Rita Ariyana Nur Khasanah 1,2* , Diah Rachmawati 3
1 Program Studi Pendidikan Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Walisongo Semarang, 50181- Indonesia
2 Program Pascasarjana Biologi, Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada, 55281- Indonesia E-mail: ritaariyana@walisongo.ac.id 3 Laboratorium Fisiologi Tumbuhan, Fakultas Biologi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 55281- Indonesia, Email: drachmawati@ugm.ac.id

## Abstract
Cadmium (Cd) accumulation and pollution in soil is a major problem for agriculture because it is toxic for many crops. Several works reported that negative effects of Cd on plants can be mitigated by the addition of beneficial elements, such as silicone (Si) into the soil. Nevertheless, the effect of Si to mitigate Cd toxicity in ‘Cempo Merah’ rice has never been evaluated. The aim of this study is to analyze the role of Si in the growth and chlorophyll content of 'Cempo Merah' rice exposed to Cd stress. This research used a Complete Randomized Design with two variables, namely 3CdSO 4 .H 2 O and CaSiO 3 (each with 0, 50 and 100 mg.kg -1 ) concentrations, using three replicates for each treatment. The vegetative growths (plant height, number of leaves and tillers, fresh weight) and chlorophyll content were recorded and analyzed using ANOVA and Duncan’s  test  at  p≤ 0.05.  Our  results  show  that  Cd  exposure  leads  to  reduced  vegetative  growth  and chlorophyll  content  in  'Cempo  Merah'  rice,  however  application  of  Si  into  the  soil  (100  mg.kg -1 )  can effectively mitigate Cd toxicity and promotes growth and chlorophyll production in the stressed plants .
Key words: cadmium, chlorophyll, growth, silicon, rice ‘Cempo Merah’

## Abstrak
Akumulasi dan pencemaran kadmium (Cd) di daerah persawahan menjadi masalah yang besar di bidang pertanian  karena  Cd  bersifat  toksik  pada  beberapa  tanaman  pangan.  Beberapa  studi  telah  melaporkan mengenai dampak negative Cd pada tanaman dapat dikurangi dengan penambahan unsur benefisial silikon (Si)  pada  tanah.  Namun,  pengaruh  Si  untuk  mengurangi  toksisitas  Cd  pada  padi  ‘Cempo  Merah’  belum pernah dievaluasi. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menganalisis peran Si dalam pertumbuhan dan kandungan  klorofil  pada  padi  ‘Cempo  Merah’  yang  tercekam  Cd.  Penelitian  ini  menggunakan  desain Rancangan  Acak  Lengkap  2  variabel,  yakni  perlakuan  3CdSO 4 .H 2 O dan  CaSiO 3 (masing-masing  dengan konsentrasi 0, 50, dan 100  mg.kg -1 tanah), dengan 3 kali ulangan untuk setiap perlakuan. Pertumbuhan vegetatif  (tinggi  tanaman,  jumlah  daun,  jumlah  anakan,  berat  basah)  serta  kadar  klorofil  diamati  dan dianalisis menggunakan ANOVA (analisis sidik ragam) dan uji DMRT ( Duncan Multiple Range Test ) pada p ≤ 0,05. Hasil penelitian menunjukkan bahwa paparan Cd menyebabkan pertumbuhan vegetatif dan kadar klorofil padi ‘Cempo Merah’ menurun, namun aplikasi Si (100  mg.kg -1 tanah)  secara efektif mengurangi toksisitas Cd dan mendukung pertumbuhan dan produksi kadar klorofil padi ‘Cempo Merah’ yang tercekam Cd.
Kata kunci: kadmium, klorofil, pertumbuhan, silikon, padi ‘Cempo Merah’

## Pendahuluan
Pencemaran  logam  berat  kadmium  (Cd)  di area  persawahan  menjadi  masalah  lingkungan yang serius di berbagai daerah. Polutan Cd dalam konsentrasi  yang  tinggi  dapat  menyebabkan toksisitas  pada  tanaman  pangan  (Nazar  et  al., 2012).  Penggunaan  pupuk  fosfat  anorganik
disebut  sebagai  sumber  utama  kontaminasi  Cd, selain  berasal  dari  limbah  pabrik  industri  yang dibuang  ke  lingkungan  dan  mencemari  sistem irigasi  (Robertsa,  2014).  Pencemaran  Cd  pada sistem irigasi pertanian telah terjadi di beberapa daerah  di  Indonesia.  Wardhani  et  al.  (2017) melaporkan  adanya  kasus  pencemaran  Cd  di waduk Saguling yang mana sumber utama airnya

## Peran Silikon dalam Meningkatkan Pertumbuhan dan Kadar Klorofil Padi yang Tercekam Kadmium
berasal  dari  sungai  Citarum,  Jawa  Barat. Konsentrasi  rata-rata  Cd  di  sedimen  waduk Saguling  dari  musim  kemarau  hingga  musim penghujan tahun 2015 mengalami kenaikan dari 13,54 mg.kg -1 menjadi 21,08 mg.kg -1 . Konsentrasi tersebut  melebihi  baku  mutu  kualitas  sedimen yang  berlaku  di  Australia  dan  New  Zaeland  (1,5 mg.kg -1 ) sehingga dapat dikatakan bahwa waduk Saguling  tergolong  terkontaminasi  sangat  tinggi. Pencemaran  Cd  juga  terjadi  di  perairan  daerah aliran  sungai  (DAS)  Grindulu  di  Pacitan,  Jawa Timur,  yang  mana  konsentrasi  Cd  di  daerah tengah dan hilir diketahui sebesar (0,0104-0,024) mg.L -1 ,  melebihi  ambang  batas  baku  mutu  0,01 mg.L -1 menurut  PP  No.  82  tahun  2001  tentang Pengelolaan  Kualitas  Air  dan  Pengendalian Pencemaran  Air  (Wijayanti,  2017).  Pencemaran Cd  juga  mungkin  terjadi  di  daerah  lainnya  di Indonesia dan menjadi isu penting baik di bidang pertanian  maupun  kesehatan  karena  sifatnya yang toksik.
Pencemaran  logam  berat  Cd  dapat memberikan  dampak  yang  merugikan  untuk tanaman  yang  tidak  toleran.  Pada  konsentrasi tinggi,  Cd  dapat  menghambat  pertumbuhan  dan perkembangan tanaman (Nazar et al., 2012). Da- lin  et  al.  (2011)  melaporkan  bahwa  serapan  Cd pada tanaman sorgum dengan perlakuan 50 dan 100  mg.kg -1 tanah  secara  signifikan  menekan pertumbuhan.  Dampak  negatif  Cd  terhadap pertumbuhan  juga  teramati  pada  tanaman strowberry  ( Fragaria  x  ananassa cv.  Camarosa) (Muradoglu et al., 2015) dan kedelai ( Glycine max (L.)  Merr.) cv. Shan  (Xue  et  al.,  2014) .
Terhambatnya  pertumbuhan  tanaman  tersebut berhubungan  dengan  menurunnya  sintesis klorofil dan laju  fotosintesis.  Selain mengganggu proses  fotosintesis,  ion  Cd 2+ dapat  menginduksi stress  oksidatif  secara  tidak  langsung  dengan mempengaruhi  sistem  petahanan  antioksidan, mengganggu sistem transpor elektron (STE) dan menginduksi  peroksidasi  lipid  (Hossain  et  al., 2012).
Penelitian  ini  menggunakan  tanaman  padi ( Oryza sativa L.) ‘Cempo Merah’ yang merupakan kultivar asli dari kabupaten Sleman, Yogyakarta. Secara  umum,  tanaman  padi  (Gramineae) memiliki  karakteriktis  morfologis  seperti  tipe batang  calmus;  tipe  daun  linearis;  sistem perakaran  serabut;  tipe  bunga  malai  bercabang atau bulir majemuk, dengan bulir kecil dan pipih, terletak pada ujung  batang; tiap bunga  tersusun atas 1 palea inferior, 2 palea superior, 2 lodiculae, 3  benang  sari,  dan  putik  dengan  kepala  putik berbentuk  bulu;  tipe  buah  karyopsis  (kering) serta  tanaman  padi  dapat  membentuk  beberapa anakan  majemuk  (Tjitrosoepomo,  2007).  Padi ‘Cempo Merah’ memiliki tinggi ± 135,83 cm; umur tanaman ± 166 hari setelah semai; umur berbunga
±  81  hari  setelah  semai,  dan  kepala  putik berwarna  ungu.  Selain  itu,  produktivitas  gabah ‘Cempo  Merah’  terdiri  dari  bobot  gabah  isi  per malai  sebanyak  3,58  gram;  jumlah  gabah  isi  per malai  sebanyak  141;  dan  bobot  gabah  isi  per rumpun  sebanyak  81,16  gram  (Supriyanti  et  al., 2015). Padi ini disebut sebagai padi sawah yang tidak tahan kering (Rachmawati et al., 2018) dan siklus  hidupnya  bergantung  pada  sistem  irigasi, sehingga rentan terkena paparan logam berat. Farooq et al. (2016) dan Tripathi et al. (2012) telah  menyelidiki  peran  unsur  benefisial  silikon (Si)  dalam  mengurangi  toksisitas  Cd  pada tanaman padi serta menunjukkan peran Si dalam meningkatkan  pertumbuhan  padi.  Si  merupakan unsur  kedua  terbanyak  di  alam  setelah  oksigen (O)  dalam  kerak  bumi  (Tubana  et  al.,  2016). Konsentrasi  rata-rata  Si  di  litosfer  sekitar  28% sementara di tanah berkisar antara 23-35% (Rao &  Susmitha,  2017).  Si  yang  umum  tersedia  di tanah dan dapat diserap oleh akar tanaman dalam bentuk asam silikat (H 4 SiO 4 ) (Tubana et al., 2016). Selain  dari  abu  sekam  padi  (Rachmawati  et  al., 2018),  penambahan  unsur  Si  pada  tanah  dapat diperoleh  dari  penggunaan  pupuk  silikat anorganik  seperti  sodium  silikat  (Na 2 SiO 3 )  dan kalsium silikat (CaSiO 3 ) (Kaushik & Saini, 2019; Lu et al., 2017). Peran Si dalam mengurangi toksisitas Cd  pada  pad i  ‘Cempo  Merah’  belum  banyak diteliti. Oleh karena itu, tujuan penelitian ini yaitu untuk  mengkaji  peran  Si  yang  bersumber  dari pupuk kalsium silikat (CaSiO 3 ) dalam meningkatkan  pertumbuhan vegetatif  dan kadar klorofil padi ‘Cempo Merah’ yang tercekam logam berat Cd .

