun (1973), dan Zadoks (1974).

Feekes (1941) membagi tahap -tahap  pertumbuhan gandum berdasarkan

perubahan fisik tanaman, mulai dari muncul daum pertama hingga masak

fisiologis. Teori tahap  pertumbuhan ini umumnya digunakan membantu dalam

pengendalian hama, penyakit dan gulma (Large 1954, Simmons et al. 1995).

tahap  pertumbuhan ini sering digunakan tetapi kurang populer karena kurang

terperinci (Simmons et al. 1995).

 tahap  pertumbuhan gandum yang dikembangkan Haun (1993) berdasarkan

pertumbuhan atau jumlah daun. Satu unit tahap  pertumbuhan ditandai oleh

pertumbuhan atau pertambahan daun baru. tahap  pertumbuhan ini juga kurang

terinci dalam menjelaskan tahap  pertumbuhan anakan dan tahap  perkembangan

biji, sehingga kurang praktis untuk pengamatan di lapangan, karena diperlukan

ketelitian dalam menetukan status dari tahap  pertumbuhan yang sedang diamati

(Haun 1973, Simmons et al. 1995).

Teori tahap  pertumbuhan gandum yang paling banyak digunakan dalam

menentukan tahap  pertumbuhan gandum karena mampu menjelaskan

pertumbuhan gandum secara lebih terinci dan mudah diaplikasikan di lapangan

adalah yang diuraikan oleh Zadoks (1974). tahap  pertumbuhan ini menggunakan

dua digit angka, digit pertama menjelaskan tahap  pertumbuhan utama,

sedangkan digit kedua menjelaskan tahap  pertumbuhan yang sedang terjadi

(Zadoks et al. 1974, Simmons et al. 1995).

tahap  pertumbuhan gandum dikembangkan oleh Feekes (1941), Haun

(1973), dan Zadoks (1974), masing-masing memiliki skala yang berbeda. Feekes

(1941) membagi skala pertumbuhan gandum dalam 11 tahap , Haun (1973) 15

tahap  utama dan Zadoks (1974) 10 tahap  utama. Berdasarkan dari ketiga teori

ini  maka secara umum tahap  pertumbuhan gandum terbagi dalam 10 tahap 

utama, yaitu tahap  0=perkecambahan, tahap  1=pertumbuhan kecambah, tahap 

2=pertumbuhan anakan, tahap  3=perpanjangan batang, tahap  4=bunting, tahap 

5=pembungaan, tahap  6=antesis, tahap  7=masak susu, tahap  8=masak

adonan,dan tahap  9=pemasakan biji (Gambar 14).

tahap  Perkecambahan

tahap  perkecambahan biji gandum (Tabel 1), diawali dengan proses imbibisi air

dan oksigen oleh biji. Tahap ini sangat bergantung pada kelembaban tanah dan

suhu lingkungan tumbuh, sehingga persiapan lahan sangat penting (Paulsen

1997, Anderson and Garlinge 2000, Australian Government 2008, CIMMYT 2014).

Air dan oksigen dibutuhkan untuk memecah karbohidrat menjadi gula, yang

dibutuhkan oleh primordial akar dan tunas untuk tumbuh sebelum mampu

mendapatkan nutrisi dari lingkungan tumbuhnya (Anderson and Garlinge 2000).

Hama utama pada tahap  ini adalah tikus dan burung yang memakan biji (CIMMYT

2014).

Tahap setelah imbibisi adalah tahap  perkecambahan biji yang masih berada

dalam tanah. Bagian pertama muncul yang dari biji berkecambah adalah radikula

(radicle), akan tumbuh pertama, kemudian diikuti oleh koleoptil (coleoptiles)

(Gambar 15a). Pada umumnya koleoptil akan muncul ke permukaan tanah

dalam waktu 1-2 hari, bergantung pada kedalaman penanaman biji dan kondisi

lingkungan. Munculnya koleoptil ke permukaan tanah disebut seed emergence.

Kecambah muncul pada permukaan tanah 5-7 hari bila kondisi lingkungan

kurang mendukung dan ditanam terlalu dalam. Kecambah yang tumbuh 4-5

hari umumnya kurang toleran cekaman kekeringan (Paulsen 1997, Anderson

and Garlinge 2000, Australian Government 2008, Nur et al. 2010).

tahap  Pertumbuhan Kecambah (Seedling Growth)

Setelah koleoptil muncul ke permukaan tanah maka pertumbuhannya akan

terhenti dan dari ujung koleoptil akan muncul daun pertama yang tumbuh dari

titik tumbuh (growing point) yang masih berada di bawah permukaan tanah

(Gambar 16a). Koleoptil berfungsi melindungi daun pertama selama proses

menembus permukaan tanah. tahap  pertumbuhan kecambah berlangsung

hingga terbentuk 5-9 buah daun, bergantung pada varietas dan kondisi

lingkungan (Gambar 16b) (Tabel 2). Varietas berumur dalam memiliki daun

yang lebih banyak. Sebagai contoh, gandum musim dingin yang berumur dalam

memiliki 11-15 daun. Pada tahap  ini penyiangan sangat penting karena persaingan

dengan gulma masih tinggi dan titik tumbuh masih di bawah permukaan tanah

(Paulsen 1997, Simmons et al. 1995, Acevedo et al. 2002, Anderson and Garlinge

2000, Australian Government 2008, CIMMYT 2014)

tahap  Pertumbuhan Anakan (Tillering)

Anakan adalah tunas yang tumbuh dari tunas buku (nodal bud) pada batang

utama. Pada tahap  ini titik tumbuh juga masih di bawah permukaan tanah.

Pertumbuhan anakan erat kaitanya dengan laju pertumbuhan daun. Anakan

pertama tumbuh pada filokron pertama, yaitu di antara koleoptil dan daun

pertama (Gambar 17), pada saat tanaman berumur kurang lebih 30 HST (hari

setelah tanam). Filokron (phyllochronus) merupakan jarak antara daun dan

daun berikutnya. Jumlah anakan bergantung pada varietas dan kondisi

lingkungan tumbuh. Pertumbuhan daun pada anakan memiliki pola yang sama

dengan batang utama. Anakan yang tumbuh mendekati tahap  pembungaan akan

mati (scenescence) terlebih dahulu. Anakan sangat penting bagi tanaman

gandum sebagai kompensasi bila jarak tanam terlalu lebar atau bila batang

utama gagal berkembang akibat cekaman lingkungan, baik biotik maupun

abiotik. Namun cekaman kekeringan atau suhu yang rendah pada tahap  ini akan

menurunkan jumlah anakan. Pada tahap  ini penyiangan dan pemupukan

diperlukan untuk pertumbuhan optimal, terutama pupuk N (Paulsen 1997,

Simmons et al. 1995, Anderson and Garlinge 2000, Australian Government 2008,

Nur et al. 2010, CIMMYT 2014).

tahap  Perpanjangan Batang (Stem elongation/Jointing)

tahap  perpanjangan batang merupakan proses memanjangnya ruas-ruas pada

batang gandum. tahap  ini berkaitan dengan laju pertumbuhan daun, anakan,

akar dan pembungaan. tahap  ini dimulai pada saat jumlah anakan sudah cukup

dan primordial bunga sudah berkembang sempurna, dimana benang sari sudah

tumbuh dan spikelet terakhir (terminal spikelet) juga sudah terbentuk, meski

dalam ukuran yang masih sangat kecil tersimpan pada titik tumbuh (Gambar

18 dan 19). Spikelet terakhir terbentuk pada saat tanaman memiliki 7-12 daun.

Pada tahap  ini umumnya batang utama telah memiliki setidaknya lima daun. tahap 

pemanjangan batang akan berakhir pada saat daun bendera benar-benar

terbuka, yang ditandai oleh terlihatnya ligule daun bendera (Tabel 4), namun

pertambahan tinggi tanaman masih terus berlangsung hingga tanaman

memasuki tahap  antesis (anthesis) (Gambar 20). Bakal malai tumbuh sebelum

daun bendera muncul, hingga 10 hari setelah antesis. Pada saat daun bendera

belum muncul, pertumbuhan malai lambat. Pada saat ligula daun bendera

muncul, pertumbuhan sangat cepat (Paulsen 1997, Simmons et al. 1995,

Anderson and Garlinge 2000, Acevedo et al. 2002, Australian Government 2008).

Pertumbuhan batang mendorong titik tumbuh ke atas permukaan tanah.

Ruas yang pertama kali memanjang adalah ruas ke-4 dari bawah (Gambar 21).

Pada saat ruas ini memanjang hingga 50% dari ukuran panjangnya, maka ruas

di atasnya mulai memanjang (Gambar 22), begitu seterusnya hingga ruas terakhir

(peduncle), yang membawa malai. Peduncle merupakan ruas yang paling

panjang pada tanaman gandum. Panjang/tinggi tanaman gandum beragam

dari 30-150 cm, bergantung pada varietas dan lingkungan tumbuh. Tinggi

tanaman lebih disebabkan oleh ukuran ruas dibandingkan  jumlah buku. Tanaman

gandum berbatang pendek umumnya lebih toleran rebah. Pada tahap  ini hara

dan air yang cukup sangat penting karena jumlah spikelet dan floret mulai

berkembang dan merupakan tahap  pertumbuhan yang paling cepat, begitu juga

laju penyerapan unsur hara yang sangat tinggi, sehingga kekurangan hara dan

cekaman lingkungan akan menurunkan hasil, terutama hara N dan air (Paulsen

1997, Simmons et al. 1995, Anderson and Garlinge 2000, Acevedo et al. 2002,

Australian Government 2008, CIMMYT 2014).

tahap  Bunting (Booting)

tahap  bunting tanaman gandum merupakan awal dari tahap  reproduktif meskipun

sebenarnya telah dimulai sebelum tanaman memasuki tahap  pemanjangan

batang. tahap  ini ditandai oleh pemanjangan pelepah daun bendera dan diakhiri

oleh munculnya buluh (Gambar 23) (Tabel 5). Pertumbuhan malai pada pelepah

daun mulai cepat pada saat ligula daun bendera terlihat. Pelepah daun bendera

semakin membengkak, akibat dorongan pertumbuhan malai di dalamnya. Pada

tahap  ini cekaman kekeringan, suhu udara yang rendah, dan penyinaran yang

terlalu tinggi atau terlalu rendah berpengaruh terhadap jumlah malai pada saat

panen, karena pertumbuhan bunga fertile dimulai pada tahap  ini. Suhu udara

yang terlalu rendah atau terlalu tinggi memicu  banyak bunga tunggal

(floret) yang steril (Simmons et al. 1995, Warrington et al. 1977, Anderson and

Garlinge 2000, Acevedo et al. 2002, CIMMYT 2014).

tahap  Pembungaan (Infloresence Emergence/Heading)

tahap  pembungaan tanaman gandum diawali oleh munculnya malai dari dalam

pelepah daun bendera (Tabel 6) (Gambar 24). Umur berbunga gandum berbeda

dengan jagung. Pada jagung, umur berbunga ditentukan jika 50% kotak sari

pada poros utama malai telah pecah. Pada gandum, sorgum, padi, oat barley

dan rye, umur berbunga adalah jika malai telah 50% keluar dari dalam pelepah

daun bendera. Pada tahap  ini pertumbuhan malai dalam pelepah daun bendera

masih terus berlangsung dan semakin cepat, hingga mendekati antesis. Proses

perpanjangan ruas terakhir (peduncle) juga masih terus berlangsung. Di dalam

malai, bunga tunggal juga terus berkembang, beberapa bunga tunggal akan

degenerasi/luruh/aborsi akibat persaingan nutrisi antarbunga tunggal (Gambar

25). Bunga yang mengalami degenerasi ada yang luruh/aborsi, atau akan menjadi

bunga abnormal. Umumnya bunga abnormal masih memiliki anter tetapi bakal

bijinya tidak berkembang. Bunga yang mengalami degenerasi umumnya bunga

tunggal yang berada paling jauh dari tangkai malai utama, seperti bunga tunggal

yang berada paling ujung (terminal spikelet/floret) dan bunga tunggal yang

berada pada pangkal tangkai utama (Gambar 26). Munculnya malai pada batang

utama umumnya lebih awal dibanding anakan. tahap  ini rentan terhadap

kekurangan air. Umur berbunga gandum yang ditanam pada ketinggian di atas

1.000 mdpl antara berkisar 43-65 HST, sedangkan di dataran rendah ≤ 500 mdpl

berkisar antara 43-65 HST (Paulsen 1997, Simmons et al. 1995, Acevedo et al.

2002, Nur et al. 2010, Wirawan et al. 2013, Wahyu et al. 2013, CIMMYT 2014).

tahap  Antesis (Anthesis)

tahap  antesis merupakan tahap  pecahnya kotak sari (anther) dan tersebarnya serbuk

sari keluar kotak sari. Bunga gandum termasuk klestogami, yaitu tanaman

menyerbuk sendiri (self pollination), di Maros Sulawesi Selatan, kotak sari telah

pecah sebelum keluar dari sekam. Pada saat kotak sari keluar dari sekam (lemma

dan palea) merupakan pertanda proses penyerbukan sudah terjadi, 5-7% serbuk

sari sudah tersebar di dalam sekam. Kotak sari yang keluar dari sekam berwarna

kuning hingga putih (de Vreis 1971, Allan 1980, Paulsen 1997, Simmons et al. 1995,

Anderson and Garlinge 2000, Acevedo et al. 2002, Australian Government 2008).

tahap  antesis diawali dengan pecahnya sebuk sari dan diakhiri munculnya

kotak sari di seluruh bagian malai (Gambar 27) (Tabel 7). Kotak sari yang pertama

pecah adalah kotak sari pada bunga tunggal (floret) yang terletak pada 1/2

bagian tengah malai, kemudian bagian atas malai dan terakhir adalah bunga

tunggal yang terletak pada bagian paling bawah malai. Proses antesis dari awal

hingga malai 100% antesis memerlukan waktu 3-5 hari. Bunga akan mekar setiap

waktu pada siang hari, namun kebanyakan terjadi pada pagi hari dan hanya

sedikit yang mekar pada siang hari, bergantung pada varietas dan kondisi

lingkungan. Bunga tunggal gandum akan mekar hanya dalam waktu 8-60 menit.

Putik (stigma) akan terus reseptif (receptive) hingga 13 hari setelah antesis,

namun yang paling reseptif adalah 0-3 hari setelah antesis. Viabilitas serbuk sari

di udara bebas kurang dari 30 menit (Percival 1921, de Vreis 1971, Allan 1980,

Paulsen 1997, Simmons et al. 1995, Anderson and Garlinge 2000, Acevedo et al.

2002, Australian Government 2008).

Peluang gandum untuk menyerbuk silang adalah ± 10%, bergantung pada

kepadatan populasi dan kondisi lingkungan. Pada kondisi cuaca yang kering

dan hangat, peluang menyerbuk silang 3,7-9,7%. Pada kondisi kelembaban

udara yang tinggi, peluang menyerbuk silangnya 0,1% dan pada musim dingin

0,1-5,6%. Lebih dari 90% serbuk sari gandum jatuh pada radius 3 m dari tanaman

(Acevedo et al. 2002, Nevo et al. 2002, Australian Government 2008). Cekaman

kekurangan air 7 hari menjelang dan saat antesis dapat menurunkan hasil biji

per malai (Wardlaw 1971).

tahap  Masak Susu (Milk development)

Setelah terjadi proses penyerbukan maka proses pembuahan akan segera

dimulai, diawali dengan perkecambahan serbuk sari di atas putik, proses ini

terjadi hanya beberapa menit setelah serbuk sari mendarat di atas permukaan

putik yang reseptif. Serbuk sari yang berkecambah akan membentuk tabung

sari (pollen tube). Tabung sari tumbuh 1-2 jam setelah penyerbukan. Proses

selanjutnya adalah pembuahan yang terjadi 30-40 jam setelah penyerbukan.

(Percival 1921, de Vreis 1971, Australian Government 2008).

Setelah terjadi proses pembuahan maka endosperm (bakal biji/kernel) dan

embrio pada bakal biji segera berkembang. Laju pertumbuhan biji dan embrio

bergantung pada varietas dan lingkungan. Ukuran biji bertambah dengan cepat,

7-14 hari setelah penyerbukan ukuran biji sudah mencapai maksimum, tetapi

penimbunan pati belum maksimal, begitu pula pertumbuhan embrio. Ukuran

biji muda akan tetap hingga masak fisiologis (Gambar 28 dan 29). (Percival 1921,

Paulsen 1997, Simmons et al. 1995, Australian Government 2008, Wheat BP 2014).

Setelah ukuran endosperm mencapai maksimum, akumulasi pati dan

protein segera meningkat dengan cepat. Pada awal akumulasi pati dan protein,

endosperm masih berupa cairan, tahap  ini disebut tahap  masak susu. tahap  masak

susu diawali pada saat cairan endosperm masih berupa air hingga berupa cairan

yang menyerupai susu (Tabel 8) (Percival 1921, Paulsen 1997, Simmons et al.

1995, Australian Government 2008, Herbek and Lee 2009). Pada tahap  masak

susu ini, sekam dan biji masih berwarna hijau, embrio masih dapat dipisahkan

dengan mudah dari endosperm, dan jika ditekan biji akan mudah pecah dan

berisi cairan seperti susu (Gambar 30). tahap  paling awal dari tahap  masak susu

adalah tahap  masak air (water ripe), yaitu endosperm hanya berisi air. Pada tahap 

ini embrio masih sangat kecil, berada pada tahap  globular. tahap  masak air terjadi

4-10 hari setelah pembuahan. tahap  selanjutnya adalah masak susu awal (early

milk), yaitu cairan dalam endosperm tampak seperti susu. Hal ini terjadi karena

butiran pati telah terbentuk. Pada tahap  ini ukuran embrio bertambah tapi masih

kecil. Peningkatan kandungan pati memicu  kekentalan cairan dalam

endosperm bertambah, pada 11-16 hari setelah pembuahan biji memasuki tahap 

masak susu pertengahan (medium milk). Pada tahap  ini embrio tumbuh dengan

cepat. Pada hari ke-16, biji memasuki tahap  masak susu akhir (late milk), pada

tahap  cairan seperti susu yang kental, embrio telah terbentuk sempurna begitu

pula dengan skutelum (Percival 1921, Paulsen 1997, Simmons et al. 1995,

Australian Government 2008, Herbek and Lee 2009).

tahap  Masak Adonan (Dough stage)

tahap  masak adonan merupakan tahap  akumulasi pati pada endosperm meningkat

dengan sangat cepat. Cairan dalam endosperm biji semakin mengental jika

ditekan sehingga seperti adonan kue. Oleh karena itu, tahap  ini disebut sebagai

tahap  masak adonan. Pada tahap  ini, sekam dan biji akan mulai berubah warna

menjadi kekuningan atau pucat (Gambar 31) (Tabel 9). tahap  masak adonan

diawali dengan tahap  awal masak adonan (early dough) (Gambar 32a). Pada tahap 

ini, akumulasi kandungan air masih banyak tetapi sudah mulai mengental. tahap 

selanjutnya adalah tahap  masak adonan lunak (soft dough) (Gambar 32b). Pada

tahap  ini, endosperm terasa lembut tetapi kering karena kandungan air sudah

turun. Akumulasi bahan kering biji sebagian besar sudah tercapai. Embrio sudah

hampir mendekati ukuran maksimum. tahap  masak adonan terjadi antara 17-21

hari setelah penyerbukan. tahap  terakhir dari tahap  ini adalah masak adonan keras

(hard dough) (Gambar 32c). Pada tahap  ini, endosperm sudah keras jika ditekan

dengan jari, biji sudah tidak bisa pecah tetapi meninggalkan bekas kuku (dented).

Kandungan air pada endosperm berkisar antara 30-40%. Bobot kering kernel

sudah mencapai masimum. tahap  ini terjadi pada 21-30 hari setelah penyerbukan.

Pada tahap  masak adonan, tanaman rentan terhadap rebah (Percival 1921, Paulsen

1997, Simmons et al. 1995, Australian Government 2008, Herbek and Lee 2009).

tahap  Pemasakan Biji (Ripening)

tahap  pemasakan gandum terjadi saat biji berumur 30-40 hari setelah

penyerbukan, bergantung pada varietas dan kondisi lingkungan. Umur masak

fisiologis gandum yang ditanam di dataran tinggi ≥1000 mdpl berkisar antara

94-105 HST, sedangkan yang ditanam pada ketinggian ≤ 500 mdpl lebih cepat,

73-93 HST. Pada tahap  ini tanaman mulai mengering, warna biji berubah semakin

kuning tua/cokelat/merah, bergantung pada varietas (Tabel 10). Biji pada tahap 

ini terasa keras saat ditekan dengan kuku, dan sulit pecah (Gambar 33).

Kandungan air biji akan terus turun, hingga saat masak fisiologis kandungan air

biji 13-12%, dan tanaman siap dipanen. Memasuki umur panen, biji gandum

yang kering adakalanya tampak keluar dari sekam, bahkan pada varietas yang

mudah rontok, biji akan rontok di lapang bila kondisi sangat kering. Namun bila

kondisi udara lembab, biji yang sudah masuk masa panen akan tumbuh di

malai (Gambar 34). Biji gandum sebaiknya dipanen pada kadar air biji kurang

dari 20%, untuk mencegah kerusakan biji (Percival 1921, Paulsen 1997, Simmons

et al. 1995, Australian Government 2008, Herbek and Lee 2009, Nur et al. 2010,

Wirawan et al. 2013, Wahyu et al. 2013).

Gandum (Triticum tcc.) merupakan tanaman serealia penting ketiga di dunia

setelah padi dan jagung. Tanaman C3 ini dapat beradaptasi baik pada daerah

dingin. Suhu optimum untuk pertumbuhan gandum berkisar antara 20-25°C,

sedangkan suhu tanah minimum yang dibutuhkan adalah 2-4°C. Secara

agronomis, gandum di negara kita  dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik

pada lokasi dengan ketinggian > 1.000 di atas permukaan laut (dpl), atau dataran

rendah dengan sifat  lahan beriklim kering dan suhu < 25°C seperti di

sebagian wilayah NTT (Balitsereal 2012). Potensi lahan untuk pengembangan

gandum di negara kita  cukup besar, khususnya pada lahan dataran tinggi, untuk

memutus siklus penyebaran hama penyakit tanaman hortikultura seperti

kentang atau tomat. Pada wilayah ini  gandum dapat tumbuh baik bila

penanamannya disesuaikan dengan kondisi kelembaban dan curah hujan.

Kebutuhan air bagi tanaman gandum untuk berproduksi optimal berkisar

antara 450-650 mm, bergantung pada iklim dan lama pertumbuhan tanaman

(FAO 2001). Di Asia, khususnya Asia Selatan, kebutuhan air bagi tanaman gandum

cenderung lebih sedikit, berkisar antara 400-450 mm (Ministry of Agriculture,

India 2014). Hal ini disebabkan oleh umur tanaman yang relatif lebih pendek. Di

negara kita  dengan kondisi iklim yang lembab dan suhu tinggi, tanaman gandum

dapat dipanen pada umur 85-115 hari, bergantung pada varietas dan suhu

lingkungan tumbuh (Aqil dan Rapar 2013). Ketepatan ketersediaan air pada

stadia pertumbuhan berpengaruh terhadap produksi gandum. Hasil optimal

akan tercapai apabila tanaman mendapat pengairan pada tahap  pembentukan

rumpun, pembungaan, dan pengisian bulir. Oleh karena itu diperlukan teknologi

pengelolaan air yang tepat sesuai kebutuhan tanaman gandum.

Pengelolaan air perlu disesuaikan dengan sumber daya fisik alam (tanah,

iklim, sumber air) dan biologi dengan memanfaatkan berbagai disiplin ilmu

untuk membawa air ke perakaran tanaman sehingga mampu meningkatkan

produksi (Nobe and Sampath 1986). Sasaran dari pengelolaan air adalah

tercapainya empat tujuan pokok, yaitu: (1) efisiensi pemakaian  air dan produksi

tanaman yang tinggi; (2) efisiensi biaya pemakaian  air; (3) pemerataan

pemakaian  air yang terbatas, baik dari segi waktu maupun jumlah; dan (4)

keberlanjutan sistem pemakaian  sumber daya air. Dalam hubungannya

dengan pengelolaan air untuk tanaman gandum yang banyak dibudidayakan

di dataran tinggi, pengelolaan agroklimat penting untuk diperhatikan. Tulisan

ini membahas pengelolaan air untuk tanaman gandum yang mencakup

sifat  wilayah dan pola tanam, kebutuhan air tanaman, hubungan tingkat

pemberian air dengan tingkat hasil, sistem perakaran dan metode pemberian

air bagi tanaman.

sifat  WILAYAH DAN POLA TANAM GANDUM

DI negara kita 

Pertanaman gandum di negara kita  umumnya dijumpai pada wilayah dataran

tinggi (> 1.000 m dpl) atau pada dataran rendah dengan suhu dan kelembaban

yang rendah (<25o

C). Faktor kelembaban juga penting dalam budi daya gandum

untuk menekan perkembangan penyakit/jamur. Gandum juga tidak sesuai

ditanam pada wilayah dengan curah hujan tinggi. Curah hujan optimum untuk

pertumbuhan gandum berkisar antara 350-1.250 mm. Gandum umumnya

tumbuh baik pada tanah Andosol, Regosol, Latosol dan Alluvial dengan pH 6-7.

Tanah yang baik untuk pertumbuhan gandum adalah bertekstur sedang/

medium. Tanah gambut atau tanah dengan kandungan S, Mg atau Fe yang

tinggi kurang sesuai untuk budi daya gandum. Wilayah penghasil gandum di

negara kita  di antaranya Pengalengan, Dieng, Tengger, Karanganyar, Kopeng

Salaran, Piji Salatiga Jawa Tengah, Malino, Enrekang dan Bantaeng Sulawesi

Selatan, Tomohon Sulawesi Utara, Napu Sulawesi Tengah, Merauke Papua, dan

NTT (Balitsereal 2013).

sifat  lahan yang sesuai untuk tanaman gandum dapat dilihat pada

Tabel 1. Parameter yang digunakan dalam menilai kesesuaian lahan meliputi

temperatur, curah hujan, kelembaban udara, drainase, tekstur, bahan kasar,

kedalaman tanah, ketebalan gambut, kapasitas tukar kation liat, kejenuhan basa,

pH H2O, C-organik, salinitas, alkalinitas, kedalaman bahan sulfidik, lereng,

bahaya erosi, dan genangan.

Berdasarkan sifat  kualitas lahan yang ditunjukkan pada Tabel 1,

kelas kesesuaian lahan untuk tanaman gandum dibedakan menjadi S1 (sangat

sesuai), yaitu apabila lahan tidak mempunyai faktor pembatas yang berarti atau

faktor pembatas bersifat minor dan tidak akan mereduksi produktvitas lahan

secara nyata; S2 (cukup sesuai), yaitu lahan dengan faktor pembatas yang

mempengaruhi produktivitas tanaman secara nyata dan memerlukan tambahan

masukkan atau input; S3 (sesuai marjinal), yaitu lahan dengan faktor pembatas

yang berat yang nyata mempengaruhi produktivitas. Faktor pembatas

pemakaian  lahan kelas S2 dapat diatasi oleh pelaku pertanian atau petani,

sedangkan lahan kelas S3 memerlukan tambahan input yang relatif lebih banyak

dibandingkan dengan kelas S2. Lahan kelas N tidak sesuai untuk budi daya

gandum karena memiliki faktor pembatas yang lebih berat (Djaenudin et al.

2003).

Pengembangan gandum di negara kita  saat ini masih menghadapi sejumlah

kendala, terutama terbatasnya luas lahan untuk pengembangan dan kompetisi

dengan tanaman hortikultura seperti kentang atau tomat. Farid (2006)

menyatakan bahwa terbatasnya luas lahan di dataran tinggi yang banyak

ditanami dengan komoditas hortikultura yang mempunyai nilai ekonomis tinggi

juga berpengaruh terhadap pengembangan gandum di negara kita , sehingga

diperlukan varietas gandum yang dapat beradaptasi di dataran rendah (< 400

m dpl). Kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan gandum di dataran

rendah adalah cekaman lingkungan, khususnya suhu tinggi.

Gandum dapat dibudidayakan secara monokultur atau pergiliran dengan

tanaman hortikultura untuk memutus siklus hama penyakit. Berdasarkan

peluang dan kejadian hujan, gandum dapat dibudidayakan dengan pola rotasi

sebagai berikut:

Dataran tinggi (>1.000 m dpl)

Kentang – gandum – tomat

Kentang – wortel – gandum

Kentang – gandum – bera

Dataran menengah (600-800 m dpl)

Gandum – gandum – wortel

Tomat – gandum – bera

Dataran rendah (suhu 20-25o

C)

Padi – gandum – bera

Hortikultura – gandum – bera

Padi – gandum – hortikultura

KEBUTUHAN AIR TANAMAN

Pola curah hujan secara umum digunakan sebagai acuan dalam menentukan

kecukupan air bagi tanaman gandum. Pola hujan juga dijadikan acuan dalam

perencanaan pengairan tanaman. Dalam kaitannya dengan perhitungan

matematis kecukupan air tanaman, parameter yang perlu mendapat perhatian

adalah evapotranspirasi.

Evapotranspirasi adalah kombinasi proses kehilangan air dari suatu lahan

melalui evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah proses dimana air diubah

menjadi uap air dan selanjutnya uap air dipindahkan dari permukaan bidang

penguapan ke atmosfer. Transpirasi adalah vaporisasi dalam jaringan tanaman

dan selanjutnya uap air dipindahkan dari permukaan tanaman ke atmosfer

(vapor removal). Pada transpirasi, vaporisasi terjadi terutama di ruang antarsel

daun dan selanjutnya uap air melalui stomata akan lepas ke atmosfer (Allen et

al. 1998). Evapotranspirasi tanaman dapat dikelompokkan menjadi dua bagian,

yaitu evapotranspirasi potensial (ETP) dan evapotranspirasi aktual (ETA).

ETP merupakan jumlah air yang ditranspirasikan dalam satuan unit waktu

oleh tanaman yang menutupi tanah secara keseluruhan dengan ketinggian

seragam, tidak pernah kekurangan air, dan tanaman tidak terserang hama

penyakit. Dengan kata lain, ETP dapat diinterpretasikan sebagai kehilangan air

tanaman yang diakibatkan oleh faktor fisiologis dan klimatologis. Penentuan

nilai kebutuhan air tanaman (evapotranspirasi) sejauh ini masih berdasarkan

pada persamaan empiris yang telah banyak dikembangkan. Di antara

persamaan-persamaan empiris yang umum digunakan adalah metode Blaney￾Criddledan, sedangkan pemakaian  langsung di lapang umumnya

menggunakan peralatan untuk mengamati perubahan air tanah. ETP dapat

dihitung secara empiris dengan persamaan Penman (Doorenbos and Pruitt

1984) sebagai berikut:

ETP = C (Δ/(Δ + γ) (Rn – G) + γ/ (Δ + γ) 2.7 Wf (ez

o

 – ez

))

Dimana:

C = faktor koreksi

Δ = pertambahan tekanan uap jenuh

γ = konstanta psikometrik

Rn = radiasi matahari bersih (mm/hari)

G = fluks panas laten tanah (untuk periode harian = 0)

Wf = fungsi kecepatan angin ( 1 + 0,864 u )

(e z - ez ) = defisit tekanan uap (mbar)

(eo

) = tekanan uap jenuh ( mbar)

() = tekanan uap aktual (mbar)

ETA merupakan tebal air yang dibutuhkan untuk mengganti sejumlah air

yang hilang melalui evapotranspirasi pada tanaman yang sehat. Nilai ETA adalah

nilai kebutuhan air yang harus diberikan ke tanaman, atau merupakan dasar

dalam penentuan kebutuhan air bagi tanaman di lapang dengan persamaan

empiris:

ETA = ETP x Kc

Dimana:

ETA = evapotranspirasi aktual (mm)

ETP = evapotranspirasi potensial (mm)

Kc = koefisien tanaman

Koefisien tanaman (Kc) menggambarkan laju kehilangan air secara drastis

pada tahap -tahap  pertumbuhan tanaman dan keseimbangan komponen￾komponen energi yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman (FAO 2001).

Gambar 1 memperlihatkan tahapan pertumbuhan tanaman gandum dan

koefisien tanaman yang digunakan untuk mengatur pemberian air. Pada awal

pertumbuhan Kc tanaman gandum masih rendah (0,4) sehingga kebutuhan

airnya juga relatif kecil. Namun seiring dengan pertumbuhan, konsumsi air untuk

kegiatan metabolisme tanaman menjadi meningkat dan mencapai puncaknya

pada tahap  pembungaan sampai pengisian biji yang ditunjukkan oleh nilai Kc

yang tinggi dan deplesi (evaporasi) air yang juga tinggi.

Penentuan ETA di lapang dapat menggunakan lisimeter, yaitu tangki yang

diisi dengan tanah, ditanami dengan tanaman tertentu, dan diletakkan pada

lahan terbuka. pemakaian  tangki evaporasi ini sangat praktis karena hanya

satu parameter saja yang diukur. Parameter ini  selanjutnya digabungkan

dengan informasi kebutuhan air tiap musim, umur tanaman gandum, dan luas

lisimeter sehingga kebutuhan air harian atau dekade dapat dihitung dengan

mudah (Doorenbos and Pruitt 1984).

KETERSEDIAAN AIR DAN HUBUNGANNYA DENGAN

HASIL GANDUM

Tanaman gandum dapat tumbuh dengan baik apabila ketersediaan air baik

dalam bentuk hujan maupun irigasi, terjaga selama pertumbuhan berlangsung.

Selain itu faktor ketepatan pemberian air yang sesuai dengan tahap  pertumbuhan

tanaman gandum juga menentukan tingkat produksi tanaman. Pada tanaman

gandum, periode pertumbuhan tanaman sesuai dengan tingkat kebutuhan

airnya dibagi menjadi lima tahap , yaitu tahap  pertumbuhan awal, tahap  vegetatif,

tahap  pembungaan, tahap  pengisian malai, dan tahap  pematangan. tahap 

pertumbuhan dan jumlah hari tanaman gandum disajikan pada Tabel 3 dan

Gambar 2.

Setelah melalui tahap  pertumbuhan awal (mulai saat tanam sampai menjelang

tahap  vegetatif), anakan gandum mulai tumbuh dari axils tunas daun utama.

Potensi jumlah anakan bervariasi dengan genotipe, khususnya di antara jenis

berbunga. Gandum musim dingin (spring wheat) memiliki jumlah anakan yang

lebih besar. Longnecker et al. (1993) menyatakan bahwa anakan terbentuk

pada masa vegetatif awal dan vegetatif akhir, faktor genetik dan lingkungan

sangat berperan dalam proses ini . Selain itu, jumlah anakan produktif

juga dipengaruhi oleh populasi/kerapatan tanaman.

Hubungan tingkat penurunan hasil gandum terhadap defisit

evapotranspirasi relatif selama periode pertumbuhan tanaman disajikan pada

Gambar 4. Table 3 dan Gambar 4 menunjukkan bahwa lama waktu tumbuh

tanaman sampai panen bervariasi antara 100-140 hari. tahap  vegetatif sampai

menjelang pembungaan dan tahap  pengisian bulir sampai menjelang pemasakan

membutuhkan waktu yang paling lama, berkisar antara 60-70 hari. Hasil biji

juga dipengaruhi oleh lama waktu dan intensitas defisit air serta tahap 

pertumbuhan dimana defisit air terjadi. Tanaman gandum musim semi lebih

sensitif terhadap kekurangan air dibandingkan dengan gandum musim dingin.

Hubungan antara tingkat penurunan hasil relatif (1-Ya/Ym) dengan defisit

evapotranspirasi relatif tanaman gandum selama pertumbuhan disajikan pada

Gambar 3. Tanaman gandum lebih toleran terhadap kekurangan air pada tahap 

vegetatif akhir (tahap  1) dan tahap  pemasakan dibandingkan dengan tahap  lainnya.

tahap  pembentukan anakan dan pembungaan serta pertumbuhan awal adalah

tahap  yang paling kritis dan kekurangan air pada tahap  ini akan menimbulkan

kehilangan hasil yang paling tinggi, mencapai 40%.

Kekurangan air pada tahap  pembentukan anakan dan pembungaan

memicu  pembentukan pollen (serbuk sari) terganggu sehingga jumlah

anakan berkurang. Selain pembentukan anakan terganggu, kekurangan air pada

tahap  pembentukan rumpun dan pembungaan juga menurunkan jumlah

rumpun per tanaman, panjang malai, dan jumlah biji per malai. Ottman et al.

(2012) menyatakan bahwa tanaman yang stres kekurangan air pada tahap 

penyerbukan mengganggu aktivitas penyerbukan dan mengurangi jumlah biji.

Kekeringan juga mengganggu perkembangan akar bahkan memicu 

tanaman menjadi mati. Selain faktor kekurangan air, kondisi cuaca panas yang

disertai angin kering membuat biji menjadi kusut sehingga kualitasnya rendah.

Yang et al. (2000) serta Zhang dan Yang (2004) melaporkan bahwa defisit

lengas tanah pada tahap  pengisian biji memicu  percepatan penuaan daun

tanaman dan periode pengisian biji menjadi lebih cepat sekitar 10 hari. Hal ini

berdampak kepada percepatan laju pengisian biji dan meningkatnya mobilisasi

cadangan karbohidrat yang berdampak pada penurunan hasil.

Pengaruh kekurangan air pada tahap  pertumbuhan awal terhadap hasil biji

dan biomas gandum juga banyak dilaporkan. Kekurangan air pada tahap  ini

berpengaruh terhadap akumulasi biomas gandum akibat rendah/menurunnya

indeks luas daun dan efisiensi pemakaian  radiasi matahari (Jamieson et al.

1998). Kiniry et al. (1989) melaporkan bahwa intersepsi radiasi matahari

berkorelasi dengan akumulasi bobot kering tanaman gandum.

PENYERAPAN AIR OLEH AKAR TANAMAN GANDUM

Tanaman gandum pada awalnya mempunyai akar primer dan kemudian

berkembang menjadi akar serabut. Akar-akar ini  selanjutnya berkembang

dari cabang yang letaknya di sekitar permukaan tanah. Kedalaman dan

kerapatan akar dipengaruhi oleh air, nutrisi, dan ketersediaan oksigen dalam

tanah. Akar tanaman gandum akan berkembang rata-rata sampai 90 cm dan

pada kondisi tertentu mencapai 120 cm. Radius sebaran akar berkisar antara

0,15-0,25 ke semua arah (FAO 2001).

Pola penyerapan dan pemakaian  air untuk mendukung pertumbuhan

tanaman dipengaruhi oleh kerapatan akar. Secara umum 50-60% dari total air

diserap akar pada kedalaman 30 cm, sementara 20-25% pada kedalaman akar

30-60 cm, dan 10-15 % sisanya pada kedalaman 60-90 cm. Berdasarkan pola

penyerapan air ini  maka pemberian air/irigasi pada tanaman gandum

hendaknya mempertimbangkan pola penyerapan air oleh akar tanaman.

Pengaruh pemberian air dalam jumlah terbatas (limited irrigation) terhadap

pola pembentukan akar dan hasil tanaman gandum telah banyak dilaporkan.

Singh et al. (1991) melaporkan bahwa periode sensitif tanaman terhadap

kecukupan air bervariasi menurut tahapan pertumbuhan tanaman, variabilitas/

keragaman wilayah dan praktek budi daya petani. Pada wilayah subtropis,

respon tanaman gandum terhadap defisit irigasi sangat tinggi pada tahap 

pemanjangan batang sampai tahap  bunting (Zhang and Oweis 1999).

PENGARUH SUHU/PANAS TERHADAP HASIL GANDUM

Suhu merupakan salah satu faktor pendukung keberhasilan budi daya gandum.

Suhu yang tinggi berdampak pada penurunan hasil akibat terjadinya bulir hampa

(biji tidak terbentuk), memendeknya durasi pembentukan dan pengisian biji,

serta terhambatnya asimilasi sukrosa dalam biji. Asana dan Williams (1965)

dalam penelitiannya pada ruang terkontrol dengan suhu 25-35o

C mendapatkan

bobot biji gandum menurun 16% untuk setiap kenaikan suhu 5oC. Ini berarti

apabila terjadi kenaikan suhu 10

C terjadi penurunan hasil biji sampai 8%,

bertambahnya bulir hampa 5-6%, dan mengecilnya ukuran biji 3-4%. Suhu

lingkungan yang tinggi menghambat proses fisiologi dan biokimia tanaman,

diantaranya terganggunya suplai bahan asimilasi ke biji sehingga berdampak

pada menurunnya akumulasi bobot kering tanaman gandum (Reynolds et al.

2001).

Di antara tahap  pertumbuhan tanaman gandum, cekaman suhu tinggi pada

tahap  antesis paling besar pengaruhnya terhadap hasil biji karena mempengaruhi

proses penyerbukan dan pengisian biji. Penurunan bobot biji/bulir akibat

pengaruh stres panas berkaitan erat dengan pengaruh suhu terhadap laju dan

lama waktu perkembangan biji/bulir. Peningkatan suhu dari 15/10o

C menjadi

21/16o

C akan mempercepat waktu pengisian biji dari 60 hari menjadi 36 hari

dan laju pertumbuhan biji lebih lebih cepat dari 0,73 mg/biji/hari menjadi 1,49

mg/biji/hari. Peningkatan suhu yang lebih tinggi dari 21/16oC menjadi 30/25oC

akan mempercepat waktu pengisian biji dari 36 hari menjadi 22 hari dan laju

pertumbuhan biji meningkat dari 1,49 mg/biji/hari menjadi 1,51 mg/biji/hari (FAO

2001).

Suhu tinggi juga berpotensi mengganggu sistem perakaran tanaman

gandum karena menimbulkan efek transpiration cooling. Efek ini kemudian

berpengaruh terhadap stres panas sehingga mempengaruhi evaporasi dan

suplai air dari tanah sampai ke daun tanaman gandum. Panas yang tinggi

memicu  mekanisme pergerakan air dari akar tanaman terganggu.

Remobilisasi asimilat pada tanaman gandum terjadi setelah antesis dimana

asimilat yang bersumber dari akar menjadi salah satu sumber energi utama

untuk mendukung perkembangan tanaman (Hay and Walker 1989). Terdapat

kecenderungan penurunan kerapatan panjang akar dan bobot biomas akar

akibat meningkatnya suhu karena akar bagian bawah cenderung mengalami

percepatan senescence dan meningkatnya respirasi tanaman (Ferris et al.1989).

Cekaman suhu tinggi tidak hanya mengganggu proses fisiologi tanaman

tetapi juga komposisi fisiko kimia biji gandum. Matsuki et al. (2003) menyatakan

bahwa cekaman suhu tinggi mempengaruhi kandungan pati, struktur

amilopektin, ukuran dan jumlah granula pati serta sifat gelatinisasi pati gandum.

Peningkatan suhu pada tahap  pengisian biji gandum akan meningkatkan kadar

amilosa dan suhu gelatinisasi. Peningkatan suhu 15oC akan meningkatkan kadar

amilosa 1% dan suhu gelatinisasi 10,2%. Peningkatan suhu ini  juga

menurunkan bobot biji 28-49%.

METODE PEMBERIAN AIR BAGI TANAMAN GANDUM

Irigasi/pemberian air tanaman dilakukan untuk menjaga kondisi lengas tanah.

Kisaran nilai kadar lengas tanah antara kapasitas lapang dan titik layu permanen

merupakan air tersedia yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman (AW), dijadikan

indikator dalam menentukan jumlah dan waktu pemberian air. Kapasitas lapang

adalah kadar lengas tanah yang tertahan dalam tanah setelah mengalami proses

penjenuhan akibat hujan atau irigasi, yang berlangsung antara 2-3 hari setelah

hujan. Kondisi ini terjadi pada tekanan isap tanah mencapai -0,33 bar. Titik layu

permanen adalah jumlah air minimum di mana tanaman sudah mulai layu dan

tidak dapat tumbuh lagi walaupun diberi tambahan air (Een.wikipedia 2007).

Kondisi ini terjadi pada tekanan isap tanah mencapai -15 bar. Dalam prakteknya,

volume tiap satuan luas permukaan lengas tanah antara kapasitas lapang dan

Ÿc kadang-kadang disebut lengas tanah yang tersedia/siap dimanfaatkan oleh

tanaman (RAW).

Linsley dan Fransini (1986) membagi metode pemberian air bagi tanaman

ke dalam lima metode yaitu:

1. Model irigasi alur (furrow irrigation)

2. Model irigasi bawah permukaan (sub surface irrigation)

3. Model irigasi curah (sprinkler irrigation)

4. Model irigasi tetes (drip irrigation)

5. Model irigasi genangan (basin irrigation)

Di antara model ini , pemberian air dengan metode alur, irigasi tetes,

dan irigasi alur paling banyak diterapkan dalam budi daya gandum. Dengan

metode alur, air diberikan melalui alur-alur di sepanjang baris tanaman. Dengan

pemakaian  alur untuk mendistribusikan air, kebutuhan pembasahan hanya

sebagian dari permukaan sehingga mengurangi kehilangan air akibat

penguapan, mengurangi pelumpuran tanah berat, dan memungkinkan untuk

mengolah tanah lebih cepat setelah pemberian air. Model irigasi pancaran dan

irigasi tetes membutuhkan air yang lebih sedikit dibandingkan dengan irigasi

permukaan. Irigasi tetes menggunakan selang kecil yang akan mendistribusikan

air pada setiap rumpun tanaman. Irigasi sprinkler disebut juga sebagai overhead

irrigation karena pemberian air dilakukan dari bagian atas tanaman terpancar

menyerupai curah hujan (Ditjen Pengelolaan Lahan dan Air Departemen

Pertanian 2008).

Ottman et al. (2012) menetapkan lima aspek untuk menentukan waktu

pemberian air irigasi (irrigation timing), yaitu tekstur tanah, kedalaman akar,

irigasi pada tahap  germinasi biji, tahap  generative awal, serta irigasi pada tahap  soft

dough. Tekstur tanah berkaitan erat dengan kemampuan memegang air tanah.

Tanah bertekstur pasir membutuhkan air irigasi yang lebih sering dibandingkan

tanah bertekstur liat. Air tanah tersedia juga dipengaruhi oleh kedalaman akar

tanaman, dimana hampir 80-90% air tersedia diekstraksi dari akar tanaman

gandum. Irigasi juga diperlukan pada tahap  germinasi biji untuk memberikan

iklim mikro yang cukup untuk menunjang pertumbuhan biji. tahap  masak susu

dimana akumulasi pati telah mulai terbentuk di dalam biji juga membutuhkan

pemberian air irigasi. Irigasi yang tepat memungkinkan terjadinya akumulasi

bobot kering yang tinggi untuk menghasilkan bulir gandum yang besar dan

hasil panen tinggi (Hanson et al. 2004).

Kharrou et al. (2011) menyatakan bahwa dengan menggunakan sistem

irigasi alur, total air tersedia dalam zona perakaran akan meningkat seiring

dengan perkembangan tanaman dan akan mencapai maksimum pada

kedalaman akar 80 cm. El-Rahman (2009) dalam pengujian menggunakan sistem

irigasi tetes menunjukkan pemakaian  irigasi model tetes menghasilkan efisiensi

pemakaian  air yang tinggi, mencapai 1,5 kg per meter kubik air. pemakaian 

sistem irigasi tetes dapat meningkatkan hasil biji gandum sebesar 28%

dibandingkan dengan sistem irigasi genangan.

Wilayah yang hanya bergantung pada curah hujan untuk pertanaman

gandum dapat menerapkan teknologi konservasi air, diantaranya menggunakan

mulsa. Zhao (1996) menyatakan bahwa konservasi air tanah sangat berperan

dalam menunjang produksi tanaman, khususnya di wilayah semi arid. Mulsa

serasah mengurangi evaporasi air tanah, meningkatkan kandungan bahan

organik dalam tanah, dan memperbaiki kualitas tanah (Langdale et al. 1992). Li

dan Lan (1995) melaporkan bahwa pemakaian  mulsa plastik selain dapat

menjaga suhu tanah juga meningkatkan hasil biji gandum. pemakaian  mulsa

berbahan plastik film transparan dengan ketebalan 0,007-0,008 mm mampu

menekan laju evaporasi tanah sampai 30 hari setelah tanam. pemakaian  lebih

dari 30 hari tidak berpengaruh nyata terhadap produksi biji gandum (Li et al.

1999).

MODEL SIMULASI TANAMAN GANDUM

Model simulasi tanaman gandum merupakan salah satu cara untuk memahami

proses fisiologi tanaman dan memberikan rekomendasi output yang dihasilkan

berdasarkan input yang diberikan. pemakaian  model simulasi tanaman

gandum memungkinkan dilakukan ektrapolasi data, memahami interaksi faktor

genetik dan lingkungan (GxE), menduga pengaruh interaksi galur terhadap

hasil dan menduga hasil ke depan pada berbagai skenario faktor lingkungan

(Ludwig and Asseng 2010; Asseng et al. 2011). Model simulasi juga

mempertimbangkan aspek ketidakpastian (uncertainties), misalnya terjadinya

hujan, suhu lingkungan, dan faktor lingkungan lainnya.

Terdapat berbagai macam model untuk menduga hasil gandum,

diantaranya CERES, APSIM wheat, AFRCWHEAT2, YIELD PROPHET, dan SIRIUS.

Jamieson et al. (1998) membandingkan akurasi model dalam menduga hasil

gandum pada berbagai tingkat cekaman air. Hasil pengujian menunjukkan

model AFRCWHEAT2 memberikan hasil yang terbaik dengan galat antara data

observasi dengan prediksi < 0,64 t/ha. Hochman et al. (2009) menggunakan

model APSIM wheat untuk menduga hasil gandum di Australia. Model ini mampu

menduga aspek fenologi tanaman, diantaranya indeks luas daun, penetrasi

akar, serapan N, dan transpirasi tanaman. Galat antara data pengamatan dengan

hasil prediksi < 0,40 t/ha.

Model simulasi tanaman gandum untuk spesifik wilayah negara kita  juga

telah dikembangkan di Melbourne Australia dan divalidasi di Kuningan Jawa

Barat untuk keperluan pemetaan gandum (Handoko1994). Model ini dinamakan

model simulasi shierary wheat dan dirancang untuk mempelajari proses

interaksi antara perkembangan dan pertumbuhan tanaman dengan unsur￾unsur cuaca serta beberapa sifat fisik dan kimia tanah. Model ini telah divalidasi

pada skala kebun percobaan (pertumbuhan, perkembangan, neraca air, neraca

nitrogen dan produktivitas) di Kuningan pada ketinggian lokasi 600 m dpl dan

di Sulawesi Utara. Model simulasi shierary wheat mempunyai empat submodel,

yaitu (1) perkembangan tanaman/fenologi, (2) pertumbuhan tanaman, (3)

neraca air, dan (4) neraca nitrogen. Proses yang terjadi dari masing-masing

submodel saling berinteraksi menentukan pertumbuhan dan hasil

(produktivitas) gandum.

Aplikasi model simulasi tanaman gandum tidak hanya terbatas pada

pendugaan hasil berdasarkan input agronomi yang dimasukkan tetapi juga

untuk memahami keterkaitan antargen (alel gen) dengan fenotifik tanaman (G

dan F). Asseng dan Van Herwaarden (2003) mensimulasi tingkat asimilasi

menjelang tahap  pengisian biji terhadap hasil biji sejumlah galur

gandum.Walaupun mampu menduga hasil dengan baik namun simulasi

mekanisme gen mengatur proses asimilasi belum dapat diduga dengan tepat.

Model ini juga belum mampu mensimulasi pengaruh perubahan alel

mempengaruhi waktu pembungaan dan hasil gandum. Pada gandum musim

dingin, data sebagian alel Ppdisoline telah berhasil di dapatkan (Worland 1996;

Foulkes et al. 2004; González et al. 2005). Saat ini, model simulasi interaksi genetik￾lingkungan masih menjadi tantangan terbesar bagi pakar pemodelan tanaman.

Tanaman gandum (Triticum aestivum L.) bukan merupakan tanaman daerah

tropika, namun dikenal sebagai tanaman yang berasal dari Asia Barat beriklim

mediteran kering (Klages 1958). Daerah budi daya gandum, Curtis (1988)

membagi negara-negara tropika menjadi dua tipe lingkungan utama, yaitu (1)

wilayah dengan suhu udara tinggi, kelembaban udara rendah, periode tumbuh

pendek dan sedikit ditemukan permasalahan penyakit tanaman, dan (2) wilayah

dengan suhu dan kelembaban udara tinggi, perode tumbuh pendek, dan

penyakit tanaman lebih dominan.

negara kita  digolongkan ke dalam tipe lingkungan kedua, walaupun

sebenarnya kedua tipe lingkungan utama ini  terdapat di negara kita .

Kawasan Timur negara kita  lebih mewakili tipe lingkungan yang pertama,

sedangkan Kawasan Barat negara kita  mewakili tipe lingkungan kedua (Zaini et

al. 1991). Sesuai dengan letak geografis negara kita  di daerah tropis, maka jenis

gandum yang mungkin dibudi dayakan adalah gandum musim dingin (winter

wheat). Jenis gandum ini  dapat tumbuh pada kisaran suhu udara antara

4-31oC, dengan suhu udara optimum rata-rata 20o

C (Fisher 1983).

Tulisan ini membahas kesesuaian lingkungan, pendekatan fisiologis dan

agronomis dalam pengembangan gandum di daerah dengan cekaman suhu

tinggi.

KESESUAIAN LINGKUNGAN TANAMAN GANDUM

Curah Hujan

Tanaman gandum membutuhkan air dan kelembaban udara yang relatif lebih

rendah dibandingkan dengan tanaman serealia lainnya. Curah hujan terbaik

untuk tanaman gandum berkisar antara 640-890 mm/tahun. Diperlukan adanya

bulan kering (<100 mm/bulan) pada periode akhir sebelum panen. Curah hujan

yang tinggi pada periode satu bulan sebelum panen akan meningkatkan

penularan penyakit scab oleh Fusarium spp. di samping menyukarkan

perontokan gabah dan menurunnya kualitas tepung yang dihasilkan.

Kassam (1976) dan FAO (1978) mengemukakan kesesuaian lingkungan/

iklim untuk tanaman gandum adalah laju fotosintesa 20-30 mg CO2

/dm2

/jam,

suhu udara rata-rata 15-23o

C, radiasi surya 0,2-0,6 kal/cm2

/menit, dan curah

hujan 60-155 mm/bulan.

Suhu Udara

Suhu udara (maksimum dan minimum) merupakan faktor utama dalam

menentukan kesesuaian wilayah untuk tanaman gandum. Tanaman gandum

memberikan produksi optimal pada kisaran suhu udara 10-20oC (Fisher 1985)

dan kisaran ini  hanya terdapat pada daerah-daerah di sekitar lintang 20o

atau lebih tinggi. Di sekitar garis khatulistiwa, kisaran ini sangat dipengaruhi

oleh tinggi tempat dari muka laut. Di negara kita , kisaran suhu ini  ditemukan

di daerah dengan ketinggian lebih dari 500 m di atas muka laut.

Aggarwal (1991) menggunakan model simulasi dalam memprediksi

produktivitas gandum yang dikaitkan dengan suhu udara. Untuk setiap derajat

celcius kenaikan suhu udara rata-rata, hasil gandum akan turun 504 kg/ha. Di

daerah dengan suhu udara rata-rata 22,5-27,5oC hasil yang dapat dicapai hanya

1,9-4,4 t/ha, pada suhu 17,5-22,5oC memberi hasil 4,5-6,9 t/ha, dan pada suhu

12,5-22,5oC diperoleh hasil 7,0-9,4 t/ha. Rendahnya potensi hasil pada daerah

berelevasi rendah erat kaitannya dengan respon tanaman terhadap suhu udara.

Suhu yang tinggi memperpendek tahap  vegetatif tanaman, sehingga potensi

genetik tanaman tidak tercapai (Kramer 1980).

Menurut Reynolds et al. (2001), penanaman gandum di wilayah tropika

mempunyai kelemahan, terutama cekaman suhu tinggi yang mempengaruhi

pertumbuhan tanaman. Cekaman panas terus-menerus didefinisikan sebagai

suhu rata-rata harian lebih dari 17,5°C pada bulan paling dingin dalam satu

musim (Fokar et al. 1998). Lebih dari 50 negara (yang mengimpor lebih dari 30-

40 juta ton gandum per tahun) mengalami cekaman ini sepanjang siklus

tanaman gandum. Hal ini memicu  sebagian besar negara-negara

berkembang di daerah tropika memilih cekaman suhu tinggi sebagai salah satu

prioritas penelitian utama mereka (Reynolds et al. 2001).

Kerja sama penelitian International Heat Stress Genotype Experiment (IHSGE)

antara CIMMYT dan NARS pada aspek fisiologis cekaman suhu tinggi tanaman

gandum dimulai pada tahun 1990, melibatkan peneliti gandum di Bangladesh,

Brazil, Mesir, India, Nigeria, Sudan, dan Thailand (Reynolds et al. 1998). Tujuan

utama IHSGE adalah untuk mengamati keragaman genetik dalam kaitannya

dengan suhu tinggi, dan meningkatkan pemahaman tentang dasar-dasar

fisiologis dan genetika dari cekaman suhu tinggi.

Hasil utama penelitian IHSGE dalam periode 1990-94 menunjukkan: (1)

interaksi antara lingkungan dan genotipe dipengaruhi oleh kelembaban udara

relatif (RH), baik pada negara-negara yang mempunyai RH rendah (misalnya

Sudan, Meksiko, dan India) maupun RH tinggi (seperti Bangladesh dan Brasil),

dan (2) terdapat hubungan yang konsisten antara hasil gandum dan beberapa

komponen morfologi tanaman (Tabel 1).

KARAKTER FISIOLOGIS TERKAIT TOLERANSI PANAS

Keanekaragaman genetik untuk toleransi panas dalam budi daya gandum telah

banyak diketahui (Midmore et al. 1984, Rawson 1986, Wardlaw et al. 1989; Al￾Khatib and Paulsen 1990, Reynolds et al. 1994). Cossani dan Reynolds (2012)

mengemukakan jika air dan nutrisi tidak menjadi faktor pembatas, hasil gandum

menjadi fungsi dari tiga karakter utama secara genetis, yaitu: (1) intersepsi cahaya

(LI); (2) efisiensi pemakaian  radiasi (RUE); dan (3) partisi total asimilasi.

Asimilasi fotosintesa menjadi faktor pembatas di bawah tekanan cekaman

suhu tinggi di wilayah tropika dibandingkan dengan lingkungan beriklim sedang,

terutama karena cekaman suhu tinggi meningkat selama proses pengisian biji.

Pada saat yang sama, kebutuhan hasil asimilat meningkat cepat. Hal ini

diindikasikan oleh pengamatan bahwa di bawah cekaman suhu tinggi, jumlah

biomassa di atas tanah berkorelasi sangat nyata dengan hasil biji dibandingkan

dengan indeks panen (Tabel 1). Situasi ini biasanya terbalik pada wilayah beriklim

sedang. Oleh karena itu, karakter yang mempengaruhi efisiensi pemanfaatan

radiasi matahari, seperti persentase penutupan tanah awal, tetap hijau/stay

green, dan laju fotosintesis, menjadi penting di bawah tekanan suhu tinggi.

Bukti fisiologis menunjukkan bahwa menurunnya jumlah klorofil selama proses

pengisian biji berkaitan erat dengan penurunan hasil gandum di lapangan

(Reynolds et al. 1994).

Studi dalam lingkungan terkendali (growth chamber) mengungkapkan

adanya variabilitas genetik pada tingkat fotosintesis antara kultivar gandum bila

terkena cekaman suhu tinggi (Wardlaw et al. 1980, Blum 1986). Perbedaan

fotosintesis di bawah cekaman suhu tinggi terkait dengan menurunnya jumlah

klorofil dan perubahan dalam rasio klorofil a:b karena proses penuaan daun

yang lebih awal (Al-Khatib and Paulsen 1990, Harding et al. 1990, Moffat et al.

1990). Penurunan suhu kanopi (canopy temperature depression/CTD),

ketahanan stomata pada daun bendera, dan laju fotosintesis berhubungan

dengan keragaan tanaman di lapangan di bawah cekaman suhu tinggi (Reynolds

et al. 1994). Ketahanan stomata dan CTD merupakan mekanisme melepaskan

diri (escape mechanism) dari cekaman suhu tinggi (Amani et al. 1996, Shanahan

et al. 1990).

Menggunakan konduktimeter untuk mengukur kebocoran zat terlarut dari

sel, diperkirakan kerusakan akibat cekaman suhu tinggi terjadi pada membran

plasma atau membran termostabilitas (MT) (Blum and Ebercon 1981). Saadalla

et al. (1990) menemukan korelasi yang tinggi antara kerusakan MT pada stadia

bibit dan stadia generatif (daun bendera) untuk genotipe yang tumbuh di bawah

kondisi lingkungan terkontrol yang diberi perlakuan cekaman suhu tinggi.

Hilangnya integritas membran mungkin menjadi penyebab kebocoran ion

sel. Fenomena ini juga bisa disebabkan oleh suhu tinggi yang mendorong

penghambatan aktivitas enzim yang terikat pada membran yang berfungsi

memelihara keluar masuknya ion-ion di dalam sel. Bukti langsung terjadinya

penghambatan proses biokimia pada mekanisme toleran suhu tinggi pada

tanaman gandum adalah tidak aktifnya enzim pelarut pati synthase pada suhu

tinggi (Keeling et al. 1994). Konversi sukrosa menjadi pati dihambat pada kondisi

cekaman suhu tinggi, yang menjelaskan peningkatan kadar karbohidrat dalam

jaringan vegetatif terjadi pada proses pengisian biji (Bhullar and Jenner 1986,

Gutierrez-Rodriguez et al. 2000).

Mekanisme fisiologis yang berbeda dapat berperan dalam toleransi suhu tinggi

kultivar gandum di lapangan, seperti ditunjukkan oleh tingkat fotosintesis yang

lebih tinggi, daun tetap hijau, membran thermostability, atau menghindari panas

seperti yang ditunjukkan oleh penurunan suhu kanopi. Program pemuliaan

dapat mengukur sifat-sifat ini  untuk membantu pelaksanaan seleksi galur￾galur toleran suhu tinggi.

Data lapangan menunjukkan hubungan yang nyata antara CTD dengan

hasil biji, baik pada lingkungan suhu tinggi maupun beriklim sedang. CTD

menunjukkan korelasi genetik yang tinggi dengan hasil biji. Reynolds et al. (1998)

melaporkan sifat ini diwariskan sehingga dapat digunakan dalam seleksi

generasi awal. Nilai CTD dapat diukur hampir seketika (real time) pada sejumlah

tanaman dalam petak pemuliaan yang kecil. CTD dipengaruhi oleh banyak faktor

fisiologis, yang membuatnya menjadi sifat integratif yang kuat, tetapi

pemakaian nya mungkin dibatasi oleh kepekaan terhadap faktor lingkungan.

Pengukuran CTD pada 60 galur harapan tanaman gandum di Meksiko

menunjukkan korelasi yang tinggi dengan hasil biji (Tabel 2).

Penurunan suhu kanopi tanaman sangat sesuai untuk seleksi galur-galur

unggul secara fisiologis pada lingkungan suhu tinggi dengan kelembaban relatif

yang rendah, evaporasi tinggi yang memicu  pendinginan daun hingga

10°C di bawah suhu kamar. Perbedaan di antara genotipe untuk dideteksi relatif

mudah dengan menggunakan thermometer inframerah. Namun, perbedaan

ini  tidak dapat dideteksi dalam lingkungan kelembaban relatif tinggi, karena

efek pend

Read More