Efektifitas penambatan nitrogen udara oleh bakteri rhizobium dengan penambahan unsur hara molibdenum pada tanaman leguminosa herba
EFEKTIVITAS PENAMBATAN NITROGEN
UDARA OLEH BAKTERI RHIZOBIUM
DENGAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MOLIBDENUM PADA TANAMAN
LEGUMINOSA HERBA
ARMIADI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
ARMIADI. Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara oleh Bakteri Rhizobium dengan
Penambahan Unsur Hara Molibdenum pada Tanaman Leguminosa Herba. Dibimbing
oleh SOEDARMADI HARDJOSOEWIGNJO sebagai ketua, LUKI ABDULLAH,
NURHAYATI DIAH PURWANTARI, dan HADI SUMARNO masing-masing
sebagai anggota komisi pembimbing..
Penelitian telah dilakukan di rumah kaca Balai Penelitian Ternak, Ciawi Bogor
untuk mengetahui pengaruh inokulan Nodulin Plus dalam membentuk bintil akar dan
menambat nitrogen pada tanaman leguminosa herba yang direkomendasikan untuk
Nodulin Plus yaitu kedelai (Glycine max L (Soybean) serta yang belum
direkomendasikan yaitu kacang pintoi (Arachis pintoi Krap.& Greg.), kembang telang
(Clitoria ternatea L) dan Siratro (Macroptilium atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro).
Selain itu juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh Mo yang diberikan pada taraf
berbeda terhadap pertumbuhan, produksi dan kandungan N daun, dan aktivitas enzim
nitrogenase.
Penelitian ini terdiri dari 5 percobaan, yaitu 1) percobaan rumah kaca untuk
mempelajari kompatibilitas 4 jenis leguminosa herba terhadap inokulan Nodulin Plus; 2)
percobaan untuk mengetahui pengaruh inokulasi dan penambahan unsur hara Mo (0;
17,78; 35,57 dan 53,35 mg/pot) terhadap produksi tanaman leguminosa herba dengan
media tanam pasir; 3) percobaan untuk mengetahui pengaruh umur panen dan
penambahan unsur hara Mo (0; 17,78; 35,57 dan 53,35 mg/pot) terhadap aktivitas enzim
nitrogenase dan produksi tanaman leguminosa herba dengan media tanam pasir; 4)
percobaan untuk mengetahui pengaruh penambahan unsur hara Mo (0; 2,81; 5,62 dan
8,42 mg/pot) terhadap produksi tanaman leguminosa herba dengan media tanam tanah;
dan 5) percobaan untuk mengetahui pengaruh pemberian unsur hara Mo (0; 0,14; 0,28
dan 0,42 mg/pot) melalui daun terhadap produksi tanaman leguminosa herba dengan
media tanam tanah dan pasir.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa inokulan Nodulin Plus membentuk bintil akar
pada tanaman kedelai (Glycine max L.) dan kembang telang (Clitoria ternatea L),
sedangkan pada kacang pintoi (Arachis pintoi Krap.& Greg), dan siratro (Macroptilium
atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro) tidak membentuk bintil akar. Pembentukan bintil
akar pada kedua tanaman tersebut terlihat 14 hari setelah tanam (HST). Efektivitas
inokulan Nodulin Plus menambat nitrogen lebih efektif pada tanaman kedelai
dibandingkan dengan kembang telang. Total N daun tanaman kedelai tertinggi (17,13
mg/pot) terdapat pada perlakuan tanpa N plus inokulasi dengan taraf pemberian Mo
35,57 mg/pot. Aktivitas enzim nitrogenase dan total N daun (24,36 mg/tanaman) tanaman
kedelai tertinggi terdapat pada umur panen 40 hari dan taraf pemberian Mo 35,57 mg/pot.
Pada tanaman kembang telang, aktivitas enzim nitrognase tertinggi terdapat umur panen
40 hari dan tanpa pemberian Mo, sedangkan total N daun tertinggi (7,56 mg/tanaman)
terdapat pada umur panen 20 hari dengan tanpa pemberian Mo. Pemberian unsur hara Mo
melalui media tanam pada tanaman kedelai tidak berpengaruh nyata terhadap peubah
berat kering daun, berat kering akar, jumlah, berat segar dan berat kering bintil akar.
Pemberian unsur hara Mo pada tanaman kembang telang, tidak berpengaruh nyata
terhadap berat kering daun, berat kering akar, tetapi berpengaruh nyata terhadap berat
kering bintil akar. Penambahan unsur hara Mo 0,42 mg/pot melalui daun menunjukkan
berat kering daun tanaman kedelai (980 mg/tanaman) tertinggi pada media tanam pasir,
sedangkan pada tanaman kembang telang berat kering daun tertinggi (232 mg/tanaman)
terdapat pada perlakuan tanpa Mo.
Kata kunci: Penambatan nitrogen, molibdenum, rhizobium, leguminosa herba,
nitrogenase.
ABSTRACT
ARMIADI. Effectiveness of symbiotic nitrogen fixation by rhizobial bacteria and
additional molybdenum on herbaceous legumes.. Under the supervision of
SOEDARMADI HARDJOSOEWIGNJO as chairman, LUKI ABDULLAH,
NURHAYATI DIAH PURWANTARI and HADI SUMARNO as members of
advisory comitte.
The experiments were conducted at the Indonesian Research Institute for Animal
Production, Ciawi Bogor to study the effect of Nodulin Plus inocculant to form nodules
in legume recommended for Nodulin Plus such as Glycine max L, and unrecommend
legume such as Arachis pintoi Krap. & Greg., Clitorea ternatea L and Macroptilium
atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro. The study was also proposed to find out the effect
of different Mo levels to the growth rate, production, concentration of the N leaves and
nitrogenase activities.
The study was consisted of five experiments i.e. 1) to explore the compatibility of
four different legume herbs to the Nodulin Plus innoculant, 2) to find out the effects of
additional Mo (0; 17,78; 35,57 and 53,35 mg/pot), inoculation of Nodulin Plus and
without inoculation; 70 ppm N application and without N application to the productivity
of legumes using sand culture, 3) to find out the effect of harvest age and additional Mo
(0; 17,78; 35,57 and 53,35 mg/pot) towards the activity of Nitrogenase enzyme and the
production of legumes in sand culture, 4) to find out the effects of adding diferent Mo
levels(0; 2,81; 5,62 and 8,42 mg/pot) to the legume productivity using soil culture, 5) to
find out the effects of different Mo levels (0; 0,14; 0,28 and 0,42 mg/pot) using foliar
spray in sand and soil cultures.
The result indicate that the formation of nodules occured in Glycine max L and
Clitoria ternatea L, however not in Arachis pintoii Krap.& Greg and Macroptilium
atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro. The nodule formation of those legumes occured on
day 14 after planting. The effectiveness fixation was better in Glycine max L than
Clitoria ternatea L. The highest total N-leaves (17,13 mg/plant) was found in a
combination of treatment without N plus inoculant with 35,57 mg/pot Mo. At 40 days
harvest time with 35,57 mg/pot additional Mo, the highest total N leaves (17,13
mg/plants) and nitrogenase activity was found in Glycine max L. At 40 days harvest time
without additional Mo, the highest nitrogenase activity was found in Clitoria ternatea L,
while the highest total N leaves was found in 20 days harvest time. The effects of Mo
levels on the productivity of legume herbs using soil culture in Glycine max L did not
show any significant effects to leaves and root dry matter, to the number and weight of
nodules. The addition of Mo to Clitoria ternatea L, did not gave significant effects to
leaves and root dry matter, to the number and weight of nodules. However it showed
significant effect to the dry matter of nodules. The effecst of adding Mo 0,42 mg/pot
using foliar spray at Glycine max L showed the highest dry matter (980 mg/plant)
production. However, the highest dry matter (232 mg/plant) production of Clitoria
ternatea L was found without Mo addition.
Key words: Symbiotic Fixation, molybdenum, rhizobium, legume herb, and nitrogenase.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Efektivitas Penambatan Nitrogen
Udara oleh Bakteri Rhizobium dengan Penambahan Unsur Hara Molibdenum pada
Tanaman Leguminosa Herba adalah karya saya sendiri atas arahan komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan
dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir disertasi ini.
Bogor, April 2007
Armiadi
NRP 995057.
EFEKTIVITAS PENAMBATAN NITROGEN
UDARA OLEH BAKTERI RHIZOBIUM
DENGAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MOLIBDENUM PADA TANAMAN
LEGUMINOSA HERBA
ARMIADI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Ternak
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
Judul Disertasi : Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara oleh Bakteri
Rhizobium dengan Penambahan Unsur Hara Molibdenum
pada Tanaman Leguminosa Herba.
Nama
: Armiadi
NIM
: 99 5057
Disetujui,
Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Ir. Soedarmadi Hardjosoewignyo, MSc) (Dr. Luki Abdullah, M.Agr)
Ketua
Anggota
(Dr. Ir. Hadi Sumarno, MS.)
Anggota
(Dr. Nurhayati D. Purwantari )
Anggota
Diketahui :
Ketua Program Studi Ilmu Ternak
Dr. Ir. Nahrowi , M.Sc
Tanggal Ujian: 23 April 2007
Direktur Program Pascasarjana
Prof Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP.
Penulis dilahirkan di Takengon Kabupaten Aceh Tengah pada tanggal 5 November
1953 sebagai anak kedua dari delapan bersaudara, dari Bapak Semali dan Ibu Syarifah.
Menikah dengan Dr. Ir. Bess Tiesnamurti MSc, pada tanggal 7 April 1989, dan dikaruniai
dua anak yaitu Adhiwienanto Semali dan Nisrina Yuliamurty.
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Peternakan Fakultas Kedokteran Hewan
dan Peternakan Universitas Syiah Kuala Darussalam Banda Aceh, lulus pada tahun 1979.