## Metode Penelitian

## Desain Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di green  house Laboratorium  Ilmu  Tanah,  Fakultas  Pertanian, Universitas  Gadjah  Mada.  Penelitian  ini  (mulai dari  tahap  persiapan  media,  penanaman,  hingga pengambilan  data)  berlangsung  sejak  bulan Agustus  2017-  Februari  2018.  Penelitian  ini menggunakan  desain  Rancangan  Acak  Lengkap (RAL) dua faktorial, yaitu Cd (3CdSO4.H2O) dan Si (CaSiO3) dengan dosis yang sama (0, 50, dan 100) mg.kg -1 tanah, dengan 3 kali ulangan. Dosis Cd 100 mg.kg -1 karena telah dilaporkan dapat menyebabkan  toksisitas  pada  tanaman  sorgum (Da-lin  et  al.,  2011)  dan  sawi  India  ( Brassica juncea ) (Irfan et al., 2014), sementara dosis Si 100 mg.kg -1 dipilih  karena  dilaporkan  dapat mengurangi dampak toksisitas Cd pada tanaman padi (Lin et al., 2016). Dengan demikian, terdapat 9 perlakuan kombinasi, terdiri dari: 1) Si 0 Cd 0; 2) Si 0 Cd 50; 3) Si 0 Cd 100; 4) Si 50 Cd 0; 5) Si 50 Cd
50; 6) Si 50 Cd 100; 7) Si 100 Cd 0; 8) Si 100 Cd 50; dan 9) Si 100 Cd 100 dalam mg.kg -1 tanah.

## Prosedur Kerja
Benih  padi  direndam  di  dalam  air  selama  24 jam.  Benih  padi  yang  tenggelam  dipilih  untuk dikecambahkan  pada  kapas  yang  dibasahi  air (selama 2 hari). Selanjutnya, benih padi yang telah muncul radikula ditanam pada gelas plastik yang berisi  tanah  dan  dibiarkan  tumbuh.  Kecambah umur 14 hari (tinggi ± 32 cm dan jumlah daun 3) dipindahkan ke dalam polybag yang berisi 3,5 kg tanah sawah (dengan tekstur tanah Silt loam soil ) (pH  6.8).  Analisis  kimia  tanah  ditunjukan  pada Tabel 1. Pupuk silikat ditambahkan pada medium tanah  pada  1  minggu  sebelum  kecambah  padi dipindahkan  ke  polybag.  Selain  itu,  pupuk  urea (120 mg.kg -1 tanah), SP36 (20 mg.kg -1 tanah), dan KCl  (20  mg.kg -1 tanah)  diberikan  untuk memberikan nutrisi pada pertumbuhan awal padi. Penyiraman (± 300 mL air) dan pembersian gulma dilakukan setiap 2 hari sekali. Padi dipelihara di dalam greenhouse (23℃ - 32℃ , kelembaban 80%-
90%) selama ±8 minggu.
Tabel 1. Parameter tanah
Parameter tanah Tekstur Silt loam soil Sand (pasir) 38% Silt (debu) 55% Clay (liat) 7% C-organik 0,56% pH 6,82 Kelembaban 80-90% Materi organik 1,37% N total 0,12% N tersedia 107,28 ppm P total 0,04% P tersedia 18,04 ppm K total 0,05% K tersedia 0,72 me.100 g -1 Kapasitas Tukar Kation 24,07 me.100 g -1 Kadar Cd <0,01 mg.kg -1 Kadar Si 1921,69 mg.kg -1
Hasil  uji  tanah  di  Departemen  Tanah,  Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada dan Laboratorium Penelitian  dan  Pengujian  Terpadu  Universitas  Gadjah Mada (LPPT UGM) (2017).

## Pengukuran Parameter Pertumbuhan
Parameter  pertumbuhan  vegetatif  yang diukur meliputi tinggi tanaman, jumlah daun dan
jumlah anakan. Tinggi tanaman diukur mulai dari pangkal batang di atas permukaan tanah sampai pucuk daun tertinggi menggunakan mistar. Selain itu,  parameter  pertumbuhan lainnya yakni  berat basah  akar  dan  tajuk  diukur  pada  8  MST, menggunakan timbangan digital analitik.

## Pengukuran Kadar Klorofil
Sebanyak  0,1  g  daun  segar  digerus  dengan mortar dan dilarutkan dalam 10 mL aseton 80%, selanjutnya ekstrak disaring menggunakan kertas Whatman  no. 1, kemudian filtrat dimasukkan ke dalam  kuvet  kuarsa.  Nilai optical  density ( OD ) filtrate
klorofil dibaca menggunakan spektrofotometer  ( Genesis  UV-  Scanning  Thermo Scientific ),  pada  panjang  gelombang  (λ)  646  nm dan 663 nm. Kadar klorofil dihitung menggunakan persamaan dari Lichtenthaler & Wellburn (1983) (Grzeszczuk  et  al.,  2018).  Selanjutnya,  kadar klorofil (mg.L -1 ) dikonversi ke dalam satuan (mg.g - 1 BB).
Klorofil a = (12,21 x A 663 - 2,81 x A 646 ) mg.L -1 Klorofil b = (20,13 x A 646 - 5,03 x A 663 ) mg.L -1 Klorofil total = (17,32 x A 646 + 7,18 x A 663 ) mg.L -1 Keterangan: A 646 = absorbansi pada λ 646 nm A 663 = absorbansi pada λ 663 nm BB  = berat basah
Analisis Data
Data  penelitian  yang  diperoleh  dianalisis sidik  ragam  menggunakan Analysis  of  Variance ( ANOVA ) two  way dan  dilanjutkan  dengan Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada taraf kepercayaan  95%  pada  p ≤ 0,05  menggunakan program SPSS18.

