Keadaan Optimum untuk Percambahan Biji Benih dan Pertumbuhan

Pengenalan

Percambahan biji benih dan pertumbuhan merupakan peringkat kritikal dalam kitaran hidup tumbuhan, yang dipengaruhi oleh pelbagai faktor persekitaran. Memahami keadaan optimum untuk proses-proses ini adalah penting untuk pertanian, pemuliharaan, dan pemulihan ekologi. Kajian ini menggabungkan penemuan dari pelbagai penyelidikan untuk memberikan gambaran komprehensif tentang faktor-faktor yang mempengaruhi percambahan biji benih dan pertumbuhan merentasi spesies tumbuhan yang berbeza.

Keperluan Suhu untuk Percambahan

Suhu merupakan salah satu faktor paling kritikal yang mempengaruhi percambahan biji benih. Spesies yang berbeza mempunyai keperluan suhu yang berbeza, yang sering dibentuk oleh sejarah evolusi dan ceruk ekologi mereka.

Julat Suhu Optimum

Suhu optimum untuk percambahan sangat berbeza antara spesies. Sebagai contoh, sesetengah tanaman penutup bumi bercambah paling baik pada suhu antara 21.3°C dan 37.2°C, manakala yang lain, seperti spesies pokok tropika, mungkin memerlukan suhu yang lebih rendah untuk percambahan optimum (Tribouillois et al., 2016; Maleki et al., 2022).

Tanaman tahunan, seperti gandum dan jagung, cenderung bercambah lebih cepat berbanding spesies liar, berkemungkinan disebabkan oleh domestikasi (Maleki et al., 2024; Maleki et al., 2022).

Adaptasi Terma

Spesies dari habitat tanah kering, seperti Cactaceae dan Agavaceae, menunjukkan ceruk terma yang luas, membolehkan mereka bercambah dalam keadaan yang mencabar (Maleki et al., 2024; Maleki et al., 2022).

Tumbuhan alpin sering memerlukan stratifikasi sejuk atau suhu berselang-seli untuk memecahkan dormansi dan memulakan percambahan (Fernández-Pascual et al., 2021).

Suhu dan Kelajuan Percambahan

Suhu yang lebih tinggi umumnya mempercepatkan percambahan, tetapi haba berlebihan boleh menghalang percambahan atau bahkan membunuh biji benih. Sebagai contoh, sesetengah spesies rumput menunjukkan dormansi bersyarat pada suhu yang lebih tinggi, melambatkan percambahan sehingga keadaan yang lebih sesuai timbul (Larsen et al., 2004; Nasser et al., 2013).

Potensi Air dan Keperluan Kelembapan

Ketersediaan air adalah faktor utama lain yang mempengaruhi percambahan biji benih. Potensi air asas, yang menunjukkan potensi air minimum yang diperlukan untuk percambahan, berbeza secara signifikan antara spesies.

Potensi Air Asas

Spesies yang disesuaikan dengan persekitaran yang terhad air, seperti yang dalam keluarga Poaceae dan Brassicaceae, boleh bercambah pada potensi air yang lebih rendah, menjadikan mereka lebih tahan terhadap kemarau (Tribouillois et al., 2016; Arène et al., 2017).

Sebaliknya, spesies makanan ternakan cenderung mempunyai ceruk kelembapan yang lebih sempit, menjadikan mereka lebih sensitif terhadap keadaan kemarau (Maleki et al., 2024; Maleki et al., 2022).

Kelembapan dan Kadar Percambahan

Biji benih yang menyerap air pada potensi air yang lebih rendah sering mengalami kadar percambahan yang berkurangan dan fasa lag yang berpanjangan sebelum kemunculan radikel (Larsen et al., 2004).

Sesetengah spesies, seperti Cyperus rotundus dan Galinsoga parviflora, tidak memerlukan tahap kelembapan yang tinggi untuk percambahan, menjadikan mereka sesuai untuk persekitaran kering (Das et al., 2020).

Keperluan Cahaya untuk Percambahan

Cahaya adalah isyarat persekitaran kritikal untuk banyak spesies tumbuhan, mempengaruhi kedua-dua percambahan dan penubuhan anak benih.

Kepekaan Cahaya

Sesetengah spesies, seperti Calycophyllum candidissimum, memerlukan cahaya untuk percambahan, manakala yang lain, seperti Cedrela odorata dan Guaiacum sanctum, boleh bercambah dalam keadaan cahaya dan gelap (González-Rivas et al., 2009).