Gelar Master of Rural Science di dapatkan dari University of New England, Armidale
NSW Australia pada tahun 1989. Sejak tahun 1999 melanjutkan melanjutkan Program
Doktor (S3) pada Program Studi Ilmu Ternak di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor, dengan beasiswa PAATP.
Penulis bekerja sebagai pegawai negeri sipil di Balai Penelitian Ternak sejak tahun
1980 sampai sekarang.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan Juni 2003 ini adalah simbiose antara bakteri Rhizobium dengan
tanaman leguminosa herba, dengan judul Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara Oleh
Bakteri Rhizobium Dengan Penambahan Unsur Hara Molibdenum Pada Tanaman
Leguminosa Herba.
Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Prof. Dr. Ir. Soedarmadi
Hardjosoewignyo, MSc, Dr. Luki Abdullah, MAgr dan Dr Ir. Hadi Sumarno MS, serta
ibu Dr. Nurhayati Diah Purwantari selaku pembimbing, yang telah banyak memberi saran
dalam perencanaan penelitian, pelaksanaa penelitian, dan penulisan disertasi ini. Ucapan
terima kasih penulis sampaikan kepada bapak Dr. Suwarno sebagai penguji luar komisi
yang telah memberi banyak masukkan dalam penulisan disertasi ini. Di samping itu,
ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Proyek PAATP Badan Penelitian dan
Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian, Pusat Penelitian dan Pengembangan
Peternakan dan Balai Penelitian Ternak Ciawi, serta staf Agrostologi Balai Penelitian
Ternak Ciawi yang telah membantu terlaksananya penelitian. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada ayahanda (almarhum) dan ibu yang selalu mendoakan, istri dan
anak-anak tercinta, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya, .
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2007
Armiadi.
DAFTAR ISI
PRAKATA...........................................................................................
Halaman
viii
DAFTAR ISI........................................................................................
ix
DAFTAR TABEL................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR...........................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN........................................................................
xix
PENDAHULUAN................................................................................
1
Latar Belakang.........................................................................
Tujuan Penelitian......................................................................
Hipotesis...................................................................................
Kegunaan Penelitian.................................................................
1
3
3
3
TINJAUAN PUSTAKA.............................................................
4
Pengaruh Nitrogen terhadapTanaman......................................
Rhizobium.................................................................................
Molibdenum.............................................................................
Enzim nitrogenase....................................................................
Tanaman Leguminosa Pakan Ternak dalam Pertanian............
4
9
14
18
22
BAHAN DAN METODE PENELITIAN............................................
26
Tempat dan Waktu Penelitian..................................................
Bahan Penelitian.......................................................................
Tahapan Penelitian...................................................................
26
26
26
KOMPATIBILITAS 4 JENIS LEGUMINOSA HERBA
TERHADAP INOKULAN NODULIN PLUS..............................
27
Metode Percobaan...................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati...........................................................
27
27
28
PENGARUH INOKULASI DAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MO TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM PASIR...................................
29
Metoda Percobaan...................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati...........................................................
29
30
31
PENGARUH UMUR PANEN DAN PENAMBAHAN UNSUR
HARA MO TERHADAP AKTIVITAS ENZIM NITROGENASE
DAN PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA
DENGAN MEDIA TANAM PASIR...................................................
32
Metoda Percobaan....................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati..........................................................
32
33
34
PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR HARA MO TERHADAP
PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA DENGAN
35
MEDIA TANAM TANAH
Metoda Percobaan...................................................................
Pelaksanaan Percobaan...........................................................
Parameter yang Diamati..........................................................
PENGARUH PEMBERIAN UNSUR HARA MO MELALUI
DAUN TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM TANAH DAN PASIR
35
36
36
37
Metoda Percobaan....................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati...........................................................
37
38
39
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN....................................
40
KOMPATIBILITAS 4 JENIS LEGUMINOSA HERBA
TERHADAP INOKULAN NODULIN PLUS....................................
40
Pembahasan.............................................................................
40
PENGARUH INOKULASI DAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MO TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM PASIR...................................
43
Tanaman Kedelai......................................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai.......................................
Total N Daun Tanaman Kedelai...............................................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kedelai.....................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Total N Daun Tanaman Kembang Telang...............................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kembang Telang......
43
43
44
45
46
50
50
51
52
53
Pembahasan..............................................................................
57
PENGARUH UMUR PANEN DAN PENAMBAHAN UNSUR
HARA MO TERHADAP AKTIVITAS ENZIM NITROGENASE
DAN PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA
DENGAN MEDIA TANAM PASIR..................................................
63
Tanaman Kedelai......................................................................
Aktivitas Enzim Nitrogenase Tanaman Kedelai......................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai.......................................
Total N Daun Tanaman Kedelai...............................................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Aktivitas Enzim Nitrogenase Tanaman Kembang Telang.......
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Total N Daun Tanaman Kembang Telang...............................
Pembahasan..............................................................................
63
63
65
66
67
69
69
71
72
73
75
PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR HARA MO TERHADAP
PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA DENGAN
79
MEDIA TANAM TANAH..................................................................
Tanaman Kedelai......................................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai......................................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kedelai.....................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kembang Telang......
Pembahasan.............................................................................
79
79
79
80
83
83
84
84
86
PENGARUH PEMBERIAN UNSUR HARA MO MELALUI
DAUN TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM TANAH DAN PASIR...........
90
Tanaman Kedelai......................................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai.......................................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kedelai.....................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kembang Telang......
90
90
91
92
99
99
100
100
Pembahasan..............................................................................
105
PEMBAHASAN UMUM....................................................................
109
SIMPULAN DAN SARAN.................................................................
115
Simpulan...................................................................................
Saran.........................................................................................
115
116
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................
117
LAMPIRAN.........................................................................................
127
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
Teks
1.
Kebutuhan pupuk di Indonesia (ton).....................................
4
2.
Perkiraan jumlah N2 yang ditambat oleh tanaman
leguminosa ...........................................................................
22
Pengaruh pemberian inokulan Nodulin Plus terhadap
pembentukan bintil akar pada tanaman leguminosa
herba......................................................................................
40
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
43
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
44
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total N daun tanaman kedelai dengan
media tanam pasir..................................................................
45
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kembang
telang dengan bahan tanam pasir..........................................
51
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
52
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total nitrogen daun tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
53
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
65
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kedelai dengan media
12.
13.
14.
15.
16
17
18.
19.
20.
21.
22.
23.
tanam pasir............................................................................
66
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap total N daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
67
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir....................................................
72
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir.....................................................
73
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap serapan N daun tanaman kembang telang dengan
media tanam pasir.................................................................
74
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman kedelai..
90
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman kedelai..
92
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman kedelai
93
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
94
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
95
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman
kembang telang....................................................................
99
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman
kembang telang....................................................................
100
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
101
24.
25.
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kembang telang...................................................................
102
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
103
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
Teks
1.
Kebutuhan pupuk di Indonesia (ton).....................................
4
2.
Perkiraan jumlah N2 yang ditambat oleh tanaman
leguminosa ...........................................................................
22
Pengaruh pemberian inokulan Nodulin Plus terhadap
pembentukan bintil akar pada tanaman leguminosa
herba......................................................................................
40
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
43
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
44
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total N daun tanaman kedelai dengan
media tanam pasir..................................................................
45
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kembang
telang dengan bahan tanam pasir..........................................
51
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
52
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total nitrogen daun tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
53
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
65
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kedelai dengan media
12.
13.
14.
15.
16
17
18.
19.
20.
21.
22.
23.
tanam pasir............................................................................
66
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap total N daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
67
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir....................................................
72
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir.....................................................
73
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap serapan N daun tanaman kembang telang dengan
media tanam pasir.................................................................
74
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman kedelai..
90
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman kedelai..
92
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman kedelai
93
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
94
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
95
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman
kembang telang....................................................................
99
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman
kembang telang....................................................................
100
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
101
24.
25.
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kembang telang...................................................................
102
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
103
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Halaman
Teks
1.
Larutan nutrisi tanpa N..........................................................
129
2.
Ciri fisik dan kimia tanah Ciawi, Kabupaten Bogor yang
digunakan untuk percobaan..................................................
130
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA)
dan total N-daun tanaman kedelai dengan media tanam
pasir. Rekapitulasi hasil Anova ............................................
131
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman kedelai
dengan media tanam pasir. Rekapitulasi hasil Anova ..........
131
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai ....................................................................
132
Analisis ragam regresi linier sederhana antara total N-daun
dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman kedelai
132
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA)
dan total N-daun tanaman kembang telang dengan media
tanam pasir. Rekapitulasi hasil Anova .................................
133
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman
kembang telang dengan media tanam pasir. Rekapitulasi
hasil Anova ...........................................................................
133
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang ......................................................
134
Analisis ragam regresi linier sederhana antara total N-daun
dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman
kembang telang ....................................................................
134
Pengaruh penambahan unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA),
total N-daun dan enzim nitrogenase (EN) tanaman kedelai.
Rekapitulasi hasil Anova ......................................................
135
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan total N-daun dan aktivitas enzim
nitrogenase tanaman kedelai ................................................
135
Pengaruh penambahan unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA),
total n-daun (TOTN) dan enzim nitrogenase (EN) tanaman
kembang telang. Rekapitulasi hasil Anova ..........................
136
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dan total n-daun dengan enzim nitrogenase
tanaman kembang telang.......................................................
136
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap terhadap
berat segar daun (BSD), berat kering daun (BKD), berat
segar akar (BSA), dan berat kering akar (BKA) tanaman
kedelai dengan media tanam tanah. Rekapitulasi hasil
Anova....................................................................................
137
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap jumlah
bintil akar (JB), berat segar bintil akar (BSB) dan berat
kering bintil akar (BKB) tanaman kedelai dengan media
tanam tanah. Rekapitulasi hasil Anova.................................
137
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai....................................................................
137
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap terhadap
berat segar daun (BSD), berat kering daun (BKD), berat
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
segar akar (BSA), dan berat kering akar (BKA) tanaman
kembang telang dengan media tanam tanah. Rekapitulasi
hasil Anova............................................................................
138
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap terhadap
jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar (BSB) dan
berat kering bintil akar (BKB) tanaman kembang telang
dengan media tanam tanah. Rekapitulasi hasil Anova..........
138
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang.......................................................
138
Pengaruh pemberian unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap berat segar daun
(BSD), berat kering daun (BKD), berat segar akar (BSA),
dan berat kering akar (BKA) tanaman kedelai. Rekapitulasi
hasil Anova............................................................................
139
Pengaruh penambahan unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap jumlah bintil akar
(JB), berat segar bintil akar (BSB) dan berat kering bintil
akar (BKB) tanaman kedelai. Rekapitulasi hasil Anova.......
139
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai yang diberi unsur hara Mo melalui daun
dengan media tanam tanah....................................................
140
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai yang diberi unsur hara Mo melalui daun
dengan media tanam pasir.....................................................
140
Pengaruh pemberian unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap berat segar daun
(BSD), berat kering daun (BKD), berat segar akar (BSA),
dan berat kering akar (BKA) tanaman kembang telang.
Rekapitulasi hasil Anova.......................................................
141
Pengaruh penambahan unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap jumlah bintil akar
(JB), berat segar bintil akar (BSB) dan berat kering bintil
akar (BKB) tanaman kembang telang. Rekapitulasi hasil
Anova....................................................................................
27.
28.
29.
30.
141
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang yang diberi unsur hara Mo
melalui daun dengan media tanam tanah..............................
142
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang yang diberi unsur hara Mo
melalui daun dengan media tanam pasir...............................
142
Hasil analisa tanah terhadap kandungan Mo setelah
penelitian...............................................................................
143
Jumlah pemberian Mo (ml) pada masing-masing
penelitian...............................................................................
144
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Nitrogen merupakan suatu unsur hara esensial yang dibutuhkan tanaman dalam
jumlah banyak, yang berfungsi sebagai penyusun protein dan penyusun enzim. Tanaman
memerlukan
suplai nitrogen pada semua tingkat perumbuhan, terutama pada awal
pertumbuhan, sehingga adanya sumber N yang murah akan sangat membantu
mengurangi biaya produksi.
Jika unsur nitrogen terdapat dalam keadaan kurang, maka pertumbuhan dan
produksi tanaman akan terganggu. Masalah ini dapat diatasi antara lain dengan
pemupukan. Kebutuhan pupuk untuk komoditas pertanian sebagian besar dipenuhi oleh
pupuk kimia (pupuk buatan). Namun pemakaian pupuk N buatan yang terus menerus atau
berlebihan akan mengakibatkan kerusakan lingkungan baik tanah maupun air tanah.
Meningkatnya pemakaian pupuk kimia justru akan mengganggu keseimbangan mikro
organisme tanah, menurunnya sifat fisik dan kimia tanah serta pencemaran lingkungan
(Rogers dan Whitman, 1991). Dalam jangka panjang, pemakaian pupuk buatan secara
terus menerus dapat menyebabkan merosotnya produktivitas tanah. Di samping itu, tidak
semua pupuk yang diberikan dapat diserap oleh tanaman, sebagian besar akan hilang.
Kehilangan N di dalam tanah selain terjadi melalui pencucian dan diangkut oleh tanaman,
juga terjadi melalui penguapan. Bentuk teroksidasi nitrogen di atmosfer secara ekologi
penting karena bila diubah menjadi NO3- akan menyumbang HNO3- bagi hujan asam.
Berbeda halnya dengan proses penambatan N oleh leguminosa, tidak mempengaruhi
kualitas air tanah. Hal ini karena ammonium (NH3+) yang dihasilkan oleh hasil
penambatan, secara langsung digunakan untuk pertumbuhan tanaman.
Penggunaan pupuk berimbang merupakan pengelolaan hara secara terpadu, yaitu
dengan memadukan faktor-faktor hara tanah dengan penggunaan pupuk anorganik dan
organik serta memanfaatkan pupuk hayati. Di Indonesia penggunaan pupuk hayati belum
memasyarakat di kalangan petani/peternak, meskipun penggunaan pupuk tersebut
memberikan hasil yang positif untuk meningkatkan produktivitas. Baru sebagian kecil
masyarakat petani yang telah memanfaatkan pupuk hayati. Pemanfaatan pupuk hayati
yang dikombinasikan dengan pupuk anorganik dan organik memberikan prospek cukup
baik untuk meningkatkan dan memperbaiki produktivitas tanah.
Penambatan nitrogen secara simbiose bakteri tanah dengan tanaman leguminosa
telah berlangsung lama dan sangat penting dalam fungsi ekosistem (Simms dan Taylor,
2002). Sejumlah besar kebutuhan nitrogen disumbang oleh penambatan melalui simbiose
antara bakteri yang memiliki nitrogenase dengan tanaman leguminosa yang mampu
mereduksi dinitrogen menjadi bentuk organik (Postgate, 1998 dalam Simms dan Taylor,
2002).
Tanaman leguminosa baik herba maupun perdu/pohon mempunyai kemampuan
mengikat N2 udara (bentuk N yang tidak tersedia bagi tanaman) dan merubahnya menjadi
bentuk N yang tersedia bila bersimbiose dengan bakteri Rhizobium. Hubungan antara
bakteri dengan tanaman leguminosa pada umumnya bersifat mutualistik, tetapi strain
rhizobia mempunyai efektivitas yang berbeda (Burdon et al. 1999 dalam Simms dan
Taylor, 2002). Simbiose ini merupakan proses yang komplek yang dipengaruhi oleh
faktor biotik maupun faktor lingkungan. Usaha memanipulasi faktor-faktor yang terlibat
secara optimal akan menghasilkan fiksasi N yang optimal pula. Interaksi tanaman inang
dan bakteri Rhizobium bervariasi, dari yang moderat sampai yang spesifik, sehingga perlu
diidentifikasi kombinasi antara spesies dan rhizobia yang superior mengikat N2.
Pada penelitian ini difokuskan pada salah satu faktor unsur hara yaitu unsur hara
Molibdednum (Mo) terhadap penambatan N udara oleh tanaman leguminosa herba.
Pemilihan unsur hara Mo dalam penelitian ini didasarkan pada kenyataan bahwa
molibdenum merupakan komponen meta-protein nitrogenase dan membantu proses
penambatan nitrogen (Gupta dan Vyas, 1994). Selanjutnya, Salisbury dan Ross (1995),
mengemukakan bahwa fungsi molibdenum dalam tumbuhan yang paling dikenal baik
adalah menjadi bagian dari enzim nitrat reduktase yang mereduksi ion nitrat menjadi ion
nitrit. Mo berperan dalam enzim nitrit reduktase dan nitrat reduktase (Gardner et
al.1991). Peran Mo adalah sebagai suatu carrier (alat pengangkut) elektron antara tahap
teroksidasi dan tahap reduksi. Mo merupakan komponen yang sangat esensial bagi dua
co-faktor yang diperlukan untuk metabolisme N bakteria (Thiel et al. 2002). Selanjutnya
Vitousek et al. (2002) mengemukakan bahwa untuk berfungsi dengan baik enzim
nitrogenase memerlukan unsur hara Mo. Namun, keberadaan unsur hara Mo pada tanah
tertentu pada umumnya sangat kurang. Hakim et al. (1986), mengemukakan bahwa
keadaan
tanah
sangat
mempengaruhi
ketersediaan
unsur
hara
molibdenum.
Ketersediaannya sangat dipengaruhi oleh pH tanah. Pada pH rendah hampir tidak ada
molibdenum yang tersedia. Sifat unsur hara ini sangat mobil di dalam tanah. Tanah-tanah
yang sering mengalami kekurangan Mo adalah dicirikan oleh (a) tanah pasir, (b) tanah
yang mengalami podsolisasi, dan (c) tanah yang banyak mengandung sulfat.
Tujuan Penelitian
Dari uraian pemikiran di atas, akan dilakukan suatu penelitian untuk mempelajari:
1. Pengaruh inokulan Nodulin Plus dalam membentuk bintil akar dan menambat
nitrogen pada tanaman leguminosa herba pakan ternak yang direkomendasikan untuk
Nodulin Plus yaitu kedelai (Glycine max L (Soybean) serta yang belum
direkomendasikan yaitu kacang pintoi (Arachis pintoi Krap.& Greg.), kembang telang
(Clitoria ternatea L) dan siratro (Macroptilium atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro).
2. Pengaruh Mo yang diberikan pada taraf berbeda terhadap pertumbuhan, produksi dan
kandungan N leguminosa.
3. Pengaruh taraf pemberian Mo terhadap aktivitas enzim nitrogenase.
Hipotesis
1. Ada spesifisitas tanaman leguminosa herba pakan ternak dalam kebutuhan rhizobia.
2. Pemberian unsur hara Mo meningkatkan penambatan nitrogen dan aktivitas enzim
nitrogenase yang dicirikan dengan peningkatan produktivitas tanaman leguminosa.
Kegunaan Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengetahui pengaruh penggunaan inokulan
Nodulin Plus dan penambahan unsur hara Mo terhadap aktivitas enzim nitrogenase serta
pengaruh level dan cara pemberian unsur hara Mo terhadap pertumbuhan, produksi dan
kandungan N leguminosa, selain faktor yang telah diketahui sebelumnya, yang akan
berguna untuk pengetahuan dasar bagi pengembangan teknologi pemanfaatan bakteri
rhizobia yang mempunyai kemampuan tinggi untuk menambat Nitrogen.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengaruh Nitrogen terhadap Tanaman
Penggunaan pupuk nitrogen (N) meningkat sekitar sepuluh kali lipat menjadi 90
juta metrik ton antara tahun 1950 dan tahun 1995 (Frink et al. 1999). Hauck (1988)
memperkirakan sekitar 60 juta ton pupuk nitrogen dewasa ini digunakan untuk
peningkatan produksi lahan pertanian, terutama untuk memproduksi biji-bijian.