## Hasil Penelitian dan Pembahasan
Cekaman  Cd  (100  mg.kg -1 tanah)  yang diberikan  pada  medium  tanah  menghambat pertumbuhan  vegetatif  (tinggi  tanaman,  jumlah daun,  jumlah  anakan,  dan  berat  basah)  padi dibandingkan  kontrol,  namun  aplikasi  Si  pada medium
pertumbuhan
meningkatkan
pertumbuhan padi ‘Cempo Merah’ yang tercekam Cd (p≤0,05) (Tabel 2 dan Tabel 3).
Tabel 2. Pertumbuhan padi ‘Cempo Merah’ dengan perlakuan Si dan Cd
Ket.  Angka  pada  kolom  dan  baris  diikuti  huruf yang  sama  menunjukkan  tidak  berbeda  nyata berdasarkan uji DMRT (p≥0,05) (r=3).
Kadmium (Cd) merupakan unsur logam berat toksik yang  mana  dalam konsentrasi yang  tinggi dapat  mengancam  kelangsungan  hidup  tanaman (Irfan  et  al.,  2014).  Sifatnya  yang mobile dan mudah  diserap  oleh  akar  tanaman  (Nazar et  al., 2012)  mungkin  menjadi  penyebab  utama menurunnya  pertumbuhan  padi  ‘Cempo  Merah’ yang  diberi  cekaman  Cd.  Absorbsi  Cd  dapat menyebabkan  gangguan  absorbsi,  transpor  dan distribusi nutrien lainnya, seperti ion K + , Ca 2+ , dan Mg 2+ yang  penting  dibutuhkan  untuk pertumbuhan  dan  perkembangan  tanaman (Robertsa,  2014;  Nazar  et  al.,  2012).  Guo  et  al. (2017) melaporkan adanya gangguan penyerapan ion K + , Fe 2+ , Zn 2+ , Mn 2+ dan Mg 2+ pada Iris lactea , yang  diduga  terjadi  karena  adanya  kompetisi absorbsi antara ion Cd 2+ dengan ion mineral lain seperti  ion  Ca 2+ ,  Mg 2+ ,  dan  Fe 2+ .  Sebagaimana diketahui  bahwa  umumnya  membran  akar  tidak terdapat  transporter  khusus  untuk  Cd.  Ion  Cd 2+ dapat  masuk  ke  dalam  sel-sel  akar  tanaman melalui  transporter  nutrien  lain  dengan  cara berkompetisi  dengan  nutrient-nutrien  tersebut. Contohnya,  Ion  Cd 2+ dapat  masuk  ke  dalam  sel akar  padi  melalui  transporter  OsiRT1 (iron- regulated
transporter 1 ) dengan cara berkompetisi  dengan  ion  Fe 2+ dan  transporter OsNRAMP5 ( natural resistance-associated macrophage protein 5 ) dengan cara berkompetisi dengan ion Zn 2+ dan ion Mn 2+ atau masuk melalui Ca 2+ channel dengan cara berkompetisi dengan ion Ca 2+ (Nazar et al., 2012; Gao et al., 2016). Cekaman Cd juga dilaporkan dapat menyebabkan gangguan metabolisme  pada  level  seluler  yang  melibatkan reaksi  enzimatis,  seperti  fotosintesis,  respirasi, dan  lain-lain  (Nazar  et  al.,  2012).  Dengan demikian,  pertumbuhan  tanaman  menjadi menurun.
Tabel 3. Berat basah tajuk dan akar padi ‘Cempo Merah’ dengan perlakuan Si dan Cd
Perlakuan (mg.kg -1 ) Berat basah (g) Tajuk Akar Si 0 Cd 0 64,51 ± 0,29 de 13,68 ± 0,22 d Si 0 Cd 50 57,29 ± 0,96 b 10,78 ± 0,67 b Si 0 Cd 100 52,60 ± 1,69 a 8,81 ± 0,47 a Si 50 Cd 0 66,46 ± 0,30 ef 14,22 ± 0,16 de Si 50 Cd 50 63,88 ± 1,93 d 12,02 ± 0,15 c Si 50 Cd 100 61,35 ± 0,50 c 11,05 ± 0,19 b Si 100 Cd 0 68,26 ± 0,29 f 14,60 ± 0,01 e Si 100 Cd 50 66,96 ± 0,33 f 12,27 ± 0,31 c Si 100 Cd 100 63,55 ± 1,46 d 11,15 ± 0,52 b
Ket.  Angka  pada  kolom  dan  baris  diikuti  huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT (p≥0,05) (r=3).
Gambar 1. a) kadar klorofil a; b) kadar klorofil b; dan c) kadar klorofil  total (mg.g -1 BB) daun padi ‘Cempo Merah’ dengan perlakuan Si dan Cd . Ket. Angka  pada  kolom  dan  baris  diikuti  huruf  yang sama  menunjukkan  tidak  berbeda  nyata berdasarkan uji DMRT (p≥0,05).
