Keanekaragaman Konduktivitas Hidrolik Pembuluh Xilem pada Tumbuhan Lahan Gambut Guna Menentukan Spesies yang Sesuai untuk Restorasi

Abstract

Kondisi jenuh air pada ekosistem gambut menciptakan lingkungan anaerobik dengan kadar oksigen (O2) yang rendah, yang dapat menyebabkan cekaman pada tumbuhan serta memengaruhi persebaran spesies di hutan gambut. Program restorasi Hutan Gambut Sumatra Selatan menghadapi hambatan, salah satunya karena kondisi jenuh air yang mengganggu pertumbuhan tanaman, sehingga dibutuhkan spesies tumbuhan yang dapat beraklimatisasi pada kondisi tersebut. Salah satu faktor penting dalam respons tumbuhan terhadap cekaman jenuh air adalah karakter pembuluh xilem serta konduktivitas hidrolik xilem (Kh). Namun, studi mengenai Kh pada tumbuhan lahan gambut masih terbatas. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pola keanekaragaman Kh antar spesies sebagai dasar pemilihan tanaman yang sesuai untuk mendukung program restorasi hutan gambut. Penelitian ini dilaksanakan pada September 2023 hingga November 2024 di lanskap kawasan konsesi Hutan Tanaman Industri (HTI) Tri Pupa Jaya (TPJ), Kabupaten Musi Banyuasin, Sumatra Selatan, dan Laboratorium Fisiologi dan Genetika Tumbuhan, Departemen Biologi FMIPA IPB. Pengambilan sampel dilakukan dengan metode eksplorasi sampling di Hutan Gambut dalam plot berukuran 1 ha. Sampel yang diambil meliputi organ akar, batang, dan ranting tumbuhan berkayu, yang dipilih berdasarkan perbedaan spesies. Sebanyak 157 spesies tumbuhan diperoleh untuk dilakukan sayatan melintang anatomi dengan mikrotom geser, kemudian diwarnai dengan campuran pewarna Alcian blue 0,65% dan Safranin 0,35% (w/v). Gambar anatomi yang diperoleh kemudian diolah dan dianalisis menggunakan perangkat lunak Adobe Photoshop dan Image J. Pengukuran Kh dilakukan dengan menggunakan persamaan Hagen-Poiseuille untuk mengetahui kemampuan transportasi air pada pembuluh xilem. Analisis data dilakukan menggunakan R-studio dan Orange Data Mining. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keanekaragaman Kh pada 157 spesies tumbuhan lahan gambut terbagi dalam empat kategori: rendah (17 spesies), menengah (66 spesies), tinggi (62 spesies), dan sangat tinggi (11 spesies). Karakter xilem pada tumbuhan lahan gambut menunjukkan hasil yang berbeda dengan paradigma umum yang menyatakan penurunan nilai Kh dari akar menuju tajuk. Hasil Penelitian menunjukkan bahwa nilai Kh pada batang lebih besar dibandingkan dengan akar dan ranting yang merupakan respons toleransi tumbuhan gambut terhadap kondisi jenuh air. Berdasarkan data distribusi dan analisis klaster heatmap dari nilai Kh pada ketiga organ, ditemukan 14 spesies dengan nilai Kh yang konsisten menengah, yang berpotensi sebagai tanaman untuk restorasi hutan gambut. Spesies potensial tersebut antara lain Cratoxylum arborescens, Dialium kunstleri, Rubroshorea uliginosa, Aglaia rubiginosa, Dillenia pulchella, Litsea gracilipes, Garcinia cuspidata, Cryptocarya impressa, Drepananthus biovulatus, Pometia ridleyi, Durio carinatus, Litsea firma, Diospyros maingayi, dan Calophyllum aureum. Hubungan antara karakter xilem dan Kh secara konsisten menunjukkan korelasi positif, terutama pada parameter diameter hidrolik xilem (dh) yang teramati pada akar dan batang dari 157 spesies, termasuk 14 spesies potensial.

Water-saturated conditions in peatlands create an anaerobic environment with low oxygen (O2) levels, leading to plant stress and influencing species distribution in peat forests. The peatland restoration program in South Sumatra faces challenges due to water saturation that inhibits plant growth, thus requires plant species that can acclimatize to such conditions. One critical factor influencing plant response to water saturation is the characteristics of the xylem vessels and xylem hydraulic conductivity (Kh). However, studies on Kh in peatland plants are still limited. Therefore, this study aims to analyze the variation in Kh across species as a basis of plans species selection that can support peatland restoration. This research was conducted from September 2023 to November 2024 in the Tri Pupa Jaya (TPJ) Landscape, Musi Banyuasin District, South Sumatra, and in the Physiology and Plant Genetics Laboratory at the Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, IPB University. Samples were collected using an exploration sampling method over a 7-week period in a primary peat forest plot of 1 ha. The collected samples included roots, stems, and branches of woody plants, chosen based on morphological differences. A total of 157 plant species were identified, and anatomical preparations were made using a sliding microtome, followed by staining with a mixture of 0.65% Alcian Blue and 0.35% Safranin (w/v). Anatomical images were analyzed using Adobe Photoshop and Image J software. Xylem hydraulic conductivity (Kh) was measured using the Hagen-Poiseuille equation to assess the water transport capacity of the xylem tissue. Data analysis was conducted using R-studio and Orange Data Mining software. The results of this study showed a wide variation in xylem hydraulic conductivity (Kh) across the 157 plant species, categorized as low (17 species), medium (66 species), high (62 species), and very high (11 species). The xylem characteristics of peatland plants revealed that the Kh value in stems was greater than in roots and branches, which contrasts with the general paradigm that Kh and vessel diameter decrease from root to shoot. Based on the distribution graphs and heatmap clustering analysis of Kh values in the three organs, 14 species with consistently medium Kh values were identified as potential candidates for restoration. These potential species include Cratoxylum arborescens, Dialium kunstleri, Rubroshorea uliginosa, Aglaia rubiginosa, Dillenia pulchella, Litsea gracilipes, Garcinia cuspidata, Cryptocarya impressa, Drepananthus biovulatus, Pometia ridleyi, Durio carinatus, Litsea firma, Diospyros maingayi, and Calophyllum aureum. The relationship between xylem characteristics and Kh consistently showed a positive correlation, particularly for the observed hydarulic diameter (dh) in the roots and stems of the 157 species, including the 14 potential species.