Spesies rumpai seperti Ageratum conyzoides dan Bidens pilosa menunjukkan tindak balas yang berbeza terhadap cahaya, dengan sesetengahnya menunjukkan perencatan percambahan dalam keadaan gelap (Das et al., 2020; Nasser et al., 2013).

Kualiti dan Intensiti Cahaya

Kualiti cahaya (contohnya, merah, biru, hijau) juga boleh mempengaruhi percambahan. Sebagai contoh, cahaya merah dan hijau menggalakkan percambahan dalam sesetengah spesies, manakala cahaya biru boleh menghalangnya (Das et al., 2020; Nasser et al., 2013).

Pertumbuhan anak benih juga dipengaruhi oleh intensiti cahaya, dengan sesetengah spesies menunjukkan prestasi lebih baik dalam persekitaran teduh dan yang lain berkembang dalam keadaan terbuka (González-Rivas et al., 2009; Kim et al., 2015).

Rawatan Biji Benih dan Biostimulan

Selain faktor persekitaran, rawatan biji benih boleh meningkatkan percambahan dan pertumbuhan anak benih secara signifikan.

Rawatan Mikrob

Mikroorganisma bermanfaat, seperti kulat mikoriza arbuskular dan Trichoderma spp., boleh diaplikasikan pada biji benih untuk meningkatkan kadar percambahan dan kecergasan anak benih. Rawatan ini juga meningkatkan pengambilan nutrien dan toleransi terhadap tekanan (Cardarelli et al., 2022).

Penyediaan dan Salutan

Penyediaan biji benih, yang melibatkan pra-rawatan biji benih untuk meningkatkan percambahan, adalah sangat berkesan untuk tanaman seperti gandum, jagung, dan padi. Kaedah ini boleh mengatasi had tekanan abiotik dan meningkatkan penubuhan anak benih (Cardarelli et al., 2022).

Interaksi Antara Faktor Persekitaran

Kesan suhu, potensi air, dan cahaya pada percambahan tidak bebas; mereka sering berinteraksi dengan cara yang kompleks.

Model Masa Hidroterma

Model ini mengintegrasikan kesan suhu dan potensi air untuk meramalkan percambahan. Sebagai contoh, model masa hidroterma telah berjaya diaplikasikan kepada spesies rumput seperti Festuca rubra dan Lolium perenne untuk menggambarkan tindak balas percambahan mereka (Larsen et al., 2004).

Dormansi dan Stratifikasi

Banyak spesies memerlukan rejim suhu tertentu, seperti stratifikasi sejuk atau panas, untuk memecahkan dormansi. Sebagai contoh, tumbuhan alpin sering memerlukan stratifikasi sejuk untuk bercambah, manakala sesetengah spesies sederhana Australia mendapat manfaat daripada stratifikasi panas (Merritt et al., 2007; Fernández-Pascual et al., 2021).

Kesan Perubahan Iklim

Suhu yang meningkat dan corak hujan yang berubah disebabkan oleh perubahan iklim dijangka mengganggu ceruk percambahan, berpotensi melambatkan atau mengurangkan kemunculan anak benih dalam sesetengah ekosistem (Cochrane et al., 2015; Bewley et al., 2013).

Jadual: Keadaan Percambahan Optimum untuk Spesies Terpilih

Spesies/Keluarga	Julat Suhu Optimum (°C)	Potensi Air Asas (MPa)	Keperluan Cahaya
Tanaman tahunan (cth, gandum)	15-30	-0.1 hingga -2.6	Neutral
Spesies pokok tropika	20-25	-0.1 hingga -1.5	Neutral
Cactaceae dan Agavaceae	21.3-37.2	-0.1 hingga -2.6	Neutral
Festuca rubra	10-25	-0.5	Neutral
Calycophyllum candidissimum	20-35	-1.0	Cahaya diperlukan
Cyperus rotundus	10-30	-1.5	Neutral

Kesimpulan

Keadaan optimum untuk percambahan biji benih dan pertumbuhan sangat berbeza antara spesies tumbuhan, mencerminkan adaptasi evolusi mereka terhadap ceruk persekitaran tertentu. Suhu, potensi air, dan cahaya adalah faktor utama yang mempengaruhi percambahan, dan kesan mereka sering saling bergantung. Memahami faktor-faktor ini adalah penting untuk meningkatkan amalan pertanian, memulihara kepelbagaian biologi, dan meramalkan kesan perubahan iklim terhadap populasi tumbuhan. Penyelidikan masa depan perlu memberi tumpuan kepada mengintegrasikan penemuan ini ke dalam aplikasi praktikal, seperti membangunkan tanaman yang tahan iklim dan memulihkan ekosistem yang merosot.