Perlakuan (mg.kg -1 ) Tinggi tanaman (cm) Jumlah daun Jumlah anakan Si 0 Cd 0 103,5 ± 1,32 d 34,33 cd 6,7 b Si 0 Cd 50 94,7 ± 0,72 ab 30,00 b 5 a Si 0 Cd 100 92,9 ± 1,36 a 27,67 a 5 a Si 50 Cd 0 104,2 ± 1,08 d 35,00 cd 7 bc Si 50 Cd 50 95,0 ± 2,12 ab 33,67 cd 7,3 cd Si 50 Cd 100 95,5 ± 0,95 ab 33,00 c 7 bc Si 100 Cd 0 107,9 ± 1,32 e 36,00 d 8 e Si 100 Cd 50 98,4 ± 2,44 c 34,67 cd 7,7 de Si 100 Cd 100 96,9 ± 0,85 bc 34,33 cd 7,3 cde
Gambar 1. menunjukkan  kadar klorofil a, b, dan  total  (mg.g -1 BB)  pada  daun  padi  ‘Cempo Merah’  dengan  perlakuan  Si  dan  Cd .  Hasil penelitian menunjukkan bahwa cekaman Cd (100 mg.kg -1 tanah)  mereduksi  kadar  klorofil  a  dan klorofil total (p ≤ 0,05). Aplikasi Si pada padi yang tercekam Cd (100 mg.kg -1 tanah) secara signifikan (p≤0,05) meningkatkan kadar klorofil baik klorofil a,  b,  maupun  total,  Meskipun  demikian,  tidak terdapat  perbedaan  yang  nyata  (p≥0,05)  antara dosis Si (50 dan 100 mg.kg -1 tanah). Kadar klorofil a, b dan total tertinggi ditunjukkan oleh perlakuan Si 100 mg.kg -1 tanah tanpa aplikasi Cd. Padi  yang  tercekam  Cd  (50  mg.kg -1 tanah) mengalami  penurunan  kadar  klorofil  a,  b,  dan total, masing-masing sebesar 5,73%; 19,53%; dan 10,56%,  sementara  padi  yang  tercekam  Cd  (100 mg.kg -1 tanah)  mengalami  penurunan  kadar klorofil  a,  b,  dan  total,  masing-masing  sebesar 13,69%;  39,64%;  dan  22,7%.  Semakin  tinggi kadar  Cd,  kadar  klorofil  semakin  menurun, dibandingkan  dengan  kontrol.  Pengaruh  Cd terhadap  penurunan  kadar  klorofil  telah dilaporkan pada berbagai macam spesies tanaman seperti tiga kultirvar gandum ( Triticum aestivum L.)  yaitu  Xihan1  (XH),  Longzhong1  (LZ)  and Dingfeng16  (DF)  (He  et  al.,  2020)  dan  tanaman rami  ( Boehmeria  nivea (L.)  Gaud.)  (Tang  et  al., 2015).
Cekaman  Cd  menurunkan  laju  fotosintesis dengan cara mempengaruhi komponen- komponen  yang  terlibat  dalam  fotosintesis, seperti  struktur  kloroplas,  pigmen  fotosintesis, fotosistem,  sistem  transpor  elektron,  dan  jalur reduksi  CO 2 (Parmar  et  al.,  2013).  Cd  dapat menghambat  biosintesis  klorofil  dengan  cara mengganggu  aktivitas  enzim  biosintesis  klorofil dan  menurukan  ketersediaan –δ -aminolevulinic acid  (ALA),  yakni  komponen  penting  dalam biosintesis klorofil (Parmar et al., 2013). Dengan demikian, cekaman Cd  menyebabkan penurunan kadar klorofil pada tanaman. Silikon  (Si)  merupakan  salah  satu  unsur benefisial  yang  menstimulasi  pertumbuhan  dan berkembangan tanaman dan juga berperan dalam pertahanan tanaman ketika menghadapi berbagai macam  cekaman  (Luyckx  et  al.,  2017).  Gejala defisiensi dan toksisitas Si jarang ditemui di alam sehingga  selama  ini  Si  dianggap  tidak  memiliki pengaruh  dalam  proses  metabolisme  tanaman. Pada abad ke-20, penelitian mengenai peranan Si dalam menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan  mulai  dilakukan.  Beberapa penelitian  menunjukkan  bahwa  Si  dapat mengurangi  gejala  toksisitas  akibat  berbagai macam  stress  atau  cekaman  baik  biotik  maupun abiotik pada tanaman (Ma et al., 2011). Unsur  Si  diserap  dalam  bentuk  asam  ortho- silikat  (H 4 SiO 4 atau  Si(OH) 4 )  oleh  sel-sel  akar
secara  pasif  yang  diatur  oleh  aliran  transpirasi melalui  xilem  (Malhotra  et  al.,  2016).  Padi tergolong akumulator Si (Rao & Susmitha, 2017). Si dapat diserap oleh akar padi secara aktif melalui transporter  Si  yang  terdapat  di  membran  sel-sel eksodermis  dan  endodermis  akar,  yaitu influx transporter OsLsi1 ( low silicon 1 ) dan selanjutnya oleh efflux  transporter OsLsi2,  asam  silikat ditranspor  menuju  stele  dan  ditranslokasikan  di tajuk secara cepat melalui aliran transpirasi (Ma et al., 2011; Rao & Susmitha, 2017). Selanjutnya, Si terdeposisi  di  dalam  jaringan  epidermis  daun sebagai  asam  monosilikat  yang  terpolimerisasi dan  membentuk  gel  silika  (SiO 2 amorphous terhidrasi dengan molekul air (SiO 2 . nH 2 O)). Selain itu,  Si  dapat  berasosiasi  dengan  pektin  dan  ion Ca 2+ , membentuk lapisan tipis membran selulosa dan  silika  (Meena  et  al.,  2014).  Hal  ini mengindikasikan bahwa adanya struktur tersebut dapat  meningkatkan  rigiditas  sel,  memperkuat struktur  tanaman,  menjadikan  tajuk  lebih  tegak dan  melindungi  tanaman  dari  stres  biotik  dan abiotik.  Silika amorphous dapat  terpresipitasi  di sel-sel tanaman membentuk struktur yang disebut phytoliths ( Rao & Susmitha, 2017).
