TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Menurut Van Steenis (2003), tanaman kedelai diklasifikasikan ke dalam kingdom Plantae dengan divisi Spermatophyta. Kedelai merupakan tanaman berbiji terbuka yaitu dengan subdivisi Angiospermae. Tanaman kedelai termasuk ke dalam kelas
Dicotyledonae, berordo Polypetales dengan famili Leguminosae. Genus
tanaman ini adalah Glycine dengan nama spesies dari tanaman ini adalah Glycine max (L.) Merrill. Tanaman kedelai memiliki sistem perakaran yang terdiri dari akar tunggang yang terbentuk dari calon akar, sejumlah akar sekunder yang tersusun dalam empat barisan sepanjang akar tunggang, cabang akar sekunder, dan cabang akar adventif yang tumbuh dari bagian bawah hipokotil. Umumnya sistem perakaran tanaman kedelai terdiri dari akar lateral yang berkembang 10-15 cm di atas akar tunggang (Adie dan Krisnawati, 2007). Tanaman
kedelai
berbatang
pendek
(30–100
cm),
memiliki
3-6
percabangan, berbentuk tanaman perdu. Batang tanaman kedelai berkayu, biasanya kaku dan tahan rebah. Menurut tipe pertumbuhannya, tanaman kedelai dapat dibedakan menjadi determinate dan indeterminate. Pertanaman determinate memiliki karakteristik tinggi tanaman pendek sampai sedang, ujung batang hampir sama besar dengan batang tengah dan berbunga serentak sedangkan indeterminate memiliki tinggi tanaman sedang sampai tinggi, ujung batang lebih kecil dari bagian tengah, agak melilit dan beruas panjang, daun teratas lebih kecil dari daun bagian tengah dan pembungaan secara bertahap mulai dari pangkal hingga ke bagian atas (Silalahi, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Daun kedelai terbagi menjadi empat tipe, yaitu (1) kotiledon atau daun biji, (2) dua helai daun primer sederhana, (3) daun bertiga, dan (4) profila. Daun primer berbentuk oval dengan tangkai daun sepanjang 1-2 cm, terletak berseberangan pada buku pertama diatas kotiledon. Bentuk daun kedelai adalah lancip, bulat dan lonjong serta terdapat perpaduan bentuk daun misalnya antara lonjong dan lancip (Adie dan Krisnawati 2007). Berdasarkan Poelman and Sleper (1995) menyatakan kultivar kedelai memiliki bunga bergerombol terdiri atas 3-15 bunga yang tersusun pada ketiak daun. Bunga kedelai termasuk bunga sempurna yaitu bunga mempunyai alat jantan dan betina. Penyerbukan terjadi pada saat mahkota bunga masih tertutup sehingga kemungkinan perkawinan silang akan kecil. Jumlah polong kedelai bervariasi mulai 2-20 dalam satu pembungaan dan lebih dari 400 dalam satu tanaman. Pada umumnya berisi 2-3 biji per polong. Polong masak berwarna kuning muda sampai kuning kelabu, coklat atau hitam. Polong kedelai terbentuk pertama kali sekitar 7-10 hari setelah munculnya bunga pertama (Ramadhani, 2011). Somaatmadja, dkk (1999) menyatakan bentuk biji umumnya bulat telur. Pembentukan protein dan lemak pada biji membutuhkan unsur hara terutama N dan P. Adapun bobot 100 butir biji kedelai berkisar antara 5 sampai 30 gram. Adie dan Krisnawati (2007) menambahkan pengelompokan ukuran biji di Indonesia dikelompokkan yaitu berukuran besar (berat > 14g/100 biji), sedang (10-14g/100 biji) dan kecil ( <10 g/100 biji).
Universitas Sumatera Utara
Syarat Tumbuh Iklim Kedelai dapat tumbuh baik di tempat pada daerah berhawa panas, di tempat terbuka dengan curah hujan 100–400 mm3 per bulan. Oleh karena itu, kedelai kebanyakan ditanam di daerah yang terletak kurang dari 400 m di atas permukaan laut (Andrianto dan Indarto 2004). Tanaman kedelai sebagian besar tumbuh di daerah yang beriklim tropis dan subtropis. Suhu yang dikehendaki tanaman kedelai antara 21-340C, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman kedelai 23-270C. Pada perkecambahan benih kedelai memerlukan suhu yang cocok sekitar 300C (Prihatman, 2000). Kedelai merupakan tanaman berhari pendek, yaitu tanaman cepat berbunga apabila panjang hari 12 jam atau kurang, dan tanaman tidak mampu berbunga apabila panjang hari melebihi 16 jam. Tanaman kedelai di Indonesia umumnya berbunga pada umur 25-40 hari. Kelembaban udara yang optimal bagi tanaman kedelai berkisar antara 75–90%
selama periode tanaman tumbuh sampai fase
pengisian polong dan kelembaban udara rendah berkisar antara 60–75% pada waktu pemasakan polong sampai panen (Sumarno dan Manshuri, 2007). Tanah Pada dasarnya kedelai mengkehendaki kondisi tanah yang tidak terlalu basah, tetapi air tetap tersedia. Tanah yang baru pertama kali ditanam kedelai, sebelumnya perlu diberi bakteri rhizobium (Hapsari dan Adie, 2010). Kondisi lahan yang sesuai untuk pertanaman kedelai adalah tanah dengan tekstur lempung, drainase baik, kedalaman lapisan lebih > 50cm, bahan organik sedang sampai tinggi, pH tanah 5,8-6,9 unsur N, P, K, Ca, Mg sedang sampai tinggi
Universitas Sumatera Utara
dengan topografi datar dan tanpa naungan, serta tidak ada pengaruh salinitas (Mulyatri dan Firdaus, 2008). Pupuk Hayati Pupuk hayati didefinisikan sebagai inokulan berbahan aktif organisme hidup yang berfungsi untuk menambat hara tertentu sehingga tersedia bagi tanaman. Penyediaan hara ini dapat berlangsung simbiotis dan nonsimbiotis. Kelompok mikroba simbiotis ini terutama meliputi bakteri bintil akar dan cendawan mikoriza. Tumbuhnya kesadaran akan dampak negatif penggunaan pupuk buatan, maka sebagian kecil petani beralih dari pertanian konvensional ke pertanian organik (Simanungkalit, dkk, 2006). Meningkatnya
perhatian
terhadap
aplikasi
pupuk
hayati
karena
kegunaannya yang dapat menyediakan sumber hara bagi tanaman, melindungi akar dari gangguan hama dan penyakit, menstimulir sistem perakaran agar berkembang sempurna sehingga memperpanjang usia akar, sebagai penawar racun beberapa logam berat. Pada tanaman kedelai aplikasi pupuk hayati dapat menekan kebutuhan pupuk nitrogen sampai 100%, fosfor 25-50% dan kalium 50% dari takaran anjuran (Damanik, dkk, 2011). Fungi Mikoriza Arbuskular (FMA) Mikoriza merupakan struktur yang terbentuk karena asosiasi simbiosis mutualisme antara cendawan tanah dengan akar tanaman tingkat tinggi. Adapun manfaat mikoriza bagi perkembangan tanaman yang menjadi inangnya, yaitu meningkatkan absorbsi hara dari dalam tanah, sebagai penghalang biologis terhadap infeksi patogen akar, meningkatkan ketahanan inang terhadap kekeringan, meningkatkan hormon pemacu tumbuh. Dalam hubungan simbiosis ini, cendawan
Universitas Sumatera Utara
mendapatkan keuntungan nutrisi untuk keperluan hidupnya dari akar tanaman (Noli, dkk, 2011). Fungi Mikoriza Arbuskular (FMA) adalah salah satu tipe cendawan mikoriza
termasuk
kedalam
golongan
endomikoriza.
Karakteristik
FMA
digambarkan sebagai berikut (a) sistem perakaran yang terinfeksi FMA tidak membesar, (b) cendawan membentuk struktur lapisan hifa tipis dan tidak merata pada permukaan akar, (c) hifa masuk ke dalam individu sel jaringan korteks (Delvian, 2003). Selain meningkatkan penyerapan unsur P telah diketahui bahwa mikoriza juga meningkatkan penyerapan beberapa unsur mikro seperti Cu dan Zn. Pada tanaman kedelai yang bermikoriza, penyerapan Cu dan Zn meningkat (Islami dan Utomo, 1995). Hal yang serupa juga disampaikan oleh Salisburry and Ross (1995) yang menyatakan bahwa manfaat mikoriza yang paling besar dalam meningkatkan penyerapan ion yang biasanya berdifusi secara lambat menuju akar atau yang dibutuhkan dalam jumlah banyak, terutama fosfat. Mekanisme penyerapan hara P oleh akar yang bersimbiosis dengan mikoriza, yaitu : 1. Kolonisasi mikoriza mengubah morfologi akar sedemikian rupa, sehingga mengakibatkan pembesaran sistem akar untuk mengabsorpsi P. 2. Hifa dalam tanah mengabsorpsi P dan mengangkutnya ke akar-akar yang dikolonisasi, dimana P ditransfer ke inang mikoriza. 3. Daerah akar bermikoriza tetap aktif dalam mengabsorpsi hara untuk jangka waktu yang lebih lama dibandingkan dengan akar yang tidak bermikoriza.
Universitas Sumatera Utara
Ketika fosfat di sekitar rambut akar sudah terkuras, maka hifa membantu menyerap fosfat di tempat-tempat yang tidak dapat lagi dijangkau rambut akar (Simanungkalit, dkk, 2006). Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi perkembangan mikoriza selain pH tanah, kondisi tanah yang lain yang mempengaruhi adalah drainase, ketersediaan bahan organik dan ketersediaan hara. Mikoriza akan dapat berkembang dengan baik apabila tidak ada hambatan aerasi. Ketersediaan hara terutama nitrogen dan fosfat yang rendah akan mendorong pertumbuhan mikoriza. Sebaliknya kandungan hara yang terlalu rendah atau terlalu tinggi menghambat pertumbuhan mikoriza (Islami dan Utomo, 1995). Berdasarkan Hanum (2006) melaporkan bahwa pemanfaatan Fungi Mikoriza Arbuskular (FMA) pada tanaman kedelai membantu meningkatkan potensi sistem perakaran tanaman untuk mengabsorbsi air. Pada serapan hara P, tanaman yang berasosiasi dengan mikoriza memperlihatkan peningkatan serapan fosfor lebih tinggi pada kedelai dibandingkan tanpa mikoriza. Pemanfataan MVA juga dapat meningkatkan bobot kering biji kedelai yang akhirnya akan memberikan kontribusi positif bagi peningkatan produksi. Konsorsium Mikroba Dalam inokulan konsorsium mikroba
terdiri dari gabungan bermacam-
macam mikroba yang dapat saling bersimbiosis dan bekerja sama dalam memfiksasi dan menyediakan hara yang dibutuhkan tanaman. Mikroba yang membantu fiksasi N dari udara adalah bakteri rhizobium, Bacillus sp. yang dapat melarutkan fosfat dan sebagai biokontrol fungi patogen akar tanaman kedelai, Azospirillum sp. yang membantu penyerapan nitrogen dan mengurangi terjadinya
Universitas Sumatera Utara
pencucian, Pseudomonas sp. yang dapat memacu pertumbuhan kecambah kedelai dan mampu memproduksi fitohormon (IAA) dan bakteri endofitik yakni Ocrobactrum pseudogrigmonense yang hidup didalam tanaman sebagai anti patogen (Prihastuti, 2008). Interaksi mikroba dengan tanaman di rizosfer dapat berupa hubungan yang menguntungkan, netral, atau menggangu pertumbuhan tanaman. Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) atau Rizobakteri Pemacu Pertumbuhan Tanaman (RPPT) berpotensi meningkatkan produktivitas dan pertumbuhan tanaman, seperti dalam menghadapi hama dan penyakit; memproduksi fitohormon (biostimulant): IAA (Indole Acetic Acid), sitokinin, giberellin dan penghambat produksi etilen, dapat menambah luas permukaan akar-akar halus, meningkatkan ketersediaan nutrisi bagi tanaman. Berbagai isolat Pseudomonas sp., Azospirillum sp., Azotobacter sp., Bacillus sp., dan Serratia sp. diketahui sebagai RPPT (Widodo, 2006). Bakteri penambat nitrogen (Rhizobium) mempunyai kemampuan menambat nitrogen bebas (N2) dari udara dan merubahnya menjadi amonia (NH3) yang akan diubah menjadi asam amino yang akan digunakan oleh tanaman untuk tumbuh dan berkembang. Penambatan nitrogen secara biologis diperkirakan menyumbang lebih dari 170 juta ton nitrogen ke biosfer pertahun, 80% merupakan hasil dari simbiosis antara bakteri Rhizobium dengan tanaman Leguminosae (Purwaningsih, 2004). Penambatan nitrogen bebas oleh bakteri nodul diperantarai oleh enzim yang diketahui sebagai nitrogenase. Dalam aktivitasnya, enzim nitrogenase peka terhadap oksigen sehingga tidak berfungsi dengan adanya oksigen (O2). Di dalam
Universitas Sumatera Utara
nodul akar, level oksigen diatur oleh haemoglobin khusus yaitu leghemoglobin (Yurnalis, 2006). Leghemoglobin berfungsi sebagai tempat absorbsi dan reduksi nitrogen, pembawa elektron khusus dalam fiksasi nitrogen, dan pembawa dari oksigen. Jumlah leghemoglobin di dalam bintil akar memiliki hubungan langsung dengan jumlah nitrogen yang difiksasi yang berkorelasi positif. Rhizobium berasosiasi dengan tanaman legum biasanya memfiksasi 100-300 kg nitrogen/ha dalam satu musim tanam (Fitriani, 2007). Pada tanaman kedelai menghasilkan bintil akar yang gepeng dan bulat dengan daya hidup yang pendek. Bintil akar yang efektif dapat dilihat dari jaringan bintil akar bagian tengah setelah dibelah berwarna merah, karena mengandung legemoglobin dan letak bintil akar yang efektif cenderung mengumpul pada leher akar (Islami dan Utomo, 1995). Kelangsungan hidup rhizobium di dalam tanah sangat tergantung pada kondisi tanah terutama pH, kelembaban, bahan organik, lamanya jarak (periode) antara tanaman budidaya yang menjadi inangnya, serta bahan organik sebagai sumber nutrisi. pH optimum bagi bakteri Rhizobium adalah sekitar 5,5-7,0. Hal tersebut menunjukkan bahwa pada pH < 5,5 dan > 7,0 Rhizobium tidak dapat berkembang atau berkembang dengan lambat sehingga kegiatan infeksi akan terhenti (Risnawati, 2010). Pembentukan bintil akar yang maksimal juga mmbutuhkan unsur P fosfor. Ternyata unsur P yang diperlukan bagi pembentukan bintil akar lebih banyak daripada bagi pertumbuhan tanaman leguminosae itu sendiri. Pada tanaman kedelai
Universitas Sumatera Utara
yang
dipupuk
dengan
pupuk
P,
jumlah
bintil
akar
akan
meningkat
(Islami dan Utomo, 1995). Hormon IAA atau yang dikenal sebagai auksin merupakan pemacu pertumbuhan dan mengontrol berbagai proses fisiologi seperti pembelahan sel, diferensiasi jaringan dan respons terhadap cahaya dan gravitasi. Bakteri penghasil IAA mempunyai kemampuan membantu berbagai proses tersebut dengan memasukkan IAA ke dalam bagian auksin tanaman. Akar merupakan organ tanaman yang paling sensitive terhadap fluktuasi kadar IAA dan responsnya pada peningkatan jumlah IAA eksogenous meluas dari pemanjangan akar primer, pembentukan akar lateral dan akar liar, sampai penghentian pertumbuhan (Widyawati, 2008). Hasil penelitian Dewi, dkk (2012) mengatakan bahwa pemberian konsorsium mikroba yang terdiri dari Rhizobium leguminosarum, Azotobacter chroococcum,
Azospirillum
brasilense,
Pseudomonas
flurescens,
Bacillus
megaterium serta Saccharomyces cerevisiae sebagai biofertilizer berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produktivitas kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dimana rata-rata tinggi tanaman tertinggi dan rata-rata berat kering tanaman tertinggi dicapai dengan pemberian 15 ml biofertilizer sebanyak 1 kali, rata-rata berat basah bintil akar tertinggi dicapai dengan pemberian 6 ml biofertilizer sebanyak 1 kali, serta rata-rata berat kering polong tertinggi dan rata-rata berat kering biji tertinggi dengan pemberian 6 ml biofertilizer sebanyak 2 kali. Hanum (1997) dalam penelitiannya menyatakan bahwa FMA dan rhizobium memiliki suatu sinergistik yang unik yakni FMA dapat menyumbangkan P untuk membantu proses penambatan nitrogen dan nitrogen yang difiksasi oleh bakteri
Universitas Sumatera Utara
rhizobium dapat dimanfaatkan untuk metabolisme tanaman inang. Inokulasi Rhizobium dapat meningkatkan kolonisasi akar oleh jamur mikoriza. Inokulasi ganda ini meningkatkan nodulasi, kolonisasi mikoriza dan kadar N dan P tanaman. Sesuai dengan hasil penelitiannya bahwa Rhizobia strain USDA 110 memiliki peranan dalam meningkatkan serapan N dan P tanaman, jumlah dan bobot kering bintil akar, maka pertumbuhan tanaman baik vegetatif maupun produksi juga akan meningkat.
Universitas Sumatera Utara
BAHAN DAN METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Lahan Masyarakat Jalan Setiabudi Kelurahan Simpang Selayang Kecamatan Medan Tuntungan dengan ketinggian tempat ± 25 m dpl, mulai bulan April sampai dengan Juli 2013. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah benih kedelai varietas Grobogan, benih jagung varietas P12, tryphan blue, KOH 10%, HCl 2% konsorsium mikroba, mycorhiza fertilizer (mycofer), polibeg ukuran 45 x 30 cm, pasir, pupuk organik cair Hyponex merah, plastik transparan, amplop serta bahan yang lain yang mendukung penelitian. Adapun alat yang digunakan adalah cangkul, gembor, meteran, pacak sampel, handsprayer, selang air, jangka sorong, mikroskop, deck glass, preparat, oven, gunting rumput, pisau, klorofilmeter, timbangan analitik, alat tulis dan alat yang lain yang mendukung penelitian. Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan metode Rancangan Acak Kelompok (RAK) faktorial yang terdiri dua faktor perlakuan, yaitu: Faktor I : Perlakuan inokulan FMA dengan 3 taraf yaitu : M0 = Tanpa inokulan FMA M1 = Inokulan FMA 20 gram/tanaman M2 = Inokulan FMA 40 gram/tanaman Faktor II : Perlakuan konsorsium mikroba dengan 4 taraf yaitu : R0 = Tanpa konsorsium mikroba
Universitas Sumatera Utara
R1 = 5 gram / kg benih ( 0,81 g / 162 g benih) R2 = 10 gram / kg benih ( 1,62 g / 162 g benih) R3 = 15 gram / kg benih ( 2,43 g / 162 g benih) Sehingga diperoleh 12 kombinasi perlakuan sebagai berikut : M0R0
M1R0
M2R0
M0R1
M1R1
M2R1
M0R2
M1R2
M2R2
M0R3
M1R3
M2R3
Jumlah ulangan
: 3 ulangan
Jumlah tanaman/plot
: 50 tanaman
Jumlah tanaman/sampel
: 5 tanaman
Jumlah sampel seluruhnya
: 180 tanaman
Jumlah tanaman seluruhnya : 1800 tanaman Luas Plot
: 200 cm x 200 cm
Jarak Tanam
: 40 cm x 20 cm
Data hasil penelitian dianalisis dengan menggunakan sidik ragam berdasarkan model linier sebagai berikut : Yijk = µ + ρi + αj + βk + (αβ)jk + εij i = 1, 2, 3 Yij
j = 1, 2, 3
k = 1, 2, 3,4
= Hasil pengamatan pada blok ke-i dengan perlakuan inokulasi FMA pada taraf ke-j dan perlakuan konsorsium mikroba pada taraf ke-k
µ
= Nilai tengah
ρi
= Pengaruh ulangan pada taraf ke-i
αj
= Pengaruh perlakuan inokulasi FMA pada taraf ke-j
Universitas Sumatera Utara
βk
= Pengaruh perlakuan konsorsium mikroba pada taraf ke-k
(αβ)jk = Pengaruh interaksi pada dua perlakuan εij
= Galat pada blok ke-i dengan perlakuan inokulasi FMA pada taraf ke-j dan perlakuan konsorsium mikroba pada taraf ke-k Data hasil penelitian pada perlakuan yang berpengaruh nyata dilanjutkan
dengan Uji Beda Rataan berdasarkan Uji Jarak Berganda Duncan (DMRT) pada taraf 5%.
Universitas Sumatera Utara
