Electronic Theses and Dissertation

Magnesium oksida (MgO), khususnya dalam bentuk nanopartikel (MgO NP), memiliki potensi untuk mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Sifat fisikokimia MgO NP yang bervariasi akibat suhu kalsinasi berbeda dapat menghasilkan respons fisiologis tanaman yang berbeda-beda. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh MgO NP yang disintesis pada suhu kalsinasi 400ºC, 500ºC, 600ºC, dan 700ºC terhadap proses perkecambahan dan fisiologi tanaman padi (Oryza sativa L.) varietas Mapan P.05. Nanopartikel MgO di sintesis menggunakan metode presipitasi dengan seawater bittern sebagai prekursor, kemudian dikarakterisasi menggunakan SEM-EDS, XRD, dan PSA. Uji germinasi dilakukan pada berbagai konsentrasi MgO NP yaitu 0 ppm (kontrol, menggunakan Milli Q Water), 10 ppm, 100 ppm, dan 1000 ppm. Parameter fisiologis yang diukur meliputi panjang akar, panjang koleoptil, persentase germinasi, persentase fitotoksisitas, indeks germinasi, kandungan klorofil dan karotenoid, dan kebocoran elektrolit. Analisis SEM-EDS menunjukkan morfologi globular pada MgO NP-700 dengan kandungan sebesar 45,95% oksigen dan 54,05% magnesium. Hasil XRD menunjukkan peningkatan kristalinitas dan ukuran kristal seiring naiknya suhu kalsinasi. Analisis PSA menunjukkan ukuran partikel terkecil pada MgO NP-500 (68 nm). Uji germinasi menunjukkan bahwa MgO NP-500 pada konsentrasi 10 ppm meningkatkan panjang akar sebesar 2,45 ± 007 cm dibandingkan sampel lainnya. Namun demikian, konsentrasi tinggi (1000 pppm) pada MgO NP-400, MgO NP-500, dan MgO NP-600 menurunkan panjang akar masing-masing sebesar 1,48 ± 0,05 cm, 1,32 ± 0,04 cm, dan 0,90 ± 0,04 cm serta meningkatkan fitotoksisitas sebesar 38,66%, 34,17%, dan 58,57%. Namun, MgO NP-700 pada konsentrasi 10 ppm, 100 ppm, dan 1000 ppm terjadi penurunan panjang akar sebesar 1,10 ± 0,05 cm, 1,10 ± 0,05 cm, dan 0,6 ± 0,03 cm serta terjadi peningkatan fitotoksisitas sebesar 46,96%, 47,21%, dan 71,24%. Kandungan klorofil dan karotenoid pada MgO NP-500, MgO NP-600, dan MgO NP-700 meningkat pada konsentrasi 10 ppm dan 100 ppm, namun menurun pada 1000 ppm. Kebocoran elektrolit bervariasi antar perlakuan, dengan peningkatan signifikan pada MgO NP-700 di konsentrasi tinggi. Konsentrasi rendah MgO NP, terutama MgO NP-500, berpotensi meningkatkan pertumbuhan awal padi Mapan P.05, sedangkan konsentrasi tinggi dapat menimbulkan efek fitotoksik, terutama pada MgO NP-700. Sifat fisikokimia nanopartikel seperti ukuran partikel dan kristalinitas memainkan peran penting dalam respons fisiologis tanaman.

Kata Kunci: Nanoteknologi, Nanopartikel MgO, Oryza sativa, fitotoksisitas, perkecambahan biji, pigmen fotosintesis, dan kebocoran elektrolit.

Magnesium oxide (MgO), particularly in the form of nanoparticles (MgO NPs), has the potential to influence plant growth and development. The physicochemical properties of MgO NPs, which vary depending on the calcination temperature, may result in different physiological responses in plants. This study aims to evaluate the effects of MgO NPs synthesized at calcination temperatures of 400°C, 500°C, 600°C, and 700°C on the germination process and physiological responses of rice plants (Oryza sativa L.) of the Mapan P.05 variety. MgO nanoparticles were synthesized using the precipitation method with seawater bittern as a precursor, and subsequently characterized using SEM-EDS, XRD, and PSA. Germination tests were conducted at various MgO NP concentrations: 0 ppm (control, using Milli Q Water), 10 ppm, 100 ppm, and 1000 ppm. Physiological parameters such as root length, coleoptile length, germination percentage, phytotoxicity percentage, germination index, chlorophyll and carotenoid content, and electrolyte leakage were measured. SEM-EDS analysis revealed a globular morphology for MgO NP-700, with elemental composition showing 45.95% oxygen and 54.05% magnesium. XRD results indicated an increase in crystallinity and crystal size with rising calcination temperatures. PSA analysis showed the smallest particle size for MgO NP-500 (68 nm). Germination tests showed that MgO NP-500 at a concentration of 10 ppm increased root length by 2,45 ± 0,07 cm compared to the other samples. However, high concentrations (1000 ppm) of MgO NP-400, MgO NP-500, and MgO NP-600 reduced root length to 1,48 ± 0,05 cm, 1,32 ± 0,04 cm, and 0,90 ± 0,04 cm, respectively, and increased phytotoxicity levels to 38,66%, 34,17%, and 58,57%. However, MgO NP-700 at concentrations of 10 ppm, 100 ppm, and 1000 ppm caused a decrease in root length to 1,10 ± 0,05 cm, 1,10 ± 0,05 cm, and 0,60 ± 0,03 cm, respectively, along with an increase in phytotoxicity to 46,96%, 47,21%, and 71,24%. Chlorophyll and carotenoid contents in MgO NP-500, MgO NP-600, and MgO NP-700 increased at concentrations of 10 ppm and 100 ppm, but decreased at 1000 ppm. Electrolyte leakage varied among treatments, with a significant increase observed in MgO NP-700 at high concentrations. Low concentrations of MgO NPs, particularly MgO NP-500, have the potential to enhance early growth of Mapan P.05 rice, whereas high concentrations may exert phytotoxic effects, especially with MgO NP-700. The physicochemical properties of the nanoparticles, such as particle size and crystallinity, play a crucial role in determining the physiological responses of plants. Keyword: Nanotechnology, MgO nanoparticles, Oryza sativa, phytotoxicity, seed germination, photosynthetic pigments, and electrolyte leakage.