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa perlakuan Si meningkatkan tinggi tanaman (Tabel 2).  Cuong  et  al.  (2017)  juga  melaporkan  bahwa tinggi tanaman padi meningkat seiring meningkatnya  dosis  Si  yang  diberikan  meskipun tidak  signfikan.  Adanya  deposisi  Si  di  dalam dinding sel jaringan epidermis dapat meningkatkan  tinggi  tanaman  karena  daun  dan batang  menjadi  lebih  tegak.  Selain  itu,  Si menstimulasi  penyerapan  nutrien  esensial lainnya yang diperlukan tanaman seperti N, P, K sehingga  aplikasi  Si  dapat  menstimulasi pertumbuhan.  Selain  tinggi  tanaman,  pemberian Si  juga  meningkatkan  jumlah  anakan  dan  daun padi baik yang tercekam maupun tidak tercekam Cd (Tabel 2). Peran Si dalam meningkatkan jumlah anakan padi telah diteliti oleh Cuong et al. (2017) dan Pati et al. (2016).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa Si (100 mg.kg -1
tanah) mampu meningkatkan pertumbuhan vegetatif dan kadar klorofil a, b, dan total  pada  tanaman  padi  ‘Cempo  Merah’  yang tercekam Cd (50 dan 100 mg.kg -1 tanah) (p≤0,05) . Temuan ini sejalan dengan penelitian Kabir et al. (2016)  dan  LU  et  al.  (2018)  yang  melaporkan bahwa  penambahan  Si  dapat  meningkatkan pertumbuhan  dan  kadar  klorofil  pada  tanaman Alfafa  ( Medicago  sativa L.)  dan  tembakau ( Nicotiana tabacum L.). Salah satu mekanisme Si dalam mengurangi gejala toksisitas Cd yaitu dengan cara mereduksi bioavailibilitas  Cd  pada  medium  pertumbuhan (Dong  et  al.,  2019).  Penyerapan  Cd  oleh  akar dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor,  seperti  pH
tanah,  konsentrasi  Cd  di  dalam  tanah, bioavailabilitas  Cd,  potensial  redoks,  material organik, dan konsentrasi unsur-unsur lainnya (Liu et al., 2015). Pada penelitian ini, aplikasi Si tampak tidak  mempengaruhi  pH  tanah,  ditunjukkan dengan  pH  tanah  pada  semua  perlakuan  yang sama  dan  cenderung  netral  (6,8 – 7).  Penelitian Naeem  et  al.  (2015)  menunjukkan  hasil  yang serupa bahwa aplikasi kalsium silikat (150 mg.kg -
1 tanah)  dapat  mengimobilisasi  Cd  dan menurunkan ketersediaan Cd
tanpa mempengaruhi pH tanah (pH tanah berkisar 7-8).
Peran Si lainnya dalam mereduksi toksisitas Cd  pada  tanaman  yaitu  membentuk  pertahanan fisik  (apoplas)  di  sel-sel  akar,  menstimulasi sekuestrasi kompleks phytochelatine- Cd ke dalam vakuola  sel-sel  akar  sehingga  mengurangi translokasi  Cd  dari  akar  ke  tajuk,  dan meningkatkan aktivitas antioksidan baik enzimatik  maunpun  non  enzimatik  (Malhotra  et al.,  2016;  Bhat  et  al.,  2019).  Selain  itu,  peran  Si dalam  efektifitas  penyerapan  nutrien  dapat menjadi  kunci  mengapa  pertumbuhan  padi ‘Cempo  Merah’  yang  diberi  Si  baik  pada  kondisi tercekam Cd maupun tidak tercekam Cd, semakin meningkat seiring meningkatnya konsentrasi Si.

## Simpulan dan Saran
Simpulan
Logam berat Cd (100 mg.kg -1 tanah) memiliki efek  negatif  dan  menyebabkan  toksisitas  pada padi  ‘Cempo  Merah’  dengan  menurunkan pertumbuhan vegetatif dan kadar klorofil a, b dan total. Akan tetapi, dampak negatif tersebut dapat dikurangi dengan aplikasi unsur benefisial Si yang terkandung  dalam  pupuk  silikat.  Si  (100  mg.kg -1 tanah) dilaporkan dapat meningkatkan pertumbuhan  vegetatif  dan  kadar  klorofil  padi ‘Cempo Merah’ baik dalam kondisi tidak tercekam maupun tercekam logam berat Cd.

## Saran
Mekanisme  Si  dalam  reduksi  toksistas  Cd pada  padi  dapat  terjadi  melalui  mekanisme eksternal dan internal. Oleh karena itu, saran yang diberikan  untuk  penelitian  selanjutnya  yakni melakukan penelitian mengenai kedua mekanisme tersebut secara eksperimental.

## Ucapan Terima Kasih
Peneliti  mengucapkan  terima  kasih  kepada Lembaga Pengelola Dana Pendidikan (LPDP) yang telah  memberikan  dukungan  finansial  untuk penelitian ini.

## Daftar Pustaka
Bhat, J. A., Shivaraj, S. M., Singh, P., Navadagi, D. B., Tripathi, D. K., Dash, P. K., Solanke, A. U., Sonah, H., & Deshmukh, R. (2019). Role of silicon in mitigation of heavy metal stresses in crop plants. Plants , 8 (3), 1 – 20. https://doi.org/10.3390/plants8030071
Cuong, T. X., Ullah, H., Datta, A., & Hanh, T. C. (2017). Effects of silicon-based fertilizer on growth, yield and nutrient uptake of rice in tropical zone of Vietnam. Rice Science ,
24 (5), 283 – 290. https://doi.org/10.1016/j.rsci.2017.06.002
Da-lin, L., Kai-qi, H., Jing-jing, M., Wei-wei, Q., Xiu- ping, W., & Shu-pan, Z. (2011). Effects of cadmium on the growth and physiological characteristics of sorghum plants. African Journal of Biotechnology , 10 (70), 15770 – 15776. https://doi.org/10.5897/AJB11.848
Dong, Q., Fang, J., Huang, F., & Cai, K. (2019). Silicon amendment reduces soil Cd availability and Cd uptake of two Pennisetum species. International Journal of Environmental Research and Public Health , 16 (9), 1 – 13. https://doi.org/10.3390/ijerph16091624
Farooq, M. A., Detterbeck, A., Clemens, S., & Dietz, K. J. (2016). Silicon-induced reversibility of cadmium toxicity in rice. Journal of Experimental Botany , 67 (11), 3573 – 3585. https://doi.org/10.1093/jxb/erw175
Gao, L., Chang, J., Chen, R., Li, H., Lu, H., Tao, L., & Xiong, J. (2016). Comparison on cellular mechanisms of iron and cadmium accumulation in rice: prospects for cultivating Fe-rich but Cd-free rice. Rice ,
9 (1). https://doi.org/10.1186/s12284-016- 0112-7
Grzeszczuk, M., Salachna, P., & Meller, E. (2018). Changes in photosynthetic pigments, total phenolic content, and antioxidant activity of salvia coccinea Buc’hoz Ex Etl. Induced by exogenous salicylic acid and soil salinity. Molecules , 23 (6), 1 – 11. https://doi.org/10.3390/molecules230612
96
Guo, Q., Meng, L., Zhang, Y. N., Mao, P. C., Tian, X. X., Li, S. S., & Zhang, L. (2017). Antioxidative systems, metal ion homeostasis and cadmium distribution in Iris lactea exposed to cadmium stress. Ecotoxicology and Environmental Safety , 139 (August 2016),
50 – 55.
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2016.12.
013
He, C., Ding, Z., Mubeen, S., Guo, X., Fu, H., & Xin, G. (2020). Evaluation of three wheat (Triticum aestivum L.) cultivars as sensitive Cd biomarkers during the seedling stage. PeerJ ,
2020 (1), 1 – 16. https://doi.org/10.7717/peerj.8478
Hossain, M. A., Piyatida, P., da Silva, J. A. T., &
Fujita, M. (2012). Molecular mechanism of heavy metal toxicity and tolerance in plants: central role of glutathione in detoxification of reactive oxygen species and methylglyoxal and in heavy metal chelation. Journal of Botany , 2012 (Cd), 1 – 37. https://doi.org/10.1155/2012/872875
Irfan, M., Ahmad, A., & Hayat, S. (2014). Effect of cadmium on the growth and antioxidant enzymes in two varieties of Brassica juncea. Saudi Journal of Biological Sciences , 21 (2), 125 – 131. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2013.08.001
Kabir, A. H., Hossain, M. M., Khatun, M. A., Mandal, A., & Haider, S. A. (2016). Role of silicon counteracting cadmium toxicity in Alfalfa (Medicago sativa L.). Frontiers in Plant Science , 7 (JULY2016), 1 – 12. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01117
Kaushik, P., & Saini, D. K. (2019). Silicon as a vegetable crops modulator — a review.
Plants , 8 (6), 1 – 18. https://doi.org/10.3390/plants8060148
Lin, H., Fang, C., Li, Y., Lin, W., He, J., Lin, R., & Lin, W. (2016). Effect of silicon on grain yield of rice under cadmium-stress. Acta Physiologiae Plantarum , 38 (7), 1 – 13. https://doi.org/10.1007/s11738-016- 2177-8
Liu, K., Lv, J., He, W., Zhang, H., Cao, Y., & Dai, Y.
(2015). Major factors influencing cadmium uptake from the soil into wheat plants. Ecotoxicology and Environmental Safety , 113 , 207 – 213.
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2014.12.
005
Lu, H., Li, Z., Wu, J., Shen, Y., Li, Y., Zou, B., Tang, Y., & Zhuang, P. (2017). Influences of calcium silicate on chemical forms and subcellular distribution of cadmium in Amaranthus hypochondriacus L. Scientific Reports ,
7 (May 2016), 1 – 9.
https://doi.org/10.1038/srep40583
LU, Y., MA, J., TENG, Y., HE, J., CHRISTIE, P., ZHU, L., REN, W., ZHANG, M., & DENG, S. (2018). Effect of Silicon on Growth, Physiology, and Cadmium Translocation of Tobacco (Nicotiana tabacum L.) in Cadmium- Contaminated Soil. Pedosphere , 28 (4), 680 –
689. https://doi.org/10.1016/S1002- 0160(17)60417-X
Luyckx, M., Hausman, J. F., Lutts, S., & Guerriero, G. (2017). Silicon and plants: Current knowledge and technological perspectives. Frontiers in Plant Science , 8 (March), 1 – 8. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00411
Ma, J. F., Yamaji, N., & Mitani-Ueno, N. (2011). Transport of silicon from roots to panicles in plants. Proceedings of the Japan Academy Series B: Physical and Biological Sciences ,
87 (7), 377 – 385. https://doi.org/10.2183/pjab.87.377
Malhotra, C., Kapoor, R. T., & Ganjewala, D. (2016). Alleviation of abiotic and biotic stresses in plants by silicon supplementation. Scientia Agriculturae , 13 (2). https://doi.org/10.15192/pscp.sa.2016.13. 2.5973
Meena, V. D., Dotaniya, M. L., Coumar, V., Rajendiran, S., Ajay, Kundu, S., & Subba Rao, A. (2014). A case for silicon fertilization to improve crop yields in tropical soils. Proceedings of the National Academy of Sciences India Section B - Biological Sciences , 84 (3), 505 – 518. https://doi.org/10.1007/s40011-013- 0270-y
Muradoglu, F., Gundogdu, M., Ercisli, S., Encu, T., Balta, F., Ze Jaafar, H., & Zia-Ul-Haq, M. (2015). Cadmium toxicity affects chlorophyll a and b content, antioxidant enzyme activities and mineral nutrient accumulation in strawberry. Biological Research , 48 , 3 – 9. https://doi.org/10.1186/s40659-015- 0001-3
Naeem, A., Saifullah, Ghafoor, A., & Farooq, M. (2015). Suppression of cadmium concentration in wheat grains by silicon is related to its application rate and cadmium accumulating abilities of cultivars. Journal of the Science of Food and Agriculture ,
95 (12), 2467 – 2472.
https://doi.org/10.1002/jsfa.6976
Nazar, R., Iqbal, N., Masood, A., Khan, M. I. R., Syeed, S., & Khan, N. A. (2012). Cadmium toxicity in plants and role of mineral nutrients in its alleviation. American Journal of Plant Sciences , 03 (10), 1476 – 1489. https://doi.org/10.4236/ajps.2012.310178
Parmar, P., Kumari, N., & Sharma, V. (2013). Structural and functional alterations in photosynthetic apparatus of plants under cadmium stress. Botanical Studies , 54 (1), 45. https://doi.org/10.1186/1999-3110- 54-45
Pati, S., Pal, B., Badole, S., Hazra, G. C., & Mandal, B.
(2016). Effect of silicon fertilization on growth, yield, and nutrient uptake of rice. Communications in Soil Science and Plant Analysis , 47 (3), 284 – 290. https://doi.org/10.1080/00103624.2015.1 122797
Rachmawati, D., Luh, N., Mona, G., Tumbuhan, L. F., Biologi, F., Mada, U. G., Pascasarjana, P., Biologi, P. S., Biologi, F., & Mada, U. G. (2018). Potensi abu sekam padi untuk meningkatkan ketahanan oksidatif non- enzimatik dan produksi padi merah pada cekaman kekeringan. Jurnal Agronomi Indonesia , 46 (1), 24 – 32.
Rao, G. B., & Susmitha, P. (2017). Silicon uptake, transportation and accumulation in Rice. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry , 6 (6), 290 – 293. http://www.phytojournal.com/archives/?y ear=2017&vol=6&issue=6&ArticleId=2091 &si=false
Robertsa, T. L. (2014). Cadmium and phosphorous fertilizers: The issues and the science. Procedia Engineering , 83 , 52 – 59. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.09.
012
Supriyanti, A., Supriyanta, & Kristamtini. (2015). Karakterisasi dua puluh padi (Oryza sativa. L.) Lokal di Daerah Istimewa Yogyakarta. Vegetalika , 4 (3), 29 – 41.
Tang, H., Liu, Y., Gong, X., Zeng, G., Zheng, B., Wang, D., Sun, Z., Zhou, L., & Zeng, X. (2015). Effects of selenium and silicon on enhancing antioxidative capacity in ramie (Boehmeria nivea (L.) Gaud.) under cadmium stress. Environmental Science and Pollution Research , 22 (13), 9999 – 10008. https://doi.org/10.1007/s11356-015- 4187-2
Tjitrosoepomo, G. (2007). Morfologi Tumbuhan . Gadjah Mada University Press.
Tripathi, D. K., Singh, V. P., Kumar, D., & Chauhan, D. K. (2012). Rice seedlings under cadmium stress: Effect of silicon on growth, cadmium uptake, oxidative stress, antioxidant capacity and root and leaf structures. Chemistry and Ecology , 28 (3), 281 – 291. https://doi.org/10.1080/02757540.2011.6
44789
Tubana, B. S., Babu, T., & Datnoff, L. E. (2016). A review of silicon in soils and plants and its role in us agriculture: History and future perspectives. Soil Science , 181 (9 – 10), 393 –
411. https://doi.org/10.1097/SS.000000000000 0179
Wardhani, E., Roosmini, D., & Notodarmojo, S. (2017). Pencemaran kadmium di sedimen waduk Saguling Provinsi Jawa Barat. Jurnal Manusia Dan Lingkungan , 23 (3), 285. https://doi.org/10.22146/jml.18802
Wijayanti, T. (2017). Profil pencemaran logam berat pada perairan daerah aliran sungan (DAS) Grindulu Pacitan. JURNAL ILMIAH SAINS , 17 (1), 19. https://doi.org/10.35799/jis.17.1.2017.15 057
Xue, Z., Gao, H., & Zhao, S. (2014). Effects of cadmium on the photosynthetic activity in mature and young leaves of soybean plants. Environmental Science and Pollution Research , 21 (6), 4656 – 4664. https://doi.org/10.1007/s11356-013- 2433-z