FIKSASI NITROGEN ORBA DAN LOKON
SIMBIOTIK
P ADA KEDELAI
VARlET AS
Widjang H. Sisworo* , Havid Rasjid*, dan Elsje L. Sisworo*
ABSTRAK - ABSTRACT FIKSASI NITROGEN SIMBIOTIK PADA KEDELAI VARIETAS ORBA DAN LOKON. Percobaan lapangan ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan kedelai varietas Orba dan Lokon mengikat N 2 udara. Hasil yang diperoleh menunjukkan varietas Orba dan Lokon memiliki kemampuan mengikat N 2 udara yang berbeda. Orba dapat mengikat N 2 udara dua kali lebih banyak dan mempunyai daya basil yang lebih tinggi daripada Lokon. Nitrogen dalam tanaman kedelai diperoleh dari pupuk, fiksasi, dan tanah berturut-turut sebesar 5, 39, dan 56 persen dari seluruh kebutuhan tanaman. SIMBIOTIC NITROGEN FIXATION BY ORBAANDLOKON VARIETIES OF SOYBEAN. A field experiment bas been conducted to study the ability of Orba and Lokon varieties of soyebean to fix atmospheric nitrogen. Results obtained showed that Orba and Lokon have different capabilities in fixing atmospheric N. Apparanedy Orba was able to fix more atmospheric N twice than compared with Lokon and produced a high'er yield. Nitrogen in plant was derived from fertili:,;er, from fixation, and from soil at the values of 5, 39, and 56 percent respectively from the total plant requirement.
PENDAHULUAN Tanaman kedelai dikenal sangat sukar pengelolaannya dan hasilnya tidak dapat ditingkatkan dengan (mudah hanya dengan) perbaikan pemupukan saja, Kedelai menimbun protein dalam biji yang jauh lebih banyak dari tanaman sereal, sehingga selama pertumbuhannya kedelai memerlukan zat hara N yang lebih banyak. Menurut NELSON dan WEAVER (1) varietas kedelai yang sekarang banyak ditanam mampu menghasilkan biji sebanyak 3500 kg per hektar dan zat hara nitrogen yang dibutuhkan lebih dari 300 kg N/ha. Walaupun dernikian, ISHIZUKA (2) berpendapat bahwa pemberian nitrogen dalam jumlah banyak untuk meningkatkan serapan N hanya dapat meningkatkan dengan nyata pertumbuhan vegetatif kedelai tanpa disertai oleh kenaikan basil biji. Hal ini diakibatkan oleh gugurnya bunga dan polong muda. Karena itu pemupukan N dalam budidaya kedelai hams kurang dari 40 kg N/ha. Ta.karan pemupukan N yang dibutuhkan dalam budidaya kedelai lebih rendah (dibandingkan dari takaran pemupukan) yang dibutuhkan untuk tanaman sereal. Akan tetapi zat hara nitrogen yang diserap untuk perkembangan dan pertumbuhan kedelai jauh lebih banyak dari tanaman sereal. Hal ini dapat terjadi karena kedelai mampu mengikat N2 dari udara se~ra simbiotik. Dengan dernikian kebutuhan zat hara N kedelai diperoleh dari tiga sumber, yaitu dari tanah, pupuk, dan udara. Penelitian ini bertujuan mempelajari kontribusi masing-masing sumber N terse but terutama fiksasi, untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman kedelai. • Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN
227
TATA KERJA Pereobaan dilakukan dilapangan, Pangan Sukamandi (5 m di atas laut) eiri fisik dan kimia seperti tereantum diatur dalam raneangan acak kelompok No. 1. 2. 3.
4.
di Kebun Percobaan Balai PeMlitian Tanamn pada tanah aerie tropoquales yang memiliki dalam Tabel I. Empat perlakuan pereobaan dengan 6 ulangan sebagai berikut.
