4
TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Kacang Kedelai Adapun sistematika tanaman kedelai (Glycine max (L.) Merr.) yaitu : Kingdom : Plantae Divisio
: Tracheophyta
Subdivisio : Spermatophytina Kelas
: Magnoliopsida
Ordo
: Fabales
Famili
: Fabaceae
Genus
: Glycine
Species
: Glycine max (L.) Merr.
(http://www.itis.gov, 2011). Kedelai merupakan tanaman pangan berupa semak yang tumbuh tegak. Batang kedelai memiliki buku yang akan menjadi tempat tumbuhnya bunga. Buku yang menghasilkan buah disebut buku subur. Pada batang tanaman tersebut biasanya akan muncul cabang (http://www.distantph.kalselprov.go.id, 2014). Daun kedelai merupakan daun majemuk beranak daun tiga (triofoliolatus) yang tumbuh secara berselang-seling. Daun ini berfungsi sebagai alat untuk proses asimilasi, respirasi, dan transpirasi (Rubatzky & Yamaguchi, 1998). Pembungaan kedelai berbentuk aksilar atau terminal berisi 3-30 kuntum bunga, bunga kecil berbentuk kupu-kupu, daun kelopak berbentuk tabung, benang sari sepuluh helai, dua tukal, tangkai putik melengkung, berisi kepala putik yang berbentuk bonggol (Pakpahan, 2009).
Universitas Sumatera Utara
5
Kedalaman perakarannya dapat mencapai 2 m, sedangkan penyebaran ke samping hingga 1,5 m. Akar kedelai tumbuh benjol seperti puru yang disebut bintil akar. Bintil akar merupakan bentuk simbiosis kedelai dengan bakteri Rhizobium japonicum yang mampu mengikat gas nitrogen bebas dari udara. Adanya kerjasama ini memungkinkan kedelai untuk memenuhi sebagian hara nitrogen untuk pertumbuhannya (http://www.distantph.kalselprov.go.id, 2014). Buah kedelai berbentuk polong. Setiap tanaman mampu menghasilkan 100-250 polong. Polong kedelai berbulu dan berwarna kuning kecoklatan atau abu-abu. Selama proses pematangan buah, polong yang berwarna hijau akan berubah menjadi kehitaman (http://www.pertanian.jombangkab.go.id, 2011). Syarat Tumbuh Iklim Varietas kedelai berbiji kecil, sangat cocok ditanam di lahan dengan ketinggian 0,5 -300 m di atas permukaan laut (dpl). Sedangkan varietas kedelai berbiji besar cocok ditanam di lahan dengan ketinggian 300-500 m dpl. Di atas ketinggian lebih dari
500 m dpl tidak dapat tumbuh dengan baik
(http://www.warintek.ristek.com, 2011). Suhu yang dikehendaki tanaman kedelai antara 21-34 o C, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman kedelai 23-27
o
C. Pada proses
perkecambahan benih kedelai memerlukan suhu yang cocok sekitar 30
o
C. Saat
panen kedelai yang jatuh pada musim kemarau akan lebih baik daripada musim hujan karena berpengaruh terhadap waktu pemasakan biji dan pengeringan hasil (http://www.pertanian.jombangkab.go.id, 2011).
Universitas Sumatera Utara
6
Tanaman kedelai sangat peka terhadap perubahan panjang hari atau lama penyinaran sinar matahari karena kedelai termasuk tanaman “hari pendek”. Artinya, tanaman kedelai tidak akan berbunga bila panjang hari melebihi batas kritis, yaitu 15 jam perhari. Oleh karena itu, bila varietas yang berproduksi tinggi dari daerah subtropik dengan panjang hari 14 – 16 jam ditanam di daerah tropik dengan rata- rata panjang hari 12 jam maka varietas tersebut akan mengalami penurunan produksi karena masa bunganya menjadi pendek, yaitu dari umur 50 – 60 hari menjadi 35 – 40 hari setelah tanam (Irwan, 2006). Tanah Toleransi keasaman tanah (pH) tanah bagi kedelai adalah 5,8-7,0. Namun, pada pH 4,5 kedelai dapat tumbuh. Pada pH kurang dari 5,5 pertumbuhannya sangat terhambat karena keracunan alumunium. Pertumbuhan bakteri bintil dan proses nitrifikasi akan berjalan kurang baik. Pada tanah podsolik merah kuning dan tanah yang banyak mengandung pasir kwarsa, pertumbuhan kedelai kurang baik, kecuali jika tanah diberi tambahan pupuk organik dalam jumlah cukup (http://www.warintek.ristek.com, 2011). Tanaman kedelai sebenarnya dapat tumbuh di semua jenis tanah, namun demikian, untuk mencapai tingkat pertumbuhan dan produktivitas yang optimal, kedelai harus ditanam pada jenis tanah berstruktur lempung berpasir atau liat berpasir. Upaya program pengembangan kedelai bisa dilakukan dengan penanaman di lahan kering masam dengan pH tanah 4,5 – 5,5 yang sebenarnya termasuk kondisi lahan kategori kurang sesuai (Irwan, 2006). Tanaman kedelai dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah dengan drainase dan aerasi tanah yang cukup baik serta air yang cukup selama pertumbuhan
Universitas Sumatera Utara
7
tanaman. Tanaman kedelai dapat tumbuh baik pada tanah alluvial, regosol, grumosol, latosol atau andosol. Pada tanah yang kurang subur (miskin unsur hara) dan jenis tanah podsolik merah-kuning, tanaman kedelai perlu diberi pupuk organik dan pengapuran (Departemen Pertanian, 2011). Botani Tanaman Kacang Tanah Adapun sistematika tanaman kacang tanah (Arachis hypogaea L.) yaitu : Kingdom : Plantae Divisio
: Tracheophyta
Subdivisio : Spermatophytina Kelas
: Magnoliopsida
Ordo
: Fabales
Famili
: Fabaceae
Genus
: Arachis
Species
: Arachis hypogaea L.
(http://www.itis.gov, 2011). Kacang tanah mempunyai akar serabut yang tumbuh ke bawah sepanjang ± 20 cm. Selainitu, tanaman ini memiliki akar-akar lateral (cabang) yang tumbuh ke samping sepanjang 5-25 cm. Pada akar lateral terdapat banyak serabut, fungsinya untuk menghisap air dan unsur hara. Pada akar lateral juga terdapat bintil akar (nodul) yang mengandung bakteri rhizobium, kegunaannya sebagai pengikat zat nitrogen dari udara (Departemen Pertanian, 2006). Tanaman kacang tanah memiliki batang yang kerdil dan berbuku-buku. Pada mulanya batang tanaman kacang tanah tumbuh tunggal, namun selanjutnya akan tumbuh cabang-cabang. Secara umum, tanaman kacang tanah tumbuh tinggi
Universitas Sumatera Utara
8
sekitar 30-50 cm, namun bisa lebih tinggi lagi sesuai dengan jenis dari kacang tanah tersebut (http://www.agroteknologi.web.id, 2015). Tanaman kacang tanah hidup semusim berumur pendek sekitar 3,5 bulan tergantung ketinggian dan cuaca. Daun kacang tanah adalah daun majemuk bersirip genap, terdiri atas empat anak daun yang bentuknya bulat, elip atau agak lancip dan berbulu. Bulu tersebut berfungsi sebagai penahan atau penyimpan debu dan obat semprotan. Apabila polong kacang tanah sudah tua atau memasuki akhir masa pertumbuhan, maka daun-daun akan berguguran dan dimulai dari bagian daun paling bawah (Pajow et al., 2006). Tanaman kacang ditanam memasuki
tanah yang berumur
4 hingga 6 minggu setelah
tahap berbunga. Malam hari merupakan
waktu bagi
bunga kacang tanah untuk berbunga, bunga kacang tanah mekar selama 24 jam,
setelah
itu
bunga
akan
kembali
layu
dan
berguguran
(http://www.agroteknologi.web.id, 2015). Kacang tanah berbuah polong. Polongnya terbentuk setelah terjadi pembuahan. Buah kacang tanah berada di dalam tanah. Setelah terjadi pembuahan bakal buah tumbuh memanjang dan nantinya akan menjadi tangkai polong. Mulamula, ujung ginofor (bakal buah kacang tanah) yang runcing mengarah ke atas, kemudian tumbuh mengarah ke bawah dan selanjutnya masuk ke dalam tanah sedalam 1-5 cm. Pada waktu menembus tanah, pertumbuhan memanjang ginofor akan terhenti. Panjang ginofor ada yang mencapai 18 cm tempat berhentinya ginofor masuk ke dalam tanah tersebut menjadi tempat buah kacang tanah. Ginofor yang terbentuk di cabang bagian atas dan tidak masuk ke dalam tanah akan gagal membentuk polong (Departemen Pertanian, 2006).
Universitas Sumatera Utara
9
Syarat Tumbuh Iklim Kacang tanah tumbuh antara garis lintang 4
o
LU dan 40
o
LS di daerah
tropik dan sub tropik yang hangat dan di iklim sedang yang lembab yang memiliki musim panas hangat dan panjang. Fotoperiode tampak mempengaruhi perbandingan perbandingan antara bunga yang menghasilkan polong dan menyebarkan asimilat antara cabang vegetatif dan generatif. Pada beberapa kultivar foto periode panjang (lebih dari 14 jam) umumnya meningkatkan pertumbuhan vegetatif dan fotoperiode pendek (lebih kecil dari 10 jam) akan meningkatkan pertumbuhan reproduktif (Somaatmadja, 1993). Faktor iklim adalah faktor kritis yang memang belum dapat dikendalikan oleh manusia. Namun kacang tanah dapat tumbuh pada temperatur berkisar antara 18-34
o
C dan optimum 25-27
o
C. Di Indonesia, tanaman kacang tanah cocok
ditanam di dataran rendah yang berketinggian di bawah 500 m dpl (Pajow et al., 2006). Curah hujan yang sesuai untuk tanaman kacang tanah antara 800-1.300 mm/tahun. Hujan yang terlalu keras akan mengakibatkan rontok dan bunga tidak terserbuki oleh lebah. Selain itu, hujan yang terus-menerus akan meningkatkan kelembaban di sekitar pertanaman kacang tanah. Kelembaban udara untuk tanaman kacang tanah berkisar antara 65-75%. Adanya curah hujan yang tinggi akan
meningkatkan
kelembaban
terlalu
tinggi
di
sekitar
pertanaman
(Prihatman, 2000).
Universitas Sumatera Utara
10
Tanah Kacang tanah lebih menghendaki jenis tanah lempung berpasir, liat berpasir, atau lempung liat berpasir. Kemasaman (pH) tanah optimal adalah seikitar 6,5-7,0. Apabila pH tanah lebih besar dari 7,0 maka daun akan berwarna kuning akibat kekurangan suatu unsur hara (N, S, Fe, Mn) dan sering kali timbul bercak hitam pada polong. Kacang tanah memberikan hasil terbaik jika ditanam di tanah remah dan berdrainase baik, terutama di tanah berpasir. Tanah bertekstur ringan memudahkan penembusan dan perkembangan polong, yang biasanya terjadi di bawah permukaan tanah. Ketersediaan kalsium tanah sangat diperlukan agar biji dapat tumbuh dengan baik (Rubatzky & Yamaguchi, 1998). Jenis tanah yang sesuai untuk tanaman kacang tanah adalah jenis tanah yang gembur/bertekstur ringan dan subur. Ketinggian tempat yang baik dan ideal untuk tanaman kacang tanah adalah pada ketinggian antara 500 m dpl. Jenis kacang tanah tertentu dapat ditanam pada ketinggian tempat tertentu untuk dapat tumbuh optimal (Prihatman, 2000). Kekurangan air akan menyebabkan tanaman kurus, kerdil, layu, dan akhirnya mati. Air yang diperlukan tanaman berasal dari mata air atau sumber air yang ada di sekitar lokasi penanaman. Tanah berdrainase dan berserasi baik atau lahan yang tidak terlalu becek dan tidak terlalu kering, baik bagi pertumbuhan kacang tanah (Prihatman, 2000). Rhizobakteri Pemacu Tumbuh Tanaman (RPTT) Rizobakteri pemacu tumbuh tanaman yang lebih popular disebut Rhizobakteri Pemacu Tumbuh Tanaman (RPTT) merupakan kelompok bakteri menguntungkan yang secara aktif mengkolonisasi rhizosfer. RPTT berperan
Universitas Sumatera Utara
11
penting dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman, hasil panen, dan kesuburan lahan (Wahyudi, 2009). Penggunaan RPTT memberikan alternatif untuk menggantikan pupuk kimia, pestisida dan zat pemacu pertumbuhan, banyak isolatnya meningkatkan tinggi, panjang akar dan bobot kering produksi tajuk dan akar tanaman secara signifikan. RPTT juga membantu mengendalikan penyakit tanaman. Beberapa RPTT yang secara khusus diinokulasi pada benih sebelum ditanam mampu tumbuh pada perakaran tanaman. RPTT sebagai komponen sistem pengendalian terpadu dapat mengurangi pemakaian pupuk dan menjadi agen biokontrol. Pengendalian oleh RPTT dapat meningkatkan produksi tanaman dan akan menjadi toleran terhadap nematoda dan penyakit lain beberapa minggu setelah ditanam (Saharan & Nehra, 2011). Berbagai jenis bakteri telah diidentifikasi sebagai RPTT. Sebagian besar berasal dari kelompok Gram negatif dengan jumlah strain paling banyak dari genus Pseudomonas dan beberapa dari genus Serratia. Selain kedua genus tersebut, dilaporkan antara lain genus Azotobacter, Azospirilium, Acetobacter, Burkholderia, Enterobacter, Rhizobium, Erwinia, Flavobacterium, dan Bacillus (Wahyudi, 2009). RPTT secara umum terbagi atas RPTT ekstraselular (eRPTT) yang berada di rhizosfer, permukaan akar, atau di ruang antar sel pada korteks akar dan intraselular (iRPTT) yang berada di dalam sel akar. Beberapa contoh eRPTT adalah Agrobacterium, Arthrobacter, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia,
Caulobacter,
Chromobacter,
Erwinia,
Flavobacterium,
Micrococcus, Pseudomonas, dan Seratia. Genus yang termasuk iRPTT antara
Universitas Sumatera Utara
12
lain
Allorhizobium,
Azorhizobium,
Bradyrhizobium,
Mesorhizobium,
dan
Rhizobium dari famili Rhizobiaceae (Ahemad & Kibret, 2014). Fungsi dan Mekanisme RPTT Secara umum, fungsi RPTT dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dibagi dalam tiga kategori yaitu : (1) sebagai pemacu/perangsang pertumbuhan (biostimulan) dengan mensintesis dan mengatur konsentrasi berbagai zat pengatur tumbuh (fitohormon) seperti Indole Acetic Acid (IAA), giberelin, sitokinin, dan etilen dalam lingkungan akar; (2) sebagai penyedia hara (biofertilizer) dengan menambat N2 dari udara secara asimbiosis dan melarutkan hara P yang terikat di dalam tanah; (3) sebagai pengendali patogen berasal dari tanah (bioprotectans) dengan cara menghasilkan berbagai senyawa atau metabolit anti patogen seperti siderofor, β 1-3 glukanase, kitinase, antibiotik, dan sianida (Rahni, 2012). RPTT mampu memberikan pengaruh positif dalam memicu pertumbuhan tanaman. Interaksi yang menguntungkan antara tanaman dan mikroba di rhizosfer dapat mempengaruhi vigor dan kesuburan tanah. Pengaruh menguntungkan dari RPTT ini terjadi secara langsung dan tidak langsung. Pengaruh langsung terhadap pertumbuhan tanaman oleh RPTT adalah dengan memproduksi senyawa metabolit yang meningkatkan pertumbuhan tanaman seperti auksin, sitokinin, giberelin, dan dapat melarutkan fosfat. Pengaruh tidak langsungnya terjadi dengan pencegahan terhadap patogen melalui produksi senyawa metabolit sekunder seperti hidrogen sianida dan siderofor (Noori & Saud, 2012). Mekanisme RPTT dalam memacu atau meningkatkan pertumbuhan tanaman belum sepenuhnya dipahami. Hal ini terkait dengan kompleksitas peran RPTT bagi pertumbuhan tanaman dan beragamnya kondisi fisik, kimia, dan
Universitas Sumatera Utara
13
biologi di lingkungan rhizosfer. Namun diyakini bahwa proses pemacuan tumbuh tanaman dimulai dari keberhasilan RPTT dalam mengkolonisasi rhizosfer (Bhatnagar & Bhatnagar, 2005). Indol acetic acid (IAA) Sintesis zat fitohormon berupa auxin telah lama diketahui. Hasil penelitian melaporkan ada lebih dari 80% mikroorganisme yang diisolasi dari berbagai rhizosfer tanaman memiliki kemampuan untuk mensintesis dan menghasilkan auxin sebagai metabolit sekunder (Patten & Glick, 1996). Secara umum, auksin atau IAA mempengaruhi pembelahan sel, pemanjangan dan diferensiasi, menstimulasi perkecambahan dan pembentukan batang, meningkatkan luas xylem dan perkembangan akar, mengontrol proses pertumbuhan vegetatif, menginisiasi pembentukan akar lateral dan akar serabut, mempengaruhi fotosintesis, pembentukan pigmen, biosintesa berbagai senyawa metabolit, dan sebagai pertahanan dalam berbagai cekaman (Ahemad & Kibret, 2014). Biosintesis IAA di dalam tanah diperkaya oleh triptofan dari eksudat akar atau penguraian sel (Mohite, 2013). Pengujian terhadap kemampuan bakteri dalam menghasilkan hormon IAA secara invitro dalam medium tumbuh yang disuplementasi dengan triptofan sebagai prekursor biosintesis IAA sangat penting untuk mengetahui dan mengidentifikasi jenis bakteri yang mempunyai kemampuan menghasilkan hormon IAA terbesar diantara isolat bakteri endofit yang lain (Retnowati et al., 2013). Fosfat Fosfat (P) merupakan nutrisi untuk pertumbuhan tanaman yang terpenting kedua setelah nitrogen. Namun, fosfat dalam bentuk tersedia yang dapat diserap
Universitas Sumatera Utara
14
oleh tanaman sangat rendah. Oleh karena itu, petani sering mengaplikasikan pupuk P untuk mengatasi kekurangan P dalam tanah. Namun, hal ini tidak hanya menambah biaya perawatan tanaman namun juga memberi pengaruh yang tidak diharapkan terhadap lingkungan. Dalam hal ini, mikroorganisme yang dapat melarutkan P diperlukan untuk mengurai P menjadi bentuk tersedia bagi tanaman. (Ahemad & Kibret, 2014). Uji pelarutan fosfat menunjukkan bahwa isolat Bacilllus DM-4 memiliki indeks zona bening pelarutan fosfat yang paling tinggi. Indeks zona bening berkorelasi dengan kemampuan melarutkan fosfat (Widayanti, 2007). Asam Sianida (HCN) Menurut Haas dan Defago (2005), enam kelas senyawa antibiotik diketahui memiliki hubungan yang positif terhadap biokontrol penyakit pada akar : fenazin, floroglucinol, pyoluteorin, pyrrolnitrin, lipopeptida siklik, dan hidrogen sianida. Hidrogen sianida adalah senyawa anorganik. HCN tersebar luas di perairan dan berada dalam bentuk ion sianida (CN-), hidrogen sianida (HCN) dan metalosianida (Purba, 2009). Pada umumnya sianida banyak diproduksi oleh jamur, namun bakteri juga mampu menghasilkan sianida. Pseudomonas aeruginosa dan Pseudomonas putida adalah jenis bakteri yang menghasilkan HCN (Ahemad & Khan, 2012). Senyawa HCN juga merupakan senyawa metabolit sekunder yang umumnya dihasilkan oleh bakteri Pseudomonas fluorescens dan bersifat toksik terhadap cendawan patogen (Ramamoorthy et al., 2002).
Universitas Sumatera Utara
15
Siderofor Siderofor adalah biomolekul ringan , senyawa yang mampu mengkhelat iron (Fe) yang disintesis oleh mikroorganisme (Bakthavatchalu et al., 2012). Di lingkungan aerob, Fe tersedia dalam dalam bentuk Fe3+ dan karena proses hidroksida dan oksihidroksida menyebabkan Fe menjadi tidak tersedia bagi tanaman dan mikroorganisme (Rajkumar et al., 2010). Oleh karena itu, siderofor bertindak sebagai agen pelarut bagi Fe dari bentuk mineral atau ikatan organik dibawah kondisi yang terbatas (Indiragandhi et al., 2008). Siderofor yang diproduksi oleh mikroorganisme rhizosfer mampu untuk memproduksi siderofor tidak hanya memperbaiki kolonisasi rhizosfer oleh RPTT tapi juga berperan penting dalam menyediakan nutrisi Fe bagi tanaman dan bersifat antagonis dalam mengendalikan fitopatogen (Prashant et al., 2009).
Universitas Sumatera Utara