Berdasarkan kebutuhan nitrogen, maka kebutuhan pupuk nitrogen diperkirakan akan
mencapai 100 juta ton pada tahun 2000. Vance (2001) mengemukakan bahwa untuk
memenuhi kebutuhan pangan dalam tahun 2040 diperlukan sekitar 40 juta metric ton
pupuk nitrogen untuk pertanian.
Di Indonesia, permintaan pupuk N meningkat dari tahun ke tahun terutama Urea
yang bila dibandingkan antara tahun 1999 dengan 2002 meningkat sebesar 37,5%
(Soedjais, 2003). Di samping itu terdapat pula peningkatan permintaan terhadap pupuk
Amonium Sulfat sebesar 12,4% dan TSP/SP36 sebesar 6,2%, serta penurunan permintaan
pupuk KCl sebesar 19,1% (Tabel 1).
Tabel 1. Kebutuhan pupuk di Indonesia (ton)
Tahun
Urea
Amonium sulfat
TSP/SP36
KCl
1999
3.140.033
541.580
673.193
530.057
2000
3.959.650
507.005
687.653
359.453
2001
3.934.985
511.170
655.734
426.019
2002
4.318.407
608.605
714.872
428.620
Sumber: Soedjais, 2003.
Hauck (1988) memperkirakan bahwa sekitar 90 juta ton nitrogen diperoleh sebagai
hasil penambatan secara proses biologis, dimana sekitar 50 juta ton ditambat oleh
leguminosa tanaman pakan ternak. Menurut Arshad dan Frankenberger (1993) fiksasi N2
secara biologi menyumbang sekitar 70% dari semua nitrogen yang difiksasi di bumi dan
sekitar 90% kebutuhan nitrogen tanaman dapat dihasilkan oleh gabungan ini. Smill
(1999) mengemukakan bahwa sekitar 40 hingga 60 juta metrik ton N2 ditambat oleh
tanaman leguminosa setiap tahun.
Unsur hara N merupakan bahan penting penyusun asam amino, amida, nukleotida,
dan nukleoprotein, serta esensial untuk pembelahan sel, pembesaran sel, dan karenanya
untuk pertumbuhan (Gardner et al. 1991). Defisiensi N mengganggu proses
pertumbuhan, menyebabkan tanaman kerdil, dan menguning.
Nitrogen (N) merupakan suatu unsur hara esensial yang dibutuhkan tanaman dalam
jumlah banyak, yang berfungsi sebagai penyusun protein, termasuk enzim dan molekul
chlorofil (Hakim et al. 1986). Nitrogen merupakan unsur hara yang penting hubungannya
dengan pertumbuhan tanaman. Unsur ini dijumpai dalam jumlah besar di dalam bagian
muda tanaman, terutama terakumulasi pada daun dan biji. Nitrogen merupakan penyusun
setiap sel hidup, karenanya terdapat pada seluruh bagian tanaman. Tanaman memerlukan
suplai nitrogen pada semua tingkat pertumbuhan, terutama pada awal pertumbuhan,
sehingga adanya sumber N yang murah akan sangat membantu mengurangi biaya
produksi. Sebagai contoh untuk menghasilkan 1 kg biji kedelai, tanaman menyerap 70-80
g N dari dalam tanah (Pasaribu et al. 1989).
Grant and Flaten (1998) dalam Grant et al. (2002) mengemukakan bahwa unsur
hara N diperlukan untuk menjamin kualitas tanaman yang optimum yang ditunjukkan
oleh kandungan protein dari tanaman yang berhubungan langsung dengan supplai N. N
diberikan kepada tanah dalam bentuk-bentuk amida, ammonium, maupun nitrat. Tidak
semua pupuk yang diberikan dapat diserap oleh tanaman, sebagian besar akan hilang.
Kehilangan N di dalam tanah selain terjadi melalui pencucian dan diangkut oleh tanaman,
juga terjadi melalui penguapan seperti N2, nitrous oksida (N2O) dan NH3. Gas ini
terbentuk karena reaksi-reaksi dalam tanah dan kegiatan mikrobia. Mekanisme
kehilangan N dalam bentuk gas melalui denitrifikasi, reaksi kimia karena temperatur
dalam suasana aerobik dan lainnya, serta penguapan gas NH3 dari pemupukan pada tanah
alkalis (Maryam et al. 1998).
Unsur hara N biasanya defisien, yang mengakibatkan penurunan produksi pertanian
di seluruh dunia. Hakim et al. (1986) mengemukakan bahwa nitrogen yang terdapat
dalam tanah sedikit, sedangkan yang diangkut tanaman berupa panen setiap tahun cukup
besar. Di samping itu senyawa nitrogen anorganik mudah larut dan mudah hilang dalam
air drainase/irrigasi atau menguap ke atmosfer. Jika unsur N terdapat dalam keadaan
kurang, maka pertumbuhan dan produksi tanaman akan terganggu. Masalah ini dapat
diatasi antara lain dengan pemupukan.
Kebutuhan nitrogen untuk komoditas pertanian pada umumnya dipenuhi dengan
dua cara yaitu (1) pupuk kimia/buatan, manure, dan/atau mineralisasi dari bahan organik,
dan (2) melalui penambatan N atmosfir melalui proses simbiosis (Vance, 2001).
Pemakaian pupuk N buatan yang terus menerus atau berlebihan akan
mengakibatkan kerusakan lingkungan baik tanah maupun air tanah (Rogers dan
Whitman, 1991). Tumbuhan kehilangan sedikit nitrogen ke dalam atmosfer dalam bentuk
NH3, N2O, NO2 dan NO yang mudah menguap, khususnya bila dipupuk nitrogen
(Salysbury dan Ross, 1995). Bentuk teroksidasi nitrogen di atmosfer secara ekologi
penting karena bila diubah menjadi NO3- akan menyumbang HNO3- bagi hujan asam.
Selanjutnya Campbell et al. (1995) dalam Grant et al. (2002) mengemukakan bahwa
pencucian NO3 akan menurunkan kualitas air tanah dan emisi N2O berkontribusi terhadap
efek rumah kaca dan menyebabkan terjadinya pemanasan global. Residu pupuk N yang
cukup besar tertinggal dalam tanah sebagai akibat tidak efisiennya tanaman
menggunakan pupuk N berimplikasi negatif terhadap lingkungan dan kesehatan
(Galloway et al. 1995 dalam Vance, 2001). Nitrifikasi oleh mikrobia dan denitrifikasi N
tanah merupakan kontributor utama emisi NO2 dan N2O (Socolow, 1999). Pupuk N yang
tidak dimanfaatkan oleh tanaman secara cepat akan memasuki permukaan tanah dan air
tanah melalui runoff dan leaching. Ekses dari NO3- pada air minum yang berasal dari
pupuk berakibat methemoglobin anemia pada bayi dan anak-anak bila konsentrasinya
melebihi 10 mg NO3 L-1 (Smill, 1999).
Proses fiksasi N oleh leguminosa tidak mempengaruhi kualitas air tanah. Hal ini
karena ammonium (NH4+) yang dihasilkan oleh hasil fiksasi, secara langsung digunakan
untuk pertumbuhan tanaman (Killpack dan Buchholz, 1993). Pada proses penambatan N,
tanaman leguminosa menyediakan lingkungan reduksi dan karbohidrat untuk
metabolisme bakteri, sedangkan bakteri mengubah N2 udara menjadi N tersedia bagi
tanaman. Tanaman leguminosa mampu tumbuh baik pada tanah yang miskin N karena
adanya simbiosis dengan rhizobium, sehingga mampu meningkatkan kualitas dan
kuantitas tanaman leguminosa, serta mampu meningkatkan dan menjaga kesuburan tanah
(Gardner et al. 1991).
Menurut Salisbury dan Ross (1995) semua NH4+ pertama-tama diubah menjadi
gugus amina dari glutamin. Perubahan ini dan reaksi lainnya akan membentuk asam
glutamat, asam aspartat, dan asparagin (Gambar 1).
Gambar 1. Perubahan amonium menjadi senyawa organik utama (Salisbury dan
Ross, 1995)
Glutamin dibentuk dengan penambahan satu gugus NH2 dari NH4+ ke gugus
karboksil terjauh dari karbon alfa asam glutamat, lalu terbentuk ikatan amida (reaksi 1).
Enzim yang diperlukan adalah glutamin sintase. Hidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi
sangat penting untuk mendorong reaksi lebih lanjut. Reaksi ini membutuhkan asam
glutamat sebagai reaktan, harus terdapat mekanisme untuk menyediakannya yang dapat
dipenuhi oleh reaksi 2 yang dikatalisis oleh glutamate sintase. Glutamat sintase
mengangkut gugus amida dari glutamin ke karbon karbonil asam α-ketoglutarat, sehingga
terbentuk dua molekul asam glutamat. Proses ini membutuhkan pereduksi yang mampu
menyumbang dua el
UDARA OLEH BAKTERI RHIZOBIUM
DENGAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MOLIBDENUM PADA TANAMAN
LEGUMINOSA HERBA
ARMIADI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
ABSTRAK
ARMIADI. Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara oleh Bakteri Rhizobium dengan
Penambahan Unsur Hara Molibdenum pada Tanaman Leguminosa Herba. Dibimbing
oleh SOEDARMADI HARDJOSOEWIGNJO sebagai ketua, LUKI ABDULLAH,
NURHAYATI DIAH PURWANTARI, dan HADI SUMARNO masing-masing
sebagai anggota komisi pembimbing..
Penelitian telah dilakukan di rumah kaca Balai Penelitian Ternak, Ciawi Bogor
untuk mengetahui pengaruh inokulan Nodulin Plus dalam membentuk bintil akar dan
menambat nitrogen pada tanaman leguminosa herba yang direkomendasikan untuk
Nodulin Plus yaitu kedelai (Glycine max L (Soybean) serta yang belum
direkomendasikan yaitu kacang pintoi (Arachis pintoi Krap.& Greg.), kembang telang
(Clitoria ternatea L) dan Siratro (Macroptilium atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro).
Selain itu juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh Mo yang diberikan pada taraf
berbeda terhadap pertumbuhan, produksi dan kandungan N daun, dan aktivitas enzim
nitrogenase.
Penelitian ini terdiri dari 5 percobaan, yaitu 1) percobaan rumah kaca untuk
mempelajari kompatibilitas 4 jenis leguminosa herba terhadap inokulan Nodulin Plus; 2)
percobaan untuk mengetahui pengaruh inokulasi dan penambahan unsur hara Mo (0;
17,78; 35,57 dan 53,35 mg/pot) terhadap produksi tanaman leguminosa herba dengan
media tanam pasir; 3) percobaan untuk mengetahui pengaruh umur panen dan
penambahan unsur hara Mo (0; 17,78; 35,57 dan 53,35 mg/pot) terhadap aktivitas enzim
nitrogenase dan produksi tanaman leguminosa herba dengan media tanam pasir; 4)
percobaan untuk mengetahui pengaruh penambahan unsur hara Mo (0; 2,81; 5,62 dan
8,42 mg/pot) terhadap produksi tanaman leguminosa herba dengan media tanam tanah;
dan 5) percobaan untuk mengetahui pengaruh pemberian unsur hara Mo (0; 0,14; 0,28
dan 0,42 mg/pot) melalui daun terhadap produksi tanaman leguminosa herba dengan
media tanam tanah dan pasir.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa inokulan Nodulin Plus membentuk bintil akar
pada tanaman kedelai (Glycine max L.) dan kembang telang (Clitoria ternatea L),
sedangkan pada kacang pintoi (Arachis pintoi Krap.& Greg), dan siratro (Macroptilium
atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro) tidak membentuk bintil akar. Pembentukan bintil
akar pada kedua tanaman tersebut terlihat 14 hari setelah tanam (HST). Efektivitas
inokulan Nodulin Plus menambat nitrogen lebih efektif pada tanaman kedelai
dibandingkan dengan kembang telang. Total N daun tanaman kedelai tertinggi (17,13
mg/pot) terdapat pada perlakuan tanpa N plus inokulasi dengan taraf pemberian Mo
35,57 mg/pot. Aktivitas enzim nitrogenase dan total N daun (24,36 mg/tanaman) tanaman
kedelai tertinggi terdapat pada umur panen 40 hari dan taraf pemberian Mo 35,57 mg/pot.
Pada tanaman kembang telang, aktivitas enzim nitrognase tertinggi terdapat umur panen
40 hari dan tanpa pemberian Mo, sedangkan total N daun tertinggi (7,56 mg/tanaman)
terdapat pada umur panen 20 hari dengan tanpa pemberian Mo. Pemberian unsur hara Mo
melalui media tanam pada tanaman kedelai tidak berpengaruh nyata terhadap peubah
berat kering daun, berat kering akar, jumlah, berat segar dan berat kering bintil akar.
Pemberian unsur hara Mo pada tanaman kembang telang, tidak berpengaruh nyata
terhadap berat kering daun, berat kering akar, tetapi berpengaruh nyata terhadap berat
kering bintil akar. Penambahan unsur hara Mo 0,42 mg/pot melalui daun menunjukkan
berat kering daun tanaman kedelai (980 mg/tanaman) tertinggi pada media tanam pasir,
sedangkan pada tanaman kembang telang berat kering daun tertinggi (232 mg/tanaman)
terdapat pada perlakuan tanpa Mo.
Kata kunci: Penambatan nitrogen, molibdenum, rhizobium, leguminosa herba,
nitrogenase.
ABSTRACT
ARMIADI. Effectiveness of symbiotic nitrogen fixation by rhizobial bacteria and
additional molybdenum on herbaceous legumes.. Under the supervision of
SOEDARMADI HARDJOSOEWIGNJO as chairman, LUKI ABDULLAH,
NURHAYATI DIAH PURWANTARI and HADI SUMARNO as members of
advisory comitte.
The experiments were conducted at the Indonesian Research Institute for Animal
Production, Ciawi Bogor to study the effect of Nodulin Plus inocculant to form nodules
in legume recommended for Nodulin Plus such as Glycine max L, and unrecommend
legume such as Arachis pintoi Krap. & Greg., Clitorea ternatea L and Macroptilium
atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro. The study was also proposed to find out the effect
of different Mo levels to the growth rate, production, concentration of the N leaves and
nitrogenase activities.
The study was consisted of five experiments i.e. 1) to explore the compatibility of
four different legume herbs to the Nodulin Plus innoculant, 2) to find out the effects of
additional Mo (0; 17,78; 35,57 and 53,35 mg/pot), inoculation of Nodulin Plus and
without inoculation; 70 ppm N application and without N application to the productivity
of legumes using sand culture, 3) to find out the effect of harvest age and additional Mo
(0; 17,78; 35,57 and 53,35 mg/pot) towards the activity of Nitrogenase enzyme and the
production of legumes in sand culture, 4) to find out the effects of adding diferent Mo
levels(0; 2,81; 5,62 and 8,42 mg/pot) to the legume productivity using soil culture, 5) to
find out the effects of different Mo levels (0; 0,14; 0,28 and 0,42 mg/pot) using foliar
spray in sand and soil cultures.
The result indicate that the formation of nodules occured in Glycine max L and
Clitoria ternatea L, however not in Arachis pintoii Krap.& Greg and Macroptilium
atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro. The nodule formation of those legumes occured on
day 14 after planting. The effectiveness fixation was better in Glycine max L than
Clitoria ternatea L. The highest total N-leaves (17,13 mg/plant) was found in a
combination of treatment without N plus inoculant with 35,57 mg/pot Mo. At 40 days
harvest time with 35,57 mg/pot additional Mo, the highest total N leaves (17,13
mg/plants) and nitrogenase activity was found in Glycine max L. At 40 days harvest time
without additional Mo, the highest nitrogenase activity was found in Clitoria ternatea L,
while the highest total N leaves was found in 20 days harvest time. The effects of Mo
levels on the productivity of legume herbs using soil culture in Glycine max L did not
show any significant effects to leaves and root dry matter, to the number and weight of
nodules. The addition of Mo to Clitoria ternatea L, did not gave significant effects to
leaves and root dry matter, to the number and weight of nodules. However it showed
significant effect to the dry matter of nodules. The effecst of adding Mo 0,42 mg/pot
using foliar spray at Glycine max L showed the highest dry matter (980 mg/plant)
production. However, the highest dry matter (232 mg/plant) production of Clitoria
ternatea L was found without Mo addition.
Key words: Symbiotic Fixation, molybdenum, rhizobium, legume herb, and nitrogenase.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Efektivitas Penambatan Nitrogen
Udara oleh Bakteri Rhizobium dengan Penambahan Unsur Hara Molibdenum pada
Tanaman Leguminosa Herba adalah karya saya sendiri atas arahan komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan
dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir disertasi ini.
Bogor, April 2007
Armiadi
NRP 995057.
EFEKTIVITAS PENAMBATAN NITROGEN
UDARA OLEH BAKTERI RHIZOBIUM
DENGAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MOLIBDENUM PADA TANAMAN
LEGUMINOSA HERBA
ARMIADI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Ternak
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
Judul Disertasi : Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara oleh Bakteri
Rhizobium dengan Penambahan Unsur Hara Molibdenum
pada Tanaman Leguminosa Herba.
Nama
: Armiadi
NIM
: 99 5057
Disetujui,
Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Ir. Soedarmadi Hardjosoewignyo, MSc) (Dr. Luki Abdullah, M.Agr)
Ketua
Anggota
(Dr. Ir. Hadi Sumarno, MS.)
Anggota
(Dr. Nurhayati D. Purwantari )
Anggota
Diketahui :
Ketua Program Studi Ilmu Ternak
Dr. Ir. Nahrowi , M.Sc
Tanggal Ujian: 23 April 2007
Direktur Program Pascasarjana
Prof Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP.
Penulis dilahirkan di Takengon Kabupaten Aceh Tengah pada tanggal 5 November
1953 sebagai anak kedua dari delapan bersaudara, dari Bapak Semali dan Ibu Syarifah.
Menikah dengan Dr. Ir. Bess Tiesnamurti MSc, pada tanggal 7 April 1989, dan dikaruniai
dua anak yaitu Adhiwienanto Semali dan Nisrina Yuliamurty.
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Peternakan Fakultas Kedokteran Hewan
dan Peternakan Universitas Syiah Kuala Darussalam Banda Aceh, lulus pada tahun 1979.
Gelar Master of Rural Science di dapatkan dari University of New England, Armidale
NSW Australia pada tahun 1989. Sejak tahun 1999 melanjutkan melanjutkan Program
Doktor (S3) pada Program Studi Ilmu Ternak di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor, dengan beasiswa PAATP.
Penulis bekerja sebagai pegawai negeri sipil di Balai Penelitian Ternak sejak tahun
1980 sampai sekarang.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan Juni 2003 ini adalah simbiose antara bakteri Rhizobium dengan
tanaman leguminosa herba, dengan judul Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara Oleh
Bakteri Rhizobium Dengan Penambahan Unsur Hara Molibdenum Pada Tanaman
Leguminosa Herba.
Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Prof. Dr. Ir. Soedarmadi
Hardjosoewignyo, MSc, Dr. Luki Abdullah, MAgr dan Dr Ir. Hadi Sumarno MS, serta
ibu Dr. Nurhayati Diah Purwantari selaku pembimbing, yang telah banyak memberi saran
dalam perencanaan penelitian, pelaksanaa penelitian, dan penulisan disertasi ini. Ucapan
terima kasih penulis sampaikan kepada bapak Dr. Suwarno sebagai penguji luar komisi
yang telah memberi banyak masukkan dalam penulisan disertasi ini. Di samping itu,
ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Proyek PAATP Badan Penelitian dan
Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian, Pusat Penelitian dan Pengembangan
Peternakan dan Balai Penelitian Ternak Ciawi, serta staf Agrostologi Balai Penelitian
Ternak Ciawi yang telah membantu terlaksananya penelitian. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada ayahanda (almarhum) dan ibu yang selalu mendoakan, istri dan
anak-anak tercinta, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya, .
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2007
Armiadi.
DAFTAR ISI
PRAKATA...........................................................................................
Halaman
viii
DAFTAR ISI........................................................................................
ix
DAFTAR TABEL................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR...........................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN........................................................................
xix
PENDAHULUAN................................................................................
1
Latar Belakang.........................................................................
Tujuan Penelitian......................................................................
Hipotesis...................................................................................
Kegunaan Penelitian.................................................................
1
3
3
3
TINJAUAN PUSTAKA.............................................................
4
Pengaruh Nitrogen terhadapTanaman......................................
Rhizobium.................................................................................
Molibdenum.............................................................................
Enzim nitrogenase....................................................................
Tanaman Leguminosa Pakan Ternak dalam Pertanian............
4
9
14
18
22
BAHAN DAN METODE PENELITIAN............................................
26
Tempat dan Waktu Penelitian..................................................
Bahan Penelitian.......................................................................
Tahapan Penelitian...................................................................
26
26
26
KOMPATIBILITAS 4 JENIS LEGUMINOSA HERBA
TERHADAP INOKULAN NODULIN PLUS..............................
27
Metode Percobaan...................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati...........................................................
27
27
28
PENGARUH INOKULASI DAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MO TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM PASIR...................................
29
Metoda Percobaan...................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati...........................................................
29
30
31
PENGARUH UMUR PANEN DAN PENAMBAHAN UNSUR
HARA MO TERHADAP AKTIVITAS ENZIM NITROGENASE
DAN PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA
DENGAN MEDIA TANAM PASIR...................................................
32
Metoda Percobaan....................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati..........................................................
32
33
34
PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR HARA MO TERHADAP
PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA DENGAN
35
MEDIA TANAM TANAH
Metoda Percobaan...................................................................
Pelaksanaan Percobaan...........................................................
Parameter yang Diamati..........................................................
PENGARUH PEMBERIAN UNSUR HARA MO MELALUI
DAUN TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM TANAH DAN PASIR
35
36
36
37
Metoda Percobaan....................................................................
Pelaksanaan Percobaan............................................................
Parameter yang Diamati...........................................................
37
38
39
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN....................................
40
KOMPATIBILITAS 4 JENIS LEGUMINOSA HERBA
TERHADAP INOKULAN NODULIN PLUS....................................
40
Pembahasan.............................................................................
40
PENGARUH INOKULASI DAN PENAMBAHAN UNSUR HARA
MO TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM PASIR...................................
43
Tanaman Kedelai......................................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai.......................................
Total N Daun Tanaman Kedelai...............................................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kedelai.....................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Total N Daun Tanaman Kembang Telang...............................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kembang Telang......
43
43
44
45
46
50
50
51
52
53
Pembahasan..............................................................................
57
PENGARUH UMUR PANEN DAN PENAMBAHAN UNSUR
HARA MO TERHADAP AKTIVITAS ENZIM NITROGENASE
DAN PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA
DENGAN MEDIA TANAM PASIR..................................................
63
Tanaman Kedelai......................................................................
Aktivitas Enzim Nitrogenase Tanaman Kedelai......................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai.......................................
Total N Daun Tanaman Kedelai...............................................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Aktivitas Enzim Nitrogenase Tanaman Kembang Telang.......
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Total N Daun Tanaman Kembang Telang...............................
Pembahasan..............................................................................
63
63
65
66
67
69
69
71
72
73
75
PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR HARA MO TERHADAP
PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA HERBA DENGAN
79
MEDIA TANAM TANAH..................................................................
Tanaman Kedelai......................................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai......................................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kedelai.....................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kembang Telang......
Pembahasan.............................................................................
79
79
79
80
83
83
84
84
86
PENGARUH PEMBERIAN UNSUR HARA MO MELALUI
DAUN TERHADAP PRODUKSI TANAMAN LEGUMINOSA
HERBA DENGAN MEDIA TANAM TANAH DAN PASIR...........
90
Tanaman Kedelai......................................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kedelai......................................
Berat Kering Akar Tanaman Kedelai.......................................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kedelai.....................
Tanaman Kembang Telang......................................................
Berat Kering Daun Tanaman Kembang Telang.......................
Berat Kering Akar Tanaman Kembang Telang........................
Jumlah dan Berat Bintil Akar Tanaman Kembang Telang......
90
90
91
92
99
99
100
100
Pembahasan..............................................................................
105
PEMBAHASAN UMUM....................................................................
109
SIMPULAN DAN SARAN.................................................................
115
Simpulan...................................................................................
Saran.........................................................................................
115
116
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................
117
LAMPIRAN.........................................................................................
127
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
Teks
1.
Kebutuhan pupuk di Indonesia (ton).....................................
4
2.
Perkiraan jumlah N2 yang ditambat oleh tanaman
leguminosa ...........................................................................
22
Pengaruh pemberian inokulan Nodulin Plus terhadap
pembentukan bintil akar pada tanaman leguminosa
herba......................................................................................
40
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
43
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
44
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total N daun tanaman kedelai dengan
media tanam pasir..................................................................
45
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kembang
telang dengan bahan tanam pasir..........................................
51
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
52
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total nitrogen daun tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
53
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
65
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kedelai dengan media
12.
13.
14.
15.
16
17
18.
19.
20.
21.
22.
23.
tanam pasir............................................................................
66
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap total N daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
67
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir....................................................
72
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir.....................................................
73
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap serapan N daun tanaman kembang telang dengan
media tanam pasir.................................................................
74
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman kedelai..
90
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman kedelai..
92
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman kedelai
93
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
94
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
95
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman
kembang telang....................................................................
99
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman
kembang telang....................................................................
100
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
101
24.
25.
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kembang telang...................................................................
102
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
103
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
Teks
1.
Kebutuhan pupuk di Indonesia (ton).....................................
4
2.
Perkiraan jumlah N2 yang ditambat oleh tanaman
leguminosa ...........................................................................
22
Pengaruh pemberian inokulan Nodulin Plus terhadap
pembentukan bintil akar pada tanaman leguminosa
herba......................................................................................
40
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
43
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kedelai
dengan media tanam pasir.....................................................
44
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total N daun tanaman kedelai dengan
media tanam pasir..................................................................
45
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering daun tanaman kembang
telang dengan bahan tanam pasir..........................................
51
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap berat kering akar tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
52
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo, inokulasi dan
pupuk N terhadap total nitrogen daun tanaman kembang
telang dengan media tanam pasir..........................................
53
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
65
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kedelai dengan media
12.
13.
14.
15.
16
17
18.
19.
20.
21.
22.
23.
tanam pasir............................................................................
66
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap total N daun tanaman kedelai dengan media
tanam pasir............................................................................
67
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering daun tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir....................................................
72
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat kering akar tanaman kembang telang
dengan media tanam pasir.....................................................
73
Pengaruh taraf pemberian unsur hara Mo dan umur panen
terhadap serapan N daun tanaman kembang telang dengan
media tanam pasir.................................................................
74
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman kedelai..
90
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman kedelai..
92
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman kedelai
93
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
94
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kedelai...................................................................................
95
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering daun tanaman
kembang telang....................................................................
99
Pengaruh media tanam dan penambahan unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering akar tanaman
kembang telang....................................................................
100
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap jumlah bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
101
24.
25.
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat segar bintil akar tanaman
kembang telang...................................................................
102
Pengaruh media tanam dan taraf pemberian unsur hara Mo
melalui daun terhadap berat kering bintil akar tanaman
kembang telang....................................................................
103
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Halaman
Teks
1.
Larutan nutrisi tanpa N..........................................................
129
2.
Ciri fisik dan kimia tanah Ciawi, Kabupaten Bogor yang
digunakan untuk percobaan..................................................
130
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA)
dan total N-daun tanaman kedelai dengan media tanam
pasir. Rekapitulasi hasil Anova ............................................
131
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman kedelai
dengan media tanam pasir. Rekapitulasi hasil Anova ..........
131
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai ....................................................................
132
Analisis ragam regresi linier sederhana antara total N-daun
dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman kedelai
132
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA)
dan total N-daun tanaman kembang telang dengan media
tanam pasir. Rekapitulasi hasil Anova .................................
133
Pengaruh perlakuan inokulasi dan penambahan unsur hara
Mo terhadap jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman
kembang telang dengan media tanam pasir. Rekapitulasi
hasil Anova ...........................................................................
133
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang ......................................................
134
Analisis ragam regresi linier sederhana antara total N-daun
dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar
(BSB) dan berat kering bintil akar (BKB) tanaman
kembang telang ....................................................................
134
Pengaruh penambahan unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA),
total N-daun dan enzim nitrogenase (EN) tanaman kedelai.
Rekapitulasi hasil Anova ......................................................
135
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan total N-daun dan aktivitas enzim
nitrogenase tanaman kedelai ................................................
135
Pengaruh penambahan unsur hara Mo dan umur panen
terhadap berat segar daun (BSD), berat kering daun
(BKD), berat segar akar (BSA), berat kering akar (BKA),
total n-daun (TOTN) dan enzim nitrogenase (EN) tanaman
kembang telang. Rekapitulasi hasil Anova ..........................
136
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dan total n-daun dengan enzim nitrogenase
tanaman kembang telang.......................................................
136
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap terhadap
berat segar daun (BSD), berat kering daun (BKD), berat
segar akar (BSA), dan berat kering akar (BKA) tanaman
kedelai dengan media tanam tanah. Rekapitulasi hasil
Anova....................................................................................
137
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap jumlah
bintil akar (JB), berat segar bintil akar (BSB) dan berat
kering bintil akar (BKB) tanaman kedelai dengan media
tanam tanah. Rekapitulasi hasil Anova.................................
137
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai....................................................................
137
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap terhadap
berat segar daun (BSD), berat kering daun (BKD), berat
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
segar akar (BSA), dan berat kering akar (BKA) tanaman
kembang telang dengan media tanam tanah. Rekapitulasi
hasil Anova............................................................................
138
Pengaruh penambahan unsur hara Mo terhadap terhadap
jumlah bintil akar (JB), berat segar bintil akar (BSB) dan
berat kering bintil akar (BKB) tanaman kembang telang
dengan media tanam tanah. Rekapitulasi hasil Anova..........
138
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun (BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang.......................................................
138
Pengaruh pemberian unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap berat segar daun
(BSD), berat kering daun (BKD), berat segar akar (BSA),
dan berat kering akar (BKA) tanaman kedelai. Rekapitulasi
hasil Anova............................................................................
139
Pengaruh penambahan unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap jumlah bintil akar
(JB), berat segar bintil akar (BSB) dan berat kering bintil
akar (BKB) tanaman kedelai. Rekapitulasi hasil Anova.......
139
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai yang diberi unsur hara Mo melalui daun
dengan media tanam tanah....................................................
140
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kedelai yang diberi unsur hara Mo melalui daun
dengan media tanam pasir.....................................................
140
Pengaruh pemberian unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap berat segar daun
(BSD), berat kering daun (BKD), berat segar akar (BSA),
dan berat kering akar (BKA) tanaman kembang telang.
Rekapitulasi hasil Anova.......................................................
141
Pengaruh penambahan unsur hara Mo melalui daun dengan
media tanam tanah dan pasir terhadap jumlah bintil akar
(JB), berat segar bintil akar (BSB) dan berat kering bintil
akar (BKB) tanaman kembang telang. Rekapitulasi hasil
Anova....................................................................................
27.
28.
29.
30.
141
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang yang diberi unsur hara Mo
melalui daun dengan media tanam tanah..............................
142
Analisis ragam regresi linier sederhana antara berat kering
daun(BKD) dengan jumlah bintil akar (JB), berat segar
bintil akar (BSB) dan berat kering bintil akar (BKB)
tanaman kembang telang yang diberi unsur hara Mo
melalui daun dengan media tanam pasir...............................
142
Hasil analisa tanah terhadap kandungan Mo setelah
penelitian...............................................................................
143
Jumlah pemberian Mo (ml) pada masing-masing
penelitian...............................................................................
144
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Nitrogen merupakan suatu unsur hara esensial yang dibutuhkan tanaman dalam
jumlah banyak, yang berfungsi sebagai penyusun protein dan penyusun enzim. Tanaman
memerlukan
suplai nitrogen pada semua tingkat perumbuhan, terutama pada awal
pertumbuhan, sehingga adanya sumber N yang murah akan sangat membantu
mengurangi biaya produksi.
Jika unsur nitrogen terdapat dalam keadaan kurang, maka pertumbuhan dan
produksi tanaman akan terganggu. Masalah ini dapat diatasi antara lain dengan
pemupukan. Kebutuhan pupuk untuk komoditas pertanian sebagian besar dipenuhi oleh
pupuk kimia (pupuk buatan). Namun pemakaian pupuk N buatan yang terus menerus atau
berlebihan akan mengakibatkan kerusakan lingkungan baik tanah maupun air tanah.
Meningkatnya pemakaian pupuk kimia justru akan mengganggu keseimbangan mikro
organisme tanah, menurunnya sifat fisik dan kimia tanah serta pencemaran lingkungan
(Rogers dan Whitman, 1991). Dalam jangka panjang, pemakaian pupuk buatan secara
terus menerus dapat menyebabkan merosotnya produktivitas tanah. Di samping itu, tidak
semua pupuk yang diberikan dapat diserap oleh tanaman, sebagian besar akan hilang.
Kehilangan N di dalam tanah selain terjadi melalui pencucian dan diangkut oleh tanaman,
juga terjadi melalui penguapan. Bentuk teroksidasi nitrogen di atmosfer secara ekologi
penting karena bila diubah menjadi NO3- akan menyumbang HNO3- bagi hujan asam.
Berbeda halnya dengan proses penambatan N oleh leguminosa, tidak mempengaruhi
kualitas air tanah. Hal ini karena ammonium (NH3+) yang dihasilkan oleh hasil
penambatan, secara langsung digunakan untuk pertumbuhan tanaman.
Penggunaan pupuk berimbang merupakan pengelolaan hara secara terpadu, yaitu
dengan memadukan faktor-faktor hara tanah dengan penggunaan pupuk anorganik dan
organik serta memanfaatkan pupuk hayati. Di Indonesia penggunaan pupuk hayati belum
memasyarakat di kalangan petani/peternak, meskipun penggunaan pupuk tersebut
memberikan hasil yang positif untuk meningkatkan produktivitas. Baru sebagian kecil
masyarakat petani yang telah memanfaatkan pupuk hayati. Pemanfaatan pupuk hayati
yang dikombinasikan dengan pupuk anorganik dan organik memberikan prospek cukup
baik untuk meningkatkan dan memperbaiki produktivitas tanah.
Penambatan nitrogen secara simbiose bakteri tanah dengan tanaman leguminosa
telah berlangsung lama dan sangat penting dalam fungsi ekosistem (Simms dan Taylor,
2002). Sejumlah besar kebutuhan nitrogen disumbang oleh penambatan melalui simbiose
antara bakteri yang memiliki nitrogenase dengan tanaman leguminosa yang mampu
mereduksi dinitrogen menjadi bentuk organik (Postgate, 1998 dalam Simms dan Taylor,
2002).
Tanaman leguminosa baik herba maupun perdu/pohon mempunyai kemampuan
mengikat N2 udara (bentuk N yang tidak tersedia bagi tanaman) dan merubahnya menjadi
bentuk N yang tersedia bila bersimbiose dengan bakteri Rhizobium. Hubungan antara
bakteri dengan tanaman leguminosa pada umumnya bersifat mutualistik, tetapi strain
rhizobia mempunyai efektivitas yang berbeda (Burdon et al. 1999 dalam Simms dan
Taylor, 2002). Simbiose ini merupakan proses yang komplek yang dipengaruhi oleh
faktor biotik maupun faktor lingkungan. Usaha memanipulasi faktor-faktor yang terlibat
secara optimal akan menghasilkan fiksasi N yang optimal pula. Interaksi tanaman inang
dan bakteri Rhizobium bervariasi, dari yang moderat sampai yang spesifik, sehingga perlu
diidentifikasi kombinasi antara spesies dan rhizobia yang superior mengikat N2.
Pada penelitian ini difokuskan pada salah satu faktor unsur hara yaitu unsur hara
Molibdednum (Mo) terhadap penambatan N udara oleh tanaman leguminosa herba.
Pemilihan unsur hara Mo dalam penelitian ini didasarkan pada kenyataan bahwa
molibdenum merupakan komponen meta-protein nitrogenase dan membantu proses
penambatan nitrogen (Gupta dan Vyas, 1994). Selanjutnya, Salisbury dan Ross (1995),
mengemukakan bahwa fungsi molibdenum dalam tumbuhan yang paling dikenal baik
adalah menjadi bagian dari enzim nitrat reduktase yang mereduksi ion nitrat menjadi ion
nitrit. Mo berperan dalam enzim nitrit reduktase dan nitrat reduktase (Gardner et
al.1991). Peran Mo adalah sebagai suatu carrier (alat pengangkut) elektron antara tahap
teroksidasi dan tahap reduksi. Mo merupakan komponen yang sangat esensial bagi dua
co-faktor yang diperlukan untuk metabolisme N bakteria (Thiel et al. 2002). Selanjutnya
Vitousek et al. (2002) mengemukakan bahwa untuk berfungsi dengan baik enzim
nitrogenase memerlukan unsur hara Mo. Namun, keberadaan unsur hara Mo pada tanah
tertentu pada umumnya sangat kurang. Hakim et al. (1986), mengemukakan bahwa
keadaan
tanah
sangat
mempengaruhi
ketersediaan
unsur
hara
molibdenum.
Ketersediaannya sangat dipengaruhi oleh pH tanah. Pada pH rendah hampir tidak ada
molibdenum yang tersedia. Sifat unsur hara ini sangat mobil di dalam tanah. Tanah-tanah
yang sering mengalami kekurangan Mo adalah dicirikan oleh (a) tanah pasir, (b) tanah
yang mengalami podsolisasi, dan (c) tanah yang banyak mengandung sulfat.
Tujuan Penelitian
Dari uraian pemikiran di atas, akan dilakukan suatu penelitian untuk mempelajari:
1. Pengaruh inokulan Nodulin Plus dalam membentuk bintil akar dan menambat
nitrogen pada tanaman leguminosa herba pakan ternak yang direkomendasikan untuk
Nodulin Plus yaitu kedelai (Glycine max L (Soybean) serta yang belum
direkomendasikan yaitu kacang pintoi (Arachis pintoi Krap.& Greg.), kembang telang
(Clitoria ternatea L) dan siratro (Macroptilium atropurpureum (DC) Urb cv. Siratro).
2. Pengaruh Mo yang diberikan pada taraf berbeda terhadap pertumbuhan, produksi dan
kandungan N leguminosa.
3. Pengaruh taraf pemberian Mo terhadap aktivitas enzim nitrogenase.
Hipotesis
1. Ada spesifisitas tanaman leguminosa herba pakan ternak dalam kebutuhan rhizobia.
2. Pemberian unsur hara Mo meningkatkan penambatan nitrogen dan aktivitas enzim
nitrogenase yang dicirikan dengan peningkatan produktivitas tanaman leguminosa.
Kegunaan Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengetahui pengaruh penggunaan inokulan
Nodulin Plus dan penambahan unsur hara Mo terhadap aktivitas enzim nitrogenase serta
pengaruh level dan cara pemberian unsur hara Mo terhadap pertumbuhan, produksi dan
kandungan N leguminosa, selain faktor yang telah diketahui sebelumnya, yang akan
berguna untuk pengetahuan dasar bagi pengembangan teknologi pemanfaatan bakteri
rhizobia yang mempunyai kemampuan tinggi untuk menambat Nitrogen.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengaruh Nitrogen terhadap Tanaman
Penggunaan pupuk nitrogen (N) meningkat sekitar sepuluh kali lipat menjadi 90
juta metrik ton antara tahun 1950 dan tahun 1995 (Frink et al. 1999). Hauck (1988)
memperkirakan sekitar 60 juta ton pupuk nitrogen dewasa ini digunakan untuk
peningkatan produksi lahan pertanian, terutama untuk memproduksi biji-bijian.
Berdasarkan kebutuhan nitrogen, maka kebutuhan pupuk nitrogen diperkirakan akan
mencapai 100 juta ton pada tahun 2000. Vance (2001) mengemukakan bahwa untuk
memenuhi kebutuhan pangan dalam tahun 2040 diperlukan sekitar 40 juta metric ton
pupuk nitrogen untuk pertanian.
Di Indonesia, permintaan pupuk N meningkat dari tahun ke tahun terutama Urea
yang bila dibandingkan antara tahun 1999 dengan 2002 meningkat sebesar 37,5%
(Soedjais, 2003). Di samping itu terdapat pula peningkatan permintaan terhadap pupuk
Amonium Sulfat sebesar 12,4% dan TSP/SP36 sebesar 6,2%, serta penurunan permintaan
pupuk KCl sebesar 19,1% (Tabel 1).
Tabel 1. Kebutuhan pupuk di Indonesia (ton)
Tahun
Urea
Amonium sulfat
TSP/SP36
KCl
1999
3.140.033
541.580
673.193
530.057
2000
3.959.650
507.005
687.653
359.453
2001
3.934.985
511.170
655.734
426.019
2002
4.318.407
608.605
714.872
428.620
Sumber: Soedjais, 2003.
Hauck (1988) memperkirakan bahwa sekitar 90 juta ton nitrogen diperoleh sebagai
hasil penambatan secara proses biologis, dimana sekitar 50 juta ton ditambat oleh
leguminosa tanaman pakan ternak. Menurut Arshad dan Frankenberger (1993) fiksasi N2
secara biologi menyumbang sekitar 70% dari semua nitrogen yang difiksasi di bumi dan
sekitar 90% kebutuhan nitrogen tanaman dapat dihasilkan oleh gabungan ini. Smill
(1999) mengemukakan bahwa sekitar 40 hingga 60 juta metrik ton N2 ditambat oleh
tanaman leguminosa setiap tahun.
Unsur hara N merupakan bahan penting penyusun asam amino, amida, nukleotida,
dan nukleoprotein, serta esensial untuk pembelahan sel, pembesaran sel, dan karenanya
untuk pertumbuhan (Gardner et al. 1991). Defisiensi N mengganggu proses
pertumbuhan, menyebabkan tanaman kerdil, dan menguning.
Nitrogen (N) merupakan suatu unsur hara esensial yang dibutuhkan tanaman dalam
jumlah banyak, yang berfungsi sebagai penyusun protein, termasuk enzim dan molekul
chlorofil (Hakim et al. 1986). Nitrogen merupakan unsur hara yang penting hubungannya
dengan pertumbuhan tanaman. Unsur ini dijumpai dalam jumlah besar di dalam bagian
muda tanaman, terutama terakumulasi pada daun dan biji. Nitrogen merupakan penyusun
setiap sel hidup, karenanya terdapat pada seluruh bagian tanaman. Tanaman memerlukan
suplai nitrogen pada semua tingkat pertumbuhan, terutama pada awal pertumbuhan,
sehingga adanya sumber N yang murah akan sangat membantu mengurangi biaya
produksi. Sebagai contoh untuk menghasilkan 1 kg biji kedelai, tanaman menyerap 70-80
g N dari dalam tanah (Pasaribu et al. 1989).
Grant and Flaten (1998) dalam Grant et al. (2002) mengemukakan bahwa unsur
hara N diperlukan untuk menjamin kualitas tanaman yang optimum yang ditunjukkan
oleh kandungan protein dari tanaman yang berhubungan langsung dengan supplai N. N
diberikan kepada tanah dalam bentuk-bentuk amida, ammonium, maupun nitrat. Tidak
semua pupuk yang diberikan dapat diserap oleh tanaman, sebagian besar akan hilang.
Kehilangan N di dalam tanah selain terjadi melalui pencucian dan diangkut oleh tanaman,
juga terjadi melalui penguapan seperti N2, nitrous oksida (N2O) dan NH3. Gas ini
terbentuk karena reaksi-reaksi dalam tanah dan kegiatan mikrobia. Mekanisme
kehilangan N dalam bentuk gas melalui denitrifikasi, reaksi kimia karena temperatur
dalam suasana aerobik dan lainnya, serta penguapan gas NH3 dari pemupukan pada tanah
alkalis (Maryam et al. 1998).
Unsur hara N biasanya defisien, yang mengakibatkan penurunan produksi pertanian
di seluruh dunia. Hakim et al. (1986) mengemukakan bahwa nitrogen yang terdapat
dalam tanah sedikit, sedangkan yang diangkut tanaman berupa panen setiap tahun cukup
besar. Di samping itu senyawa nitrogen anorganik mudah larut dan mudah hilang dalam
air drainase/irrigasi atau menguap ke atmosfer. Jika unsur N terdapat dalam keadaan
kurang, maka pertumbuhan dan produksi tanaman akan terganggu. Masalah ini dapat
diatasi antara lain dengan pemupukan.
Kebutuhan nitrogen untuk komoditas pertanian pada umumnya dipenuhi dengan
dua cara yaitu (1) pupuk kimia/buatan, manure, dan/atau mineralisasi dari bahan organik,
dan (2) melalui penambatan N atmosfir melalui proses simbiosis (Vance, 2001).
Pemakaian pupuk N buatan yang terus menerus atau berlebihan akan
mengakibatkan kerusakan lingkungan baik tanah maupun air tanah (Rogers dan
Whitman, 1991). Tumbuhan kehilangan sedikit nitrogen ke dalam atmosfer dalam bentuk
NH3, N2O, NO2 dan NO yang mudah menguap, khususnya bila dipupuk nitrogen
(Salysbury dan Ross, 1995). Bentuk teroksidasi nitrogen di atmosfer secara ekologi
penting karena bila diubah menjadi NO3- akan menyumbang HNO3- bagi hujan asam.
Selanjutnya Campbell et al. (1995) dalam Grant et al. (2002) mengemukakan bahwa
pencucian NO3 akan menurunkan kualitas air tanah dan emisi N2O berkontribusi terhadap
efek rumah kaca dan menyebabkan terjadinya pemanasan global. Residu pupuk N yang
cukup besar tertinggal dalam tanah sebagai akibat tidak efisiennya tanaman
menggunakan pupuk N berimplikasi negatif terhadap lingkungan dan kesehatan
(Galloway et al. 1995 dalam Vance, 2001). Nitrifikasi oleh mikrobia dan denitrifikasi N
tanah merupakan kontributor utama emisi NO2 dan N2O (Socolow, 1999). Pupuk N yang
tidak dimanfaatkan oleh tanaman secara cepat akan memasuki permukaan tanah dan air
tanah melalui runoff dan leaching. Ekses dari NO3- pada air minum yang berasal dari
pupuk berakibat methemoglobin anemia pada bayi dan anak-anak bila konsentrasinya
melebihi 10 mg NO3 L-1 (Smill, 1999).
Proses fiksasi N oleh leguminosa tidak mempengaruhi kualitas air tanah. Hal ini
karena ammonium (NH4+) yang dihasilkan oleh hasil fiksasi, secara langsung digunakan
untuk pertumbuhan tanaman (Killpack dan Buchholz, 1993). Pada proses penambatan N,
tanaman leguminosa menyediakan lingkungan reduksi dan karbohidrat untuk
metabolisme bakteri, sedangkan bakteri mengubah N2 udara menjadi N tersedia bagi
tanaman. Tanaman leguminosa mampu tumbuh baik pada tanah yang miskin N karena
adanya simbiosis dengan rhizobium, sehingga mampu meningkatkan kualitas dan
kuantitas tanaman leguminosa, serta mampu meningkatkan dan menjaga kesuburan tanah
(Gardner et al. 1991).
Menurut Salisbury dan Ross (1995) semua NH4+ pertama-tama diubah menjadi
gugus amina dari glutamin. Perubahan ini dan reaksi lainnya akan membentuk asam
glutamat, asam aspartat, dan asparagin (Gambar 1).
Gambar 1. Perubahan amonium menjadi senyawa organik utama (Salisbury dan
Ross, 1995)
Glutamin dibentuk dengan penambahan satu gugus NH2 dari NH4+ ke gugus
karboksil terjauh dari karbon alfa asam glutamat, lalu terbentuk ikatan amida (reaksi 1).
Enzim yang diperlukan adalah glutamin sintase. Hidrolisis ATP menjadi ADP dan Pi
sangat penting untuk mendorong reaksi lebih lanjut. Reaksi ini membutuhkan asam
glutamat sebagai reaktan, harus terdapat mekanisme untuk menyediakannya yang dapat
dipenuhi oleh reaksi 2 yang dikatalisis oleh glutamate sintase. Glutamat sintase
mengangkut gugus amida dari glutamin ke karbon karbonil asam α-ketoglutarat, sehingga
terbentuk dua molekul asam glutamat. Proses ini membutuhkan pereduksi yang mampu
menyumbang dua el