Sandi Perlakuan LIPO
L2PO LIPI L2Pl
Keterangan Kedelai Kedelai Kedelai Kedelai
varietas Orba tanpa pupuk P varietas Lokon tanpa pupuk P varietas Orba dipupuk 30 kg P/ha varietas Lokon dipupuk 30 kg P/ha
Petak pereobaan untuk setiap perlakuan berukuran 8,4 m x 4,8 m terbagi menjadi subpetak isotop 15N (2,4 m x 4,8 m) dan subpetak hasil (6,0 x 4,8 m). Subpetak isotop terbagi dua petak kedelai berbintil akar dan tidak berbintilakar masing·masing berukuran 2,4 m x 2,4 m. Tanaman standar yang digunakan untuk menentukan kandungan N tanaman dari fiksasi dengan teknik isotop menurut (3, 4, 5) adalah kedelai tidak berbintil varietas Chippewa. Bahan tanaman kedelai yang akan dipelajari kemampuannya mengikat N2 udara ialah varietas Orba dan Lokon. Serapan·N pupuk ditetapkan menurut (6) berdasarkan rumus : Serapan N-pupuk (kg/ha)
% N-bdp x Serapan N-totaI (kg/ha)
di mana N-bdp merupakan kadar N dalam tanaman yang berasal dari pupuk. Kandungan N tanaman yang berasal dari fiksasi ditetapkan menurut (4) dengan rumus: Kandungan N -fiksasi = (kg/ha) ( 1 _ % ekses atom 15N dalam kedelai berbintil )x % ekses atom 15N dalam kedelai tidak berbintil Serapan N-total (kg N/ha) Takaran pupuk nitrogen 20 kg N/ha diberikan pada saat tanam dengan eara diaduk rata dengan tanah lapisan atas. Tanaman pada sUbpetak 15N dipupuk dengan urea bertanda 15N yang mengandung 5,4% ekses atom, sedang subpetak hasil dipupuk dengan pupuk urea yang biasa diperdagangkan. Takaran pupuk P disesuaikan dengan perlakuan, yaitu 0 atau 30 kg P/ha. Pupuk K diberikan pada saat tanam seeara tebar dan diaduk dengan tanah dengan takaran 45 kg K20/ha. Jarak tanam antar baris dan dalam baris berturut·turut 40 dan 15 em. 228
RASIL DAN PEMBAHASAN Data yang diperoleh dari percobaan ini menunjukkan bahwa kadar N tanaman yang berasal dari flksasi (N-bdflks) dipengaruhi oleh varietas kedelai di samping pemberian fosfor (Tabel 2). Hal ini berarti bahwa varietas Orba dan Lokon memiliki kemampuan mengikat N2udara yang berbeda-beda. Nitrogen dalam bagian tanaman (biji dan stover, yaitu bagian tanaman yang dipanen kecuali biji) yang berasal dari flksasi lebm tinggi atau.genderung lebm tinggi pada varietas Orba daripada Lokon (Tabel 3). Sumbangan flksasi N sebagai penyedia zat hara nitrogen bagi tanaman tidak mencapai setengah dari seluruh kebutuhan N kedelai. Hasil ini serupa dengan yang dikemukakan oleh ABRITON (1976), WEBER (1966), dan HAM (1966) dalam NELSON dan WEAVER (1) yang dalam penelitiannya menggunakan teknik N-difference method, yaitu teknik pengukuran ftksasi N yang didasarkan pada selisih serapan N total dari kedelai berbintil akar (mengikat N) dan kedelai tak berbintil akar (tidak mengikat N) yang tidak diberi pupuk nitrogen. Akan tetapi bila percobaan dilakukan di tanah yang miskin bahan organik maka lebm dari 50 persen kebutuhan N tanaman diperoleh dari flksasi. Pada varietas Orba pemberian fosfor (P) dapat meningkatkan bobot biji serta bahan kering yang diproduksi tanaman tetapi keadaan d.emikian tidak terjadi pada varietas Lokon, (Tabel 4). Nampaknya varietas Orba lebm tanggap terhadap pemberian P dibandingkan Lokon. Walaupun kurang meyakinkan ada kecenderungan bahwa penambahan fosfor pada varietas Orba dapat meningkatkan banyaknya N-Udara yang ditimbun dalam jaringan tanaman melalui proses fiksasi (Tabel 5). Hal ini diduga karena dalam tanah cukup tersedia zat hara fosfor (kadar P205 tanah 26 ppm) sehingga pengaruh pupuk P terhadap kegiatan fiksasi N kurang terlihat secara jelas. Hasil percobaan yang diperoleh memperkuat pendapat RUSSEL (7) dan ROBSON (8) yang mengemukakan : (a) zat hara P merupakan pembatas utama bagi tanaman legume; dan (b) pemberian P yang dapat meningkatkan pertumbuhan legume pada umumnya juga menaikkan jumlah, ukuran, dan bobot bintil akar, yaitu bagian tanaman yang berperan dalam proses flksasi N secara simbiotik.
~!!.
Analisis kimia kadar N total disajikan dalam Tabel 5. Kadar N total varietas Orba lebm tinggi dari Lokon, dengan demikian varietas Orba memerlukan zat hara N yang lebm ban yak dibandingkan Lokon untuk membentuk setiap unit (gram) jaringan tanaman, baik yang dengan atau tanpa pemberian P. Kadar N total Lokon lebm dekat ke kadar N total kedelai tak berbintil akar (var. Chippewa) yang tidak mengikat N dari udara daripada ke kadar N total kedelai berbintil (var. Orba). Oleh karena itu Orba memerlukan jumlah zat hara nitrogen yang lebm banyak daripada Lokon. Dari data yang tercantum dalam Tabel 7 temyata kedelai Orba memerlukan nitrogen dua ka1i lebih banyak dari Lokon. Kebutuhan N yang lebm tinggi pada Orba temyata tidak hanya diikuti dengan kemampuan yang lebm tinggi dalam mengingat N2 dari udara, tetapi pemanfaatan N-tanah dan N-pupuk juga Iebm eflsienjikadibandingkan dengan Lokon yang memiliki daya hasillebm rendah. Berdasarkan data hasil dan produksi bahan kering (fabel4) dan data serapan N total (fabel 7) dapat dikemukakan bahwa varietas kedelai dengan daya hasil yang lebm tinggi memerlukan zat hara N yang lebm banyak dari varietas yang memiliki
229
daya hasil yang lebih rendah. Kebutuhan N tanaman kedelai disediakan oleh tiga sumber, yaitu pupuk, fiksasi, dan tanah yang seeam berturut-turut maBing-mil~ing sumber tersebut menyediakan kira-kira 5,39, dan 56 persen dari seluruh kebutuhan N tanaman kedelai (Tabel 7). Dengan demikian sumber N utama bagi kedelai ialah nitrogen yang tersedia dalam tanah. Tabel 5 menyajikan dua nilai banyaknya fiksasi N2 udara, yaitu berdasarkan teknik pengenceran isotop 15N (cara 1) dan N-difference method atau se1isih serapan N (cara 2). Kedua cara terse but dapat diterapkan dengan baik pada varietas Orba, tetapi dengan cara 2 diperoleh hasil rata-rata lebih tinggi 13 .25 persen dari cara 1. Perbedaan tersebut relatif rendah jika dibandingkan dengan keragaman percobaan (k.K.) yang mencapai 1736 persen. Akan tetapijika kedua cara terse but digunakan untuk penentuan fiksasi N oleh varietas Lokon, hasil yang didapat sangat berbeda, terutama pada perlakuan dengan pemupukan P diperoleh nilai negatif untuk fiksasi N. Penyimpangan yang besar pada teknik selisih serapan N disebabkan karena tanggapan (respons) yang berbeda dari kedelai berbintil akar (Lokon) dan tak berbintil akar (Chippewa) terhadap pemberian P. Chippewa menunjukkan respons yang baik terhadap pemberian P seperti yang diperlihatkan Orba, sedangkan Lokon kurang atau tidak tanggap terhadap pemberian P. Tabe1 7 memperlihatkan bahwa pemupukan P tidak hanya meningkatkan jumlah N tanaman dari fiksasi, tetapi 'juga serapan N-pupuk dan N-tanah. Perubahan serapan N-pupuk, N-tanah, maupun N-fiksasi sukar ditentukan dengan lebih tepat tanpa menggunakan teknik pengenceran isotop _15N.
KESIMPULAN Berdasarkan tiap hasil percobaan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa varietas kedelai memiliki kemampuan mengikat N2 udara yang berbeda. Varietas Orba mengikat N2 udara lebih banyak dari Lokon. Varietas kedelai dengan daya hasil yang lebih tinggi memerlukan zat hara nitrogen yang lebih banyak. Orba membutuhkan nitrogen dua kali lebih banyak dari Lokon. Bagian terbesar dari kebutuhan N tanaman disediakan oleh tanah (kira-kira 56 persen). Fiksasi N ,simbiotik menyediakan kira-kira 39 persen dari seluruh kebutuhan N tanaman kedelai.
DAFTAR PUSTAKA
1.
NELSON, A.N., and WEAVER, R.W., Seasonal nitrogen accumulation and 'flXation by soybeans grown at different densities, Agron. J. 72 (1980) 613.
2.
ISIDXUKA, J., "Function of symbiotically dixed nitrogen for grain production in soybean", Proc. International Seminar Soil Environment Fertility Management in Intensive A~ulture, Tokyo (1977) 618.
3.
FRIED, M., and BROESHART, H., An independent measurement of the amount of nitrogen fixed by legume crop, Plant Soil 43 (1975) 707.
230
4.
FRIED, M., and MIDDELBOE, V., Measurement of amount of nitrogen ftxed by legume crop, Plant Soil 47 (1977) 713.
5.
FRIED, M., and BROESHART, V., A further extention of the method for independently measuring the amount of nitrogen ftxed by a legume crop, Piant Soil 62 (1981) 331.
6.
IAEA, Tracer Manual on Crop and Soil (Technical Reports Series No. 171), IAEA, Vienna (1978).
7.
RUSSEL, J .S., "Residual value of fertilization", Mineral Nutrition of Legumes in Tropical and Subtropical Soils (ANDREW, C.s., and KAMPRATH, E.J., Eds.), CSIRO (1978) 361.
8.
ROBSON, A.D., "Mineral nutrients limiting nitrogen ftxation in legumes", Mineral Nutrition of Legumes in Tropical and Subtropical Soils (ANDREW, C.S., and KAMPRATH, E.J., Eds.), CSRIO (1978) 277.
231
~I
232
Berdasarkan hasil analisis oleh Pusat Penditian Tanah - Bogar
10.716** 7.071 0.384 0.05 08.68 *.56 .01 data 5F-tabel 0.1 03 4.54 2.90 0.974 42.761 1.245 5.42 311 d.b 0.398 3.29 6.639* Tabd 2. 24.975** Sidik ragam pengamatan kadarF-hitung N tanaman berasal dari fiksasi (N-bdfiks). Biji Stover ~/
Sumber
*
**
~I
Nyata pada P <0.05 Nyata pada P <0.01 Bagian tanaman yang dipanen kecuali biji
233
Tabel 3. Bagian dan N dalam tanaman yang berasal dan fiksasi (N-bdfiks).
Perlakuan
Stover.2/
......
Biji
,
, .(%)
.
LIPO
36.97
45.97
L2PO
23.52
41.96
LIPI
45.54
38.57
L2Pl
30.24
36.40
BNJ
Varietas (V)
0.05 0.01
6.12 8.48
TN TN
Pemupukan (P)
0.05 0.01
6.12 TN
5.35 TN
Interaksi (pxV)
0.05
TN
TN
K.K., (%)
20.68
Bagian tanaman yang dipanen kecuali biji TN Tidak nyata
.:i-I
234
15.12
Tabd 4.
Robot bahan kering dari bagian tanaman
Perlakuan
Stover 1/
..............
Tanarnan
Biji
(kg/ha)
LIPO
1744
917
2661
L2PO
1535
735
2270
LIPI
1955
1278
3233
L2P1
1669
770
2439
17.92 TN TN 8.23 BNJ335.4 83.2 115.2 262.7 0.05 363.5 144.1 199.6 189.6 Bagian tanaman yang dipanen kecuali9.19 biji 262.7 83,2 TN TidakVarietas nyata (V)
235
Tabel 5. Penimbunan N dari fiksasi dalam tanaman dan bagian tanaman
Tanaman ~/
Perlakuan
Stover
.E-/
N-15
Biji
..............
kg N/ha 28.070
23 .376
L2PO
1.583
11.070
12.753
8.15
LIPI
5.828
26.3 25
32.153
30.63
L2Pl
2.391
10.438
12.829
BNJ Varietas (V) TN 1 155 26.30 0.835 TN
0.05 0.834
17.36 TN TN 4.483 23.47 3.236 3.631 5.030
Pemupukan (P) Interaksi (pXV) K.K.,%
~/ Bagian tanaman yang dipanen kecuali bji J!/ N-15; Teknik pengencenm isotop;C> N : teknik selisih senpan N TN Tidak nyata
236
37.56
4.694
LIPO
om 0.01 0.05
6.N
-
14.66
Tabel 6. Kadar N total kedelai berbintil akar (Orba dan Lokon) dan tidak berbintil akar (Chippewa)
Stover2/
Biji
Perlakuan Nodul
Non Nod
Nodul
.......................... LIPO
L2PO LIPI L2Pl
0.72 0.46 0.65 0.47
0.58 0.58 0.59 0.56
Non Nod.!>/
(% )
5.33 3.68 5.36 3.66
. 3.45 3.37 3.72 3.65
BNJ
0.01 TN 0.05
Varietas (V) 9.14
0.05
7.46 15.12 0.065 TN 0.047 10.42 0.166 0.230 TN.
Pemupukan (P) lnteraksi (pxV) K.K.,%
af
Bagian tanaman yang dipanen keeuali biji Nodul. Kedelai berbintil akar; Non Nod. kedelai tidak berbintil akar TN Tidak nyata
~f
237
N W 00
Taberl 7. Serapan nitrogen dan kontribusi berbagai sumber N untuk penyediaan sduruh kebutuhan N tanaman.
Kontribusi Sumber N
Serapan Perlakuan Pupuk
..........
kg N/ha 28.070 12.753 45.557 32.152 5.35 21.335 12.829 32.497 4.62 63.500 4.93 34.090 19.515 81.180 35.980 5.06
Tanah
Total
.
Pupuk
Fiksasi
Tanah
. . . . . . . . . . . .(%)
-
44.20
51.18
37.41
57.24
LIP1
39.61
55.47
L2Pl Rata-rata
35.76
59.46
39.25
55.85
L1PO
4.000 1.822 1.816
2.933
Fiksasi
L2PO
4.99
.
DISKUSI
RIV AlE RA lMA : Varietas Lokon kurang baik rnengikat N bila dibandingkan dengan varietas Orba. Apakah ada kaitannya dengan pernberian pupuk N? Bila ada berapa kg N/ha? WlDJANG H. SISWORO : Takaran pupuk N untuk kedua varietas yang diteliti sarna, yaitu 20 kg N/ha. Jadi perbedaan yang rnuncul tidak disebabkan oleh takaran N, diduga takaran pupuk N yang dianggap dapat rnenganggu kegiatan fikSlSi N sirnbiotik ialah lebih dari 40 kg N/ha. NAZIR ABDULLAH : Apakah perbedaan kernampuan rnengikat N2 udara oleh tanarnan kedelai juga tercermin pada bobot dan jumlah bintil akar. WlDJANG H. SlSWORO : Secara teoritis ya, tetapi dalarn penelitian ini tidak dilakukan pengarnatan terhadap hal yang ditanyakan.
239