Rujukan

Tribouillois, H., Dürr, C., Demilly, D., Wagner, M.-H., & Justes, E. (2016). Determination of Germination Response to Temperature and Water Potential for a Wide Range of Cover Crop Species and Related Functional Groups. PLOS ONE. https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PONE.0161185

Maleki, K., Soltani, E., Seal, C. E., Pritchard, H. W., & Lamichhane, J. R. (2022). The seed germination spectrum of 528 plant species: a global meta-regression in relation to temperature and water potential. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2022.08.24.504107

Maleki, K., Soltani, E., Seal, C. E., Colville, L., Pritchard, H. W., & Lamichhane, J. R. (2024). The seed germination spectrum of 486 plant species: A global meta-regression and phylogenetic pattern in relation to temperature and water potential. Agricultural and Forest Meteorology. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109865

Fernández-Pascual, E., Carta, A., Mondoni, A., Cavieres, L. A., Rosbakh, S., Venn, S., Satyanti, A., Guja, L. K., Guja, L. K., Briceño, V. F., Vandelook, F., Mattana, E., Saatkamp, A., Bu, H., Sommerville, K. D., Poschlod, P., Liu, K., Nicotra, A. B., & Jiménez-Alfaro, B. (2021). The seed germination spectrum of alpine plants: a global meta-analysis. New Phytologist. https://doi.org/10.1111/NPH.17086

Larsen, S. U., Bailly, C., Côme, D., & Corbineau, F. (2004). Use of the hydrothermal time model to analyse interacting effects of water and temperature on germination of three grass species. Seed Science Research. https://doi.org/10.1079/SSR2003153

Nasser, A. M. B., Kabeil, H. F., Hegazy, A. K., & Nesrine, S. S. (2013). Synergetic action of light and temperature on seed germination of some solanaceae members. Journal of Stress Physiology & Biochemistry.

Arène, F., Affre, L., Doxa, A., & Saatkamp, A. (2017). Temperature but not moisture response of germination shows phylogenetic constraints while both interact with seed mass and lifespan. Seed Science Research. https://doi.org/10.1017/S0960258517000083

Das, M. B. B., Acharya, B. D., Saquib, M., & Chettri, M. K. (2020). Seed germination and seedling growth of some crops and weed seeds under different environmental conditions. https://doi.org/10.26655/JRWEEDSCI.2020.3.8

González-Rivas, B., Tigabu, M., Castro-Marín, G., & Odén, P. C. (2009). Seed germination and seedling establishment of Neotropical dry forest species in response to temperature and light conditions. Journal of Forestry Research. https://doi.org/10.1007/S11676-009-0018-Y

Kim, J.-S., Cho, J. S., & Lee, C. H. (2015). Effect of Environmental Factors on Sprout Germination, Growth, and Storage of Six Aster Species. Korean Journal of Horticultural Science & Technology. https://doi.org/10.7235/HORT.2015.14147

Cardarelli, M., Woo, S. L., Rouphael, Y., & Colla, G. (2022). Seed Treatments with Microorganisms Can Have a Biostimulant Effect by Influencing Germination and Seedling Growth of Crops. Plants. https://doi.org/10.3390/plants11030259

Merritt, D. J., Turner, S. R., Clarke, S., & Dixon, K. W. (2007). Seed dormancy and germination stimulation syndromes for Australian temperate species. Australian Journal of Botany. https://doi.org/10.1071/BT06106

Cochrane, J. A., Hoyle, G. L., Yates, Colin. J., Wood, J., & Nicotra, A. B. (2015). Climate warming delays and decreases seedling emergence in a Mediterranean ecosystem. Oikos. https://doi.org/10.1111/OIK.01359

Bewley, J. D., Bradford, K. J., Hilhorst, H. W. M., & Nonogaki, H. (2013). Environmental Regulation of Dormancy and Germination. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4693-4_7

Number of View :65