Penapisan beberapa galur kedelai (Glycine max L. Merr.) toleran cekaman aluminium dan kekeringan serta tanggap terhadap mikoriza vesicular arbuskular
PENAPISAN BEBERAPA GALUR mDELAI (Glycim max I,Merr.)
TOLERAN CEKAMAN ALUMINUM DAN KEKENNGAN
SERTA TANGGAP TERHADAP MIKORIZA
V E S r n A R AR8USKuLAR
SEKOLAIi PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2004
SURAT PERNYATMN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Penapisan Beberapa Galur
Kedelai (Glycine m a L. Merr) Toleran Cekaman Aluminium dan Kekeringan serta
Tanggap Terhadap Mikoriza Vesikular Arbuskular adalah karya saya sendiri dm
belum diajukan &lam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari k q a yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disbutkan dalam teks dan dcantumkan dalarn
Daftar Pustaka di hagian akhir disertasi ini.
Bogor Des-04
ABSTRAK
C H A W 1 HANUM. Penapisan Beberap Galur Kedelai (Glycine max L. Merr.)
Toleran Cekaman Aluminium dan Kekeringm serta Tanggap terhadap Mkoriza
Vesikular Arbuskular. Di bawah bimbingan WAHJU QAMARA MUGNISJAH
sebagai ketua, SUDIRMAN YAHYA, DIDY SOPANDIE, KOMARUDDM IDRIS,
dm ASMARLAIL1 SAHAR HANMIAH sebagai anggota.
Penelitian ini dilaksanakan untuk menyeleksi kedelai y ang toleran terhadap
cekarnan A1 dan kekeringan serta tanggapnya terhadrtp pemberian mikoriza vesikular
arbuskular (MVA), yang bertempat di Kebun Percobaan Cikabayan, lnstitut Pertanian
Bogor, mulai bdan Februari 2003 sampai Februari 2004.
Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri dari
tiga percobaan, yaitu (1) uji hayati akar, (2) evaluasi kedelai toleran dan p e h
cekaman A1 dan kekeringan, clan (3) tanggap kedelai toleran d m peka dengan MVA.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa genotipe yang toleran cekaman
gan& A1 dan kekeringan adalah Moket, Malabar, Wilis, Sindoro, B.3799, dan
Slamet, sedangenotipe Dieng, Sinyonya, B.3780, Sicinang, B.3578,Ceneng,
Epyek, MLG.3072,dan Tidar termasuk yang peka. Kernarnpuan adaptasi tanaman
terhadap cekaman A1 dan kekeringan sejalan dengm rendahnya penurunan panjang
akar, bobot kering akar, bobot kering tajuk, peningkatan prolina daun, serta
perbarkan status ham N,P,dan Ca..
Simbiosis dengan MVA meningkatkan kemarnpuan adaptasi tamman
terhadap cekaman A1 dan kekeringan yang ditunjukkan oleh sernakin meningkatnya
bobot kering akar, bobot kering tajuk, kandungan hara N, P,dan Ca, dan serapan P,
tetapi tidak meningkatkan produksi biji kering. Peranan MVA dalam rneningkatkan
adaptasi lebih besar pada perlakuan indeks kejenuhan A1 75% dan kadar air tanah
40% KL. Wilis memiliki adaptmi yang tinggi terhadap cekaman A1 dm kekeringan
serta tanggap yang lebih baik terhadap MVA jika dibandingkan dengan genotipe
lainnya.
Kara h i : kedelai, toleran, Al, kekeringan, M V A
ABSTRACT
CHAIRANI HANUM. Screening of Soybean Genatypes Tolerance to Aluminum
Toxicity and Drought Stress, and Their Responses to Vesicular-Arbuscular
Mycorrhizal Fun@. Under supervision of WAHJU QAMARA MUGNISJAH as the
chairman, SUDIRMAN YAHYA, DTDY SOPANDIE, KOMARUDDIN iDRIS, and
ASMARLAILI SAHAR HANAFIAH as members of the advisory committee.
Study was conducted at Cikabayan Experimental Station of Bogor
Agricultural University from February 2003 to February 2004. The objective of the
study were to screen soybean genotypes tolerance to Al toxicity and drought stress,
and explore its responses to vesicular-arbuscular m y c o r r W (VAM) fungi. Three
studies, namely 1) testing of rmt growth, 2) screening of soybean genotypes
tolerance to A1 toxicity and drought stress, and 3) testing of soybean responses to
V A M h g r , were evaluated.
Results of the study showed that soybean genotypes of Moket, B.3799,
Malabar, Wiiis, Sindoro, and Slamet were tolerant while Dieng, Sinyonya, B.3780,
Sicinang, B.3578, Ceneng, Epyek, MLG.3072,and Tidar were s w b l e to Al
toxicity and drought stress. Increasing of soybean tolerance to A1 toxicity and
drought stress was characterized by increasing of root Iength, root dry weight, shoot
dry weight, proline level, and N, P, and Ca status of plant tissue.
Symbioses of soybean with VAM fungi increased soybean adaptation to A1
toxicity and drought stress as shown by increasing level of root dry weight, N, P, and
Ca status, and P uptake, but did not increase yield. The greatest effect of VAM
occurred at 75% A1 saturation index and soil water content of 40% field capacity.
Wilis was the most adapted genotype to Al toxicity and drought stress, and the most
responses genotype to VAM fungi among mybean genotypes screened.
Key words: Soybean,tolerance, AI, drought, VAM.
O Hak cipta mdlk Chairani Hanum, tahun 2004
Hak cipta dilindungi
Dilurung menguiip dun memperbanyuk tunpu izin fertdis duri
Institzit Pertanion Rogor, sehugian otau seluruhya dalam
Bentuk u p pun, baik cetak,fotokopi,mikrofilm, dan sebaguinya
PENAPISAN BEBERAPA GALUR KEDELAI (Gbcine
L. Merr.)
TOLERAN CEKAMAN ALUMINIUM DAN KEKERINGAN
SERTA TANGGAP TEREFADAP MIKORIZA
VESLKULAR ARBUSKULAR
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memeroleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agronomi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2004
Judul Disertasi
:
Penapisan Beberapa Galur Kedelai (Glycine max L. Merr.)
Toleran Cekaman Aluminium dan Kekeringan serta
Tanggap terhadrtp Mikoriza Vesikular Arbuskular
Nama
:
Chairani Wanum
NJM
:
Agr. 995047
Disetujui
Komisi Pembimbing
*?
u
Dr.Ir. Wahju Oamara Mumisjah. M.A?.
Ketua
Prof Dr.1r=n
Yahva. M.Sc.
&P&~J
Prof. Dr. Ir. Didy Sopandie. M.Am.
Anggota
Dr. Ir. Komaruddin Idris. M.S.
. Anggota
Ketua Program Studi Agronomi
Dekan Sekolah Pascasajana
r-
Dr. Ir-Satriyas Ilyas, M.S.
Tanggal Ujian: 12 Oktober 2004
Prof. &. Ir.Sjafrida Manuwoto, M.Sc
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas limpahan
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan disertasi ini.
Selesainya disertasi ini tidak terlep dan bantuan dm arahan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih
yang tulus kepada Rektor Universitas Sumatera Utara dan Direktur Pasasujana
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesemptan
dan dana kepada pendis selama mengikuti program doktor ini.
Penulis juga berterima kasih kepada Dr.Ir Wahju Qarnara Mugnisjah selaku
ketua komisi pembimbing, Prof. Dr. Ir. Sudirman Yahya, M.Sc., Prof. Dr. h. Didy
Sopandie, M.Agr., Dr. Ir. Komaruddin Idns, MS., dan Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar
Hanafiah, MS.DAA. selaku anggota komisi pembimbing atas bimbingan, tambahan
ilmu, dan masukan-masukan selama pelaksanaan penelitian dm penyusunan disertasi
ini.
Terirna kasih juga penulis sarnpsukan kepada Kepala Bagian Pemuliaan
Tanaman, Departemen Budi Daya Pertanian beserta staf, KepaIa Bagian Kesuburan
Tanah Departemen Ilmu Tanah beserta staf, clan Kepala Rumah Kaca Departernen
IImu Tanah beserta staf, Fakultas Pertanian IPB, yang telah memberikan fasiritas dm
membantu penulis dalam melakukan pengarnatan di lapang dm di laboratorium.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus j uga penulis sampaikan
kepada
1 . Rektor Institut Pertanian Bogor dan Dekan Sekolah Pascasarjana IPB yang telah
memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengkuti pendidikan Sekohh
Pascasarjana & Institut Pertanian Bogor;
2. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara dm Direktur BPPS atas beasiswa dan dana
bantuan selama pendidikan;
3. rekan-rekan sesama mahasiswa, khususnya mahasiswa Program Studi Agronomi,
Tanah, dan Biologi IPB, atas dorongan moral dan bantuan yang dlberikan selama
penelitian.
Ucapan terirna kasih yang sangat dalam penulis tujukan untuk suarni tercinta, H.
Irwan Nasution, Drs., MAP. yang dengan sangat sabar dan tidak henti-hentinya
memotivasi penulis serta memberikan dorongan untuk menyelesaikan studi . Ucapan
yang sama ditujukan untuk an&-anak, Fadli Ahmad Kumiawan Nasution, Ahmad
Rodian Habibi Nasution, dan Putri Nahrisa Nasution, yang turut rnerasakan suka dm
duka selama berpisah, selalu mendoakan clan memotivasi serta memberikan sernangat
untuk menyelesaikan studi.
Juga untuk kedua orang tua, mertua, dan seluruh
keluarga yang selalu mendoakan, memberikan bantuan moral dan material, serta
memberikan saran dan arahan, penulis mengucapkan terima kasih.
Akhirnya kepada semua pihak yang turut membantu dalam penelitian hingga
penulisan dlserbsi ini, penuli s pun menyampai kan terima kasi h. Semoga disertasi
ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pertanian.
Bogor, Desember 2004
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Laras, Kabupaten Simalungun, pada tanggal 3 1 Agustus
1961, merupakan anak ketiga di antara lima bersaudara dm ayah H. Ahmad
Suparmin (Alm.) dan ibu Hj. D. br. Lubis. Penulis menikah pada tahun 1985 dengan
H. Irwan Nasution., Drs., MAP. dan telah dikaruniai 3 orang anak: Fadli Ahmad
Kurniawan Nasution, Ahmad Rodian Habibi Nasution, dan Putri Nahn'sa Nasution.
Penuiis menyelesaikan pendidikan SD dm SMP di Laras, Kabupaten
Simdungun, sedangkan SMA di Medan. Pada tahun 1985 penulis lulus dari lurusan
Kimia IKIP Negeri, Medan, dan pada tahun 1987 lulus dari Jurusan Agronomi,
Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. Pada tahun 1993 penulis terdaftar
sebagai mahasiswa Fakultas Pascasarjana USU, Medan, dan memperoleh gelar
Magister Pertanian pada tahun 1996. Sejak Agustus 1999, pendis mengikuti program
doktor pada Program Studi Agronomi kej a sama USU-IPB.
Penulis bekej a sebagai staf pengajar Jurusan Budi Daya Pertanian. Fakultas
Pew'an, Universitas Sumatera Utara, sejak tahun 1987 hlngga sekarang.
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR IS1 ..................................................................................................
DAFTAR TABEL .........................................................................................
X
...
XIII
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................xviii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xx
I
PENDAHCTLUAN ................................................................................
1 . Latar Belakang .................................................................................
2 . Tujuan Penelitian .............................................................................
3 . Hipotesis Penelitian ..........................................................................
. .
4 . Kerangka Pem~
hran ..........................................................................
I1
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................
7
1. Tanah Masam ..................................................................................
7
2 . Pengaruh A1 pada Tanaman ..............................................................
8
a. Pengaruh A1 pada Kedelai ............................................................
8
10
b. Toleransi terhadap Keracunan Aluminium ................................
3 . P e n g a d Cekaman Kekeringan pada Tanaman ............................... 11
a. Pengaruh Cekaman Keketingan terhadap Kedelai......................... 11
13
b. Toleransi Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan .....................
15
4 . Mikoriza Vesikular Arbuscular .........................................................
16
a. Mikoriza dan Kedelai .....................................................................
b. Mikoriza Marn Tanah Masam ...................................................... 17
in
UJI HAYATI AKAR ............................................................................
Abstrak ...................................................................................................
1 . Pendahuluan.......................................................................................
2 . Bahm dm Metode..............................................................................
a. Tempt dm Waktu .......................................................................
b. Bahan dan Alat ..............................................................................
c. Metode .........................................................................................
d. Pelaksanaan ..................................................................................
e. P e n p a t a n ....................................................................................
..
f AnaIlsis Data .................................................................................
3 . Hasil Penelitian...................................................................................
a. Panjang Akar dm Bobot Kering Akar ..........................................
b. Panjang Tajuk dan Bobot Kering Tajuk .......................................
c. Toleransi Tanaman .......................................................................
1
1
4
4
5
xii
a. Derajat Infeksi ...............................................................................
b . Pertumbuhan Vegetatif ..................................................................
c. Status Hara ....................................................................................
114
e . Mekanisme Adaptasi .....................................................................
f. Pertumbuhan Generatif .................................................................
122
124
116
117
d. Serapan P ...................................................................................... 121
5 . Sirnpulan ............................................................................................ I25
VI
PEMBAHASAN UMUM ....................................................................
126
VII SlMPULAN DAN SARAN ................................................................. 132
1. Simpdan ..........................................................................................
132
2.Saran .................................................................................................. 132
DAITAR PUSTAKA ..................................................................................
133
LAMPIRAN ................................................................................................... 150
DAFTAR TABEL
Genotipe Kedelai yang Digunakan dan Ketenggmgm
terhadap A1 atau Kekeringan ..............................................................,.
21
Indeks Kejenuhan Af dm Jumlah Kapur
yang Diberikan ( g kapud 1 kg tanah) .....................................................
22
Pertumbuhan Akar Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam .........
25
Pertumbuhan Tajuk Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam ........
26
Klasifikasi Toleransi Genotipe Kedelai terhadap CeA1 dan
Kekeringan Berdasarkan Nilai Relatif Panjang Akar .............................
27
Bobot Kering Tajuk Ksdelai @a Berbagai Tingkat Cekarnan A1
dan Kekeringan
.................................................................... 38
15
Bobot Kering Tajuk Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekaman M..
.................................................,.....,...................................
39
B o h t Kering Tajuk Genotipe Kedelai pada
Kondisi Normal dan Tercekarn ...............................................................
39
Bobot Kering Akar Kedelai pada Berbagai Tingkat
Kejenuhan A1 dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan .........................
40
Bobot Kering Akar Kdelai pada Berbagai Tingkat Cekman A1 ..........
41
Bobot Kering Akar Genotipe Kedelai pada Kondisi Normal dan
Tercekam .................................................................................................
42
Tingkat Kejenuhan A1
Kadar N-akar Kedelai pada
dengan Perlakuan Cekaman Kekerinp ................................................
44
Kadar N - a h Kedelai pada Berbagai Tingkat Cekaman A1 ..................
45
Kadar N-akar Genotipe Kedelai pada Kondisi Normal
dan Tercekam ..........................................................................................
45
Kadar N-tajuk Kedelai pada Berbagai Tingkat Kejenuhan A1
dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan ................................................
46
Kadar N-tajuk Kedelai pada PerIakuan Beberap Tingkat
Cekaman A1...........................................................................................
Kadar N-tajuk Kedelai pda Kondisi Normal clan
Tercekam ...............................................................................................
Kadar Ca-akar Kedelai pada Berhgai Tingkat Cekaman Ai dengan
Perlakuan Cekaman Kekeringan ............................................................
Kadar Ca-akar Kedelai pada Perlakuan Be*
Tingkat
Cekaman A1.............................................................................................
Kadar Ca-akar Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam ................
Kadar Ca-tajuk Kedelai pada Berbagat Tingkat
Cekarnan A1 dan Pemberian C e W Keketingan ................................
Kadar Ca-taj uk KBdelai @a Perlakuan Bekrapa Tingkat
Cekaman A1 ............................................................................................
Kadar Ca-taj uk Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam ...............
Kadar P-akar Kedelai pada Berbagai Tingkat Cekaman Al ...................
Kadar P-tajuk Genotipe Kedelai pada
Berbagai Tingkat Cekarnan A1 ...............................................................
Kadar P-tajuk Genotipe Kedelai pada Perlakuan Cekaman A1
dm Kekeringan .....................................................................................
Kadar P-tajuk Kedelai pada Cekaman A1 dan Kekeringan ...................
Prolina Daun Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekaman A1 dan Pernberian Cekaman Kekeringan ...............................
Prolina Daun Genotipe Kedelai p d a
Berbagai Tingkat Cekaman A1................................................................
Prolina Dam Genotipe Kedelai pda
Kondisi Normal dm Tercekam ...............................................................
Kandungan Al-akar Genatipe Kedelai pada BeTingkat
Kejenuham Al dengan Pemberian Cekarnan Kekeringan ........................
Al -akar Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat Cekaman A1 ............
Al-akar Genotipe Kedelai pada Kondisi Normal dan T e r c e h ............
Kandungan Gula Total Genotipe Kedelai pada Babaga~Tingkat
Kejenuhan A1 dengan Pemberian Cekaman Kekeringan.......................
Gula Total Genotipe Kedelai pada Berbqu Tlngkat Cekaman A1 .......
Gula Total Genotipe Kedelai pada Kondisi N o m d dan Tercekam.......
Urnur Panen Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekaman A1 dan Pemkrian Cekaman Kekeringan ...............................
Umur Panen Genotipe Kedelai pada Berbagsu
Tingkat Cekaman A1 ..............................................................................
Perubahan Pertumbuh Tajuk Genotipe Kedelai p d a Kondisi
Normal. Cekaman Al. Kekeringan. dan Cekaman Ganda .....................
Perubahan Pertumbuhan Akar Genotipe Kedelai
pada Perlakuan cekaman Al. Kekeringan. dm Cekarnan Ganda ............
Penurunan Bobot Kering. b c h N. dan Ca pada Akar Tajuk dengan
Kadar Air Tanah 40% KL dan Berbagai Tingkat Kejenuhan A1 ...........
Persentase Penurunan Bobot Kering. Kadar N.P.dan Ca
pada Akar dan Tajuk Kedelai pa& Indeks Kejenuhan A1 75% .............
Persentase Penwunan Bobot Kering N dan Ca pada Akar dan Tajuk
terhadap Perlakw Cekaman Ganda A1 clan Kekeringan .....................
Perubahan AI-akar Genotipe Kedelai
Perlakuan
Cekaman Kekeringan. Al. dan Cekaman Ganda ...................................
Perubahan Gula Totat Genotipe Kedelai pada Perlakuan
Cekamam Kekeringan, Al. clan Cekaman Ganda ...................................
Demjat lnfeksi MVA Genotipe Kedelai pada perlakuan
Berbagai Tinght Cekaman A1 dan Kekeringan .....................................
Bobot Kering Tajuk Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekarnan A1 da Kekeringan serta Inokulasi dengan M V A .....................
xvii
64
Persentase Peningkatm Kadar N,P, Ca Genotipe Kedelai
pada Perlakuan Berbagai Taraf Cekaman A1 dan Kekeringan
serta lnokulasi dengan MVA ..........................................,....... .... .........
120
DAFTAR GAMBAR
1 3.
Grafik Hubungan Kejenuhan A1 dm
Kebutuhan Kapw setara Al-dd................................................................
22
Pertumbuhan Sindoro pada 80% KL
dengan Berbagai Tingkat Kejenuhan A1 .............,,..........................,.......
28
Perturnbuhan Sindoro pada AI 25%
dengan Berbagai Tingkat Kadar Air Tanah............................................
28
Perakaran Dieng (V4)pada Berbagai Tingkat
Cekaman Al dengan Kadar Air Tanah 8D%KL (KI) ..............................
42
Perakaran Lumut (V6)pada A1 75% (A3)dengan
Kadar Air Tanah 80% KL (Kl) dm 40% KL (K2) .................................
44
Umur Berbunga Kedelai pada lndeks Kejenuhan A1 25%
dan A1 50% ...................................... . ....................................................
67
Bobot Kering Biji Genotipe Kedelai pada
Kejenuhan Al 25% dan A1 50%. .............................................................
70
Struktur Internal MVA dalam Akar Kedelai dengan
Vesikula (VSK) dan Akar yang Tidak Terinfeksi MVA .......................
90
Wilis pada A1 25% dengan Berbagai Taraf Cekaman Kekeringan
clan Simbiosis dengan MVA ..................................................................
94
Wilis pada A1 50% dengan Eerbagai Taraf Cekaman Kekeringan
dan Simbiosis dengan MVA ................................................................
94
Wilis pada A1 75% dengan Berbagai Taraf Cekaman Kekeringan
dan Simbiosis dengan MVA ...................................... .........................
94
Kadar Ca-taj uk Genotipe Kedelai pada Berbagai Taraf
Cekaman A1 clan Kekeringan .................................................................
99
Sidik Ragam Derajat Infeksi. Senpan P-tajuk dan Serapan
P-akar pada Percobaan Kompatibilitas Kedelai dengan MVA ...............
Sidik Ragam Pertumbuhan Vegetatif Ke&lai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA ....................................
Sidik Ragam Kadar N-akar dan N-tajuk Kedelai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan M V A .....................................
Sidik Ragam Kadar Ca-akar dan Ca-tajuk Kedelai
pada Percobaan Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA ...........
Sidik Ragam Kadar P-akar dm P-tajuk Kedelai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA .....................................
Sidik Ragam Prolina. Gula Total d m AI-akar Kedelai
pada Percobaan Kompatibilitas Kedelai dengan MVA ..........................
Sidik Ragam Perturnbuhan Generatif Ksdelai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA ....................................
Diskripsi Beberapa VarietadGdur Yang Digunakan .............................
Percobaan Pendahuluan untuk Menentukan Tingkat Kejenuhm A1
dan Tingkat Kelembaban Tanah ............................................................
Penentuan Derajat Infeksi ......................................................................
Bagan Penentuan Prolina ......................................................................
Bagan Penentun Gula Total ................................................................
Penetapan Nitrogen dan Fosfor ..............................................................
I PENDAHULUAN
1. Latar W k a n g
Pertambahan jumlah penduduk dm peningkatan pendapatan tunrt
meningkatkan kebutuhan &an
ymg b l a i gizi tinggi. Bahan makanan yang
bernilai gm tinggi itu, hususnya protein yang h u m b e r dari nabati, didominasi
oleh kedelai. Kebutuhan kedelai sejak beberap
sun
ini terus meningkat
mencapai lebih kurang 2 juta ton per tahun, sementara pduksi dalam negen baru
mencapai 1 -2juta ton p
r tahun (BPS 2001).
Pada saat ini kernungkinan pmluasan areal prduksi kedelai terbesar
adalah pada lahan kering di lw Pulau Jawa. Namun, usaha perluasan areal
pertanaman pada areal bukaan baru sering menghadapi faktor pembatas ekolog,
antara lain, tinggjnya tmgkat k a m s m m dm kandungan 14tanah. Kandungan A1
yang tinggi dapat mengganggu pertumbuhan kedelai dan merusak perakaran
maman sehingga menwbatkan tidak efisiennya akar .menyerap unsur ham dan
air (Ma ef al. 2000).
Di samping keadaan akar kedelai yang k m n g mampu mengambil air,
cekaman kekeringan sering terjadi pada tanah ultisol karma keterbatasan
ketersediaan air. Peningkatan suhu global dan siklus m u s h kemarau panjang
yang semakin pendek (setiap 2 sampai 3 tahun) (Winarso 1992) menyebabh
tanaman mengalami cekrunan kekeringan. Keterbatasan suplai air a k q
mempengaruh fisiologi, biokimia, anammi, dan morfologi tanaman yang
akhirnya akan menyebabkan penurunan kualitas dm kuantitas produksi.
Salah satu cam untuk mengatasi kendda pada tanah masam dengau A1
tinggi adalah dengan meniadakan pengaruh negatif tanah tersebut rnelalui
manipulasi sifat-sifat fisika kimia yang mengurangi kelanrtan A1 dengan cara
pengapuran. Namun, hasil yang diperoleh dmgan pengapuran tampaknya belwn
memuaskan. Pendekatan ymg lebih ekktif secara agronomis, efisien secara
ekonomi, dan sesuai dengan sistem pertanian berkelanjutan dalah penggunaau
varietas yang toleran (Zheng et al. 1998).
Penapisan kedelai terhadap keracunan A1 dapat dilakukan dengan
mengamati perbedaan pertumbuhan pucuk dan akar antara tanaman yang
mengalami cekaman dan yang tidak (Foy er al. 1993). Metode yang umum
untuk menguji ketenggangan tanaman terhadap cekmm A1 adalah
dig&
metode uji hayati akar (root bioassay), yaitu dengan melihat pertumbuhan
akamya. Mekanisme adaptasi kedehi terhadap ce-
A1 dari aspek fisiologis
dan biokimia telah diteliti (Delhaiz dan Ryan 1995; Sopandie 1999; Sopandie er
al. 2OOOa; Sopandie ei al. 2000b). Dari basil penelitian tersebut diketahui bahwa
tolaansi akar yang takait dengan berhagai mekanisme fisiologi dan biokimianya
merupakan kunci penting yang menentub adaptasi beberapa gewtipe kedelai
toleran Al.
Akar tanaman yang mampu berkembang pada cekarnan AI diduga
memiliki kemarnpuan j u g untuk hradaptasi pada cekaman kekeringan (Goidman
et
01. 1989). infonnasi ini menunjukkan bahwa analisis pertumbuhan akar
menjadi penting di samping dapat menentukan daya toleransi tanaman terhadap
cekaman Al juga dapat menduga kemampuan perakaran dalam keadaan
keterbatasm air tanah.
Aternatif lain pemecahan &ah
di atas adalah dengan mengasosiasikan
kedelai dengan rmkoriza v e w a r arbuscular (MVA). Cendawan ini membentuk
simbiosis mutualistik dengan perakaran tanaman sehingga dapat membantu
tanaman tumbuh lebih bark (Smith dm Read 1997).
Pengasmiash mikoriza d h q k a u &pat membantu tanaman lebih
adaptif, misalnya dengan kemampuan penyebm hlfa mikoriza di &lam tanah
sehingga tanaman lebih mampu menyerap air dan unsur hara jika dibandrngkan
dengan tanpa asosiasi rnikoriza. Kebutuhan kedelai akan uusur P Warn jumlah
besslr juga dam diatasi dengan m e m m m&mq@srne
~
ini, yang
mempunyai peranan penting d d m proses m f e r P dari tanah menjadi bentuk
t e d i a bagi tanaman (Santosa 1989). Penghambatan pertumbuhan tanaman pada
tanah ultisoi sebagw alubat ketidakseimbangan ham dm gangguan penyerapan
hara juga @at
diperbaik den=
mengasosiasikan dengan MVA
Hasil
penelitian juga menunjukkan bahwa asosiasi tanaman dengan MVA dapat
memperbaiki pertumbuhan dm toleransi tanaman terbadap cekaman kekeringan
(Ruiz-Lozano dan Azcon 2000).
Dengan mengingat hd tersebut di atas, penggunaan MVA dalam
pengeloh tanah m i n d masam tropika menjadi sangat bijaksana. Penggunaan
MVA sebagai sahh satu komponen teknologi mas-
tanah mineral m
mdah pada pengelolaan
m tropika berarti dapat meningkertkan produktivitas tanah yang
dahulunya bermasalah, mengurangi penggunaan pupuk kimia dan kapm pertanian,
dan menciptakan pertanitin yang berkelanjutan tanpa harus bergantug secara
berlebihan pada c a r a m budi daya permaam W w g i tinggi.
bngn mempertimbmgh hal-ha1 tersebut di atas,
untuk meningkatkan
produksi kedelai pada lahan masarn bemasalah perlu hlakukan usaha melalui
bud^ daya dengan mencari maman ymg toleran terhadap Al yang tiuggi, tahan
kondisi kekeringan, dm rnemanfaatkan mikro-orgamisme mutualistik sehingga
d i h a s i h kedelai yang adaptif pada kondisi marginal itu
2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan sebagrll berikut:
a. menemukan perbedaan
tingkat toleransi kedelai meIalui uji hayati akar dm
mengelompokkan tmgkat potensi toleransi badasarkan karakter fisiologi,
rnorfologi, dm agronomi sebagai respons terhadap cekaman A1 dan
kekeringau;
b. menjelaskan mekmsme adaptasi tanaman kedelai terhadap kadar A1 yang
tin@ dan kelembaban tanah yang rendafi;
c. menjelaskan pengaruh simbiosis MVA dengan kedelai terhadap peningkatan
ketengp~ganA1 dan kekeringan serta prduksi kedelai.
3. Hipotesis Penelitian
Hipotesis yang diajukan adalah s
e
w berikut:
a, kedelai yang toleran cekaman ganda Al dan kekeringan pada pengujian root
b i o m q untuk toleransi terbdap cekaman ganda A1 dan kekeringan
rnernpunyai kesesuaian yang tinggi pada uji di rurnah kaca;
b. p n m b a t a n perpanjagan akar, perubahan bndungan proIina, gula total,
dan A1 akar, dan penurunan bobot kering biji merupakan karakter yang
berespan t h d a p cekaman ganda AI dan kekeringan;
c. M V A
dapat meningkatkm penmbilan P dan mempehaiki adaptasi kedelai
tefhadap cekaman ganda A1 dan kekeringm.
4. Kerangka Pernilinn
Terganggunya sistem perakaran tamman merupakan kendala umum yaw
terjadi pada tanah masm dengan AI tinggi. Upaya penanggulangan secara teknis
dirasakan kurang praktis d m rnembutuhkan biaya besar. Oleh karena itu,
tampaknya pencsrrian tanaman toleran dan memanhtkan MVA inempunpi
potensi yang baik dalam menanggulang
mass ini. Uji
hayati akar dengan
pamaman langsung p d a tanah yang mengandung A1 tinggi dan pemberian
perlakuan beberapa tingkat kadar air tanah akan menawarkan pendekatan
altematif t&ik penapisan tanaman tolefan wkaman w d a A1 dan kekeringm.
Pengasosiasian dengan MVA mempunyai pen@& yang besar tahadap
sifat kimia beberapa unsur hara, morfologi, clan fisiologi perakaran sehingga dapat
rneningkatkan ketahanan tanaman. Akan tetapl, sampai saat ini informasi
rnengenai tmamau toleran cekaman ganda A1 dan kekeringan dengan
memanfaatkan rnikro organisme mutualist& MVA rnasih relatif sedikit, padahal
asosiasi M V A d e n w tanaman pa& kondisi dmnan ganda ini dharapkan dapat
membantu meningkatkm adaptasi dan produksi kedelai pa& lahan marginal.
Untuk menjawab permasdahan t m s h t , perlu dilakuh kegiatan penelitian yang
berhubungan pencarian tanaman toleran dengan memanfbtkan MVA sehingga
dihilkan kedelai yang adaptif pada lahan kering m
@
.
Oleh karma itu,
tujuan penelitian yang ingin dicapai sebagaimana dikemukakan dalam sub-bab
terdahulu perlu didekati melalui tiga tahap penelitiau ymg disajikan pada Gambar
1.
Uji fiyati A h r
Meneatukan kedelai tolaan dan peka terhadap cehmm
aluminium dan kekeringan berdawkan hteria panjang akar
Pendekatan: 16 gemtipe kedelai diper*
5 taraf indeks kejenuhan A1
(0Yq 25%, 500/0, 75%, dan 100%) h 3 3- kadar t i d ~
(80% Kapasitas Lapang (KL), 60% KL, dan 40% KL).
Sebelumnya dilakukan penehtmn pendahuiuan mtuk
menentukan jumlab kapur yang htarnbahkan dan penetapan
hdsr air tanah sesuai dengan @&an
Hasil yang dirapkan: a) Genotipe toleran dan peka cekaman ganda A1 dan
kekeringan, dm b) kamkteridk patumbuhirn kedelai akibat
Tujuan:
cekmm ganda.
I
Evaluasi kedehi tolemn dan pcka
panen)
Tujuao: Mengetahui konsistensi
hasil penapisan dari uji
hayati akar, ditinjau dari
fisiologi, rnorfologr, status
ham, mekanisme adaptasi,
dm produksi
Pendebtan: 3 genotipe toleran
dan 3 peka diperlakukan
cekaman Al dengan indeks
kejenuhan AI 25%, SO%,
dm 75% serta cekarnan
kekeringan dengan kadar air
mah 80% KL dm 40% KL
H a d yang diharapkan: Kedelai
toleran dan peka had uji
hayati
akar
memiliki
konsistensi pada
skala
rumah kaca.
Tanggap kedelai t o k m d m
peka dengan MVA
Mengetahui penMV A terhadap fisiologr,
rnorfologi, status ham,
mekanisme adaptasi, dan
prduksi
Pendekatan: 3 genotipe toleran
dan 3 genotipe peka
d i k perlakukan 3 t a d
Tnjuan:
cekarnan AI
dengan
indeks kejenuhan A1 25%
50%, 75% dan cekaman
kekeringan dengan taraf.
kadar air tanah 80% KL,
dm 40% KL, serta
inokulasi dengan MVA
Hasil yang dhrapkan: MVA
mampu
meningkatkan
tolermsi tamman Ksdelai
terhadap cekman ganda.
Ketecangan: KL:Kapasitas Lapang; MVA: Mikoriza Vesikular Arbuskular
Gambar 1 Bagan Alir Penelitian.
TI TINJAUAN PUSTAKA
I. Tanah lClasam
Total luas pertanaman kedelai di Indonesia sekitar 1,3 juta ha, 58% pada
lahan sawah dm 42% pada 1ahm kering. Di PuIau Jawa seidtar 70% v
a
n
kedelai dibudidayakan pada lahan sawah dan sehtar 300h pada laban kering. Di
luar Pulm Jawa, sehtar 900h pertaasman kedelai dilakukan pada laban kering
(Saleh dan Sumarno 1993). Umumnya lahan kering ini didminasi oleh tanah
masam (ultisol). T&
masam ini uml~muyakurang baik untuk perhrmbuhan
karena mempunyai pH, kapasitas tukar kation, dan kejenuhan basa yang rendah,
serta kejenuhan A1 yang tin@
(Mansur dan Koko 2000).
Menurut Qayusman (19931, pembentukan asarn yang melewati daya
sangga tanah dapat menghancurkan kisi mineral liai sehingga semakin banyak ion
A1 3' yang menjauhi kompleks japan, menjadi bentuk tasedia.
Secara umum kehadiran duminium di dalam media perhmbuhan &ah
sebagai berikut.
a.
Jika pH di atas 5, konsentrasi A1 di dalam larutan tanah rendah dan
p m u m b u h tanamannormal.
b. Jika pH turun di bawah 5 , konsentmsi At mdai meningkat dan pertumbuhan
tanaman terhambat disebabkan keracunan At.
c. Jika
pH lebih rendah dmpada 4, konsentrasi AI menjadi sangat tinggi dm
periumbuhan tanman sangat tehmbat yang disebabkan oleh kemcunan Al,
w alaupun Hf itu senhri juga berbahaya untuk tanaman (Tanaka 1985).
2. Pengaruh Al pada Tamman
Aluminium yang dilepaskan ke larutan tanah akan b e r p e n m buruk pada
tmf tertentu bagi tanaman dan merupakm faktor pem-
patumbuhan yang
penting pa& berbap tanah masam dunia (Haqad dan Yahya 1988).
Gejala
kaacuaan aluminium ti&
mudah diidentiwi. Pada beberapa
tanaman gejala keracunan A1 mirip dengtn defisiensi fosfor, y a h pertumbuhan
terhambat, tanaman kerdil, kmtaugan terhbat, urat-urat dam dm batang
menjah ungu,
serta ujung
daun mati dan b a r n a kuning. Namun, terkadang
keracunan Al mirip dengan defisiensi Ca, yaitu &put
atau menggulungnya daun
muda (Mussel dan Richard 1979).
GejaIa keracunan Al yang paling mudah
dapat dilihat adalah
penghambatan pertumbuhan akar. Penghambatan pertumbuhan akar telah banyak
dilaporkan seperti pda pdi (Nasution dm S W n i 1991), kedelai (Femrfino et
al. 2000; Sopandie et a/. 2000a), dan gandum (Delhaiz dm Ryan 1995). Oleh
karena itu pameter panjang akar biasmya digunakan untuk menilai
ketenggangan tanaman terhadap karacunm Al.
rr. P e n g a d A1 p d a Kedelai
Terdapat perbedaan respms genotipe kedelai terhadap cekaman
aluminium. Bushamuka dan &be1 ( 1998) rnembandingb perkembangan akar
bagian basal dan ujung beberapa varietas jagung dm kedelai yang diberi
pdakum kqur dan tanpa kapur. Varietas ymg peka perkembangan
terganggu, sedangkan varietas yang toleran tidak krpengaruh oleh keberadaan AI.
S m n o w i c z et al. (1998) melaporkan bahwa kejenuhan Al yang tinggi akan
rnengharnbat perpanjangan akar lateral kedelai.
Titik htis tingkat kernasaman tanah unajc p e r h u n b h kedelai addah
pada pH 4.6-5.2 (Duncan dm Baligar 1990). Menurut Foy (19761, proses yang
terjadi pda tingkat kenmaman tanah yang kritis adalah pen-
kation divalen fkh-snya
penyerapan
ca2+)oleh akar dm penghambatan pernbelahan sel
meristern akar akibat penetrasi A1 pada protopias sehingga menghasilh akar
yang abnormal.
Aluminium dapat menundm produksi tanaman. Pada galurlvslrietaspeka
terjadi penurunan produksi mencapai 50 persen, sedangkan pada galur toleran
hanya tejadi penman sekitar 10 persen (Board dan Cadwell 1991). Kedelai
membutuhkan pengapmu jika ditanam pada tanah dengan kejenuhan A1 lebih
dari 35% (Sdeh dan Sumarno 1 993).
Titik kritis kommtrasi A1 bersifat meracun bergantug p d a jenis kedelai.
Ismunadji dm Mahmud (1993) melaporkan kedelai mash dapat tumbuh sarnpsi
kejenuhan A1 40%. Amien el al. (1980) melaporkan bahwa tanah dengan Add
20.1-22.9
mellOOg akan mengurangi bobot kering tanaman. Mereka
menyimpdkan bahwa bobot kering tamma -tan
erat dengan kejenuhan
aluminium. Dari hasii percobam di lapang ternyata varietas Ort>a ma& &pat
tumbuh pada kejenuhan A1 60%. Namun, umumnya pertumbuhan kedelai
optimum pada kejenuhan A
TOLERAN CEKAMAN ALUMINUM DAN KEKENNGAN
SERTA TANGGAP TERHADAP MIKORIZA
V E S r n A R AR8USKuLAR
SEKOLAIi PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2004
SURAT PERNYATMN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Penapisan Beberapa Galur
Kedelai (Glycine m a L. Merr) Toleran Cekaman Aluminium dan Kekeringan serta
Tanggap Terhadap Mikoriza Vesikular Arbuskular adalah karya saya sendiri dm
belum diajukan &lam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari k q a yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disbutkan dalam teks dan dcantumkan dalarn
Daftar Pustaka di hagian akhir disertasi ini.
Bogor Des-04
ABSTRAK
C H A W 1 HANUM. Penapisan Beberap Galur Kedelai (Glycine max L. Merr.)
Toleran Cekaman Aluminium dan Kekeringm serta Tanggap terhadap Mkoriza
Vesikular Arbuskular. Di bawah bimbingan WAHJU QAMARA MUGNISJAH
sebagai ketua, SUDIRMAN YAHYA, DIDY SOPANDIE, KOMARUDDM IDRIS,
dm ASMARLAIL1 SAHAR HANMIAH sebagai anggota.
Penelitian ini dilaksanakan untuk menyeleksi kedelai y ang toleran terhadap
cekarnan A1 dan kekeringan serta tanggapnya terhadrtp pemberian mikoriza vesikular
arbuskular (MVA), yang bertempat di Kebun Percobaan Cikabayan, lnstitut Pertanian
Bogor, mulai bdan Februari 2003 sampai Februari 2004.
Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri dari
tiga percobaan, yaitu (1) uji hayati akar, (2) evaluasi kedelai toleran dan p e h
cekaman A1 dan kekeringan, clan (3) tanggap kedelai toleran d m peka dengan MVA.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa genotipe yang toleran cekaman
gan& A1 dan kekeringan adalah Moket, Malabar, Wilis, Sindoro, B.3799, dan
Slamet, sedangenotipe Dieng, Sinyonya, B.3780, Sicinang, B.3578,Ceneng,
Epyek, MLG.3072,dan Tidar termasuk yang peka. Kernarnpuan adaptasi tanaman
terhadap cekaman A1 dan kekeringan sejalan dengm rendahnya penurunan panjang
akar, bobot kering akar, bobot kering tajuk, peningkatan prolina daun, serta
perbarkan status ham N,P,dan Ca..
Simbiosis dengan MVA meningkatkan kemarnpuan adaptasi tamman
terhadap cekaman A1 dan kekeringan yang ditunjukkan oleh sernakin meningkatnya
bobot kering akar, bobot kering tajuk, kandungan hara N, P,dan Ca, dan serapan P,
tetapi tidak meningkatkan produksi biji kering. Peranan MVA dalam rneningkatkan
adaptasi lebih besar pada perlakuan indeks kejenuhan A1 75% dan kadar air tanah
40% KL. Wilis memiliki adaptmi yang tinggi terhadap cekaman A1 dm kekeringan
serta tanggap yang lebih baik terhadap MVA jika dibandingkan dengan genotipe
lainnya.
Kara h i : kedelai, toleran, Al, kekeringan, M V A
ABSTRACT
CHAIRANI HANUM. Screening of Soybean Genatypes Tolerance to Aluminum
Toxicity and Drought Stress, and Their Responses to Vesicular-Arbuscular
Mycorrhizal Fun@. Under supervision of WAHJU QAMARA MUGNISJAH as the
chairman, SUDIRMAN YAHYA, DTDY SOPANDIE, KOMARUDDIN iDRIS, and
ASMARLAILI SAHAR HANAFIAH as members of the advisory committee.
Study was conducted at Cikabayan Experimental Station of Bogor
Agricultural University from February 2003 to February 2004. The objective of the
study were to screen soybean genotypes tolerance to Al toxicity and drought stress,
and explore its responses to vesicular-arbuscular m y c o r r W (VAM) fungi. Three
studies, namely 1) testing of rmt growth, 2) screening of soybean genotypes
tolerance to A1 toxicity and drought stress, and 3) testing of soybean responses to
V A M h g r , were evaluated.
Results of the study showed that soybean genotypes of Moket, B.3799,
Malabar, Wiiis, Sindoro, and Slamet were tolerant while Dieng, Sinyonya, B.3780,
Sicinang, B.3578, Ceneng, Epyek, MLG.3072,and Tidar were s w b l e to Al
toxicity and drought stress. Increasing of soybean tolerance to A1 toxicity and
drought stress was characterized by increasing of root Iength, root dry weight, shoot
dry weight, proline level, and N, P, and Ca status of plant tissue.
Symbioses of soybean with VAM fungi increased soybean adaptation to A1
toxicity and drought stress as shown by increasing level of root dry weight, N, P, and
Ca status, and P uptake, but did not increase yield. The greatest effect of VAM
occurred at 75% A1 saturation index and soil water content of 40% field capacity.
Wilis was the most adapted genotype to Al toxicity and drought stress, and the most
responses genotype to VAM fungi among mybean genotypes screened.
Key words: Soybean,tolerance, AI, drought, VAM.
O Hak cipta mdlk Chairani Hanum, tahun 2004
Hak cipta dilindungi
Dilurung menguiip dun memperbanyuk tunpu izin fertdis duri
Institzit Pertanion Rogor, sehugian otau seluruhya dalam
Bentuk u p pun, baik cetak,fotokopi,mikrofilm, dan sebaguinya
PENAPISAN BEBERAPA GALUR KEDELAI (Gbcine
L. Merr.)
TOLERAN CEKAMAN ALUMINIUM DAN KEKERINGAN
SERTA TANGGAP TEREFADAP MIKORIZA
VESLKULAR ARBUSKULAR
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memeroleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agronomi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2004
Judul Disertasi
:
Penapisan Beberapa Galur Kedelai (Glycine max L. Merr.)
Toleran Cekaman Aluminium dan Kekeringan serta
Tanggap terhadrtp Mikoriza Vesikular Arbuskular
Nama
:
Chairani Wanum
NJM
:
Agr. 995047
Disetujui
Komisi Pembimbing
*?
u
Dr.Ir. Wahju Oamara Mumisjah. M.A?.
Ketua
Prof Dr.1r=n
Yahva. M.Sc.
&P&~J
Prof. Dr. Ir. Didy Sopandie. M.Am.
Anggota
Dr. Ir. Komaruddin Idris. M.S.
. Anggota
Ketua Program Studi Agronomi
Dekan Sekolah Pascasajana
r-
Dr. Ir-Satriyas Ilyas, M.S.
Tanggal Ujian: 12 Oktober 2004
Prof. &. Ir.Sjafrida Manuwoto, M.Sc
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas limpahan
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan disertasi ini.
Selesainya disertasi ini tidak terlep dan bantuan dm arahan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih
yang tulus kepada Rektor Universitas Sumatera Utara dan Direktur Pasasujana
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesemptan
dan dana kepada pendis selama mengikuti program doktor ini.
Penulis juga berterima kasih kepada Dr.Ir Wahju Qarnara Mugnisjah selaku
ketua komisi pembimbing, Prof. Dr. Ir. Sudirman Yahya, M.Sc., Prof. Dr. h. Didy
Sopandie, M.Agr., Dr. Ir. Komaruddin Idns, MS., dan Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar
Hanafiah, MS.DAA. selaku anggota komisi pembimbing atas bimbingan, tambahan
ilmu, dan masukan-masukan selama pelaksanaan penelitian dm penyusunan disertasi
ini.
Terirna kasih juga penulis sarnpsukan kepada Kepala Bagian Pemuliaan
Tanaman, Departemen Budi Daya Pertanian beserta staf, KepaIa Bagian Kesuburan
Tanah Departemen Ilmu Tanah beserta staf, clan Kepala Rumah Kaca Departernen
IImu Tanah beserta staf, Fakultas Pertanian IPB, yang telah memberikan fasiritas dm
membantu penulis dalam melakukan pengarnatan di lapang dm di laboratorium.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus j uga penulis sampaikan
kepada
1 . Rektor Institut Pertanian Bogor dan Dekan Sekolah Pascasarjana IPB yang telah
memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengkuti pendidikan Sekohh
Pascasarjana & Institut Pertanian Bogor;
2. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara dm Direktur BPPS atas beasiswa dan dana
bantuan selama pendidikan;
3. rekan-rekan sesama mahasiswa, khususnya mahasiswa Program Studi Agronomi,
Tanah, dan Biologi IPB, atas dorongan moral dan bantuan yang dlberikan selama
penelitian.
Ucapan terirna kasih yang sangat dalam penulis tujukan untuk suarni tercinta, H.
Irwan Nasution, Drs., MAP. yang dengan sangat sabar dan tidak henti-hentinya
memotivasi penulis serta memberikan dorongan untuk menyelesaikan studi . Ucapan
yang sama ditujukan untuk an&-anak, Fadli Ahmad Kumiawan Nasution, Ahmad
Rodian Habibi Nasution, dan Putri Nahrisa Nasution, yang turut rnerasakan suka dm
duka selama berpisah, selalu mendoakan clan memotivasi serta memberikan sernangat
untuk menyelesaikan studi.
Juga untuk kedua orang tua, mertua, dan seluruh
keluarga yang selalu mendoakan, memberikan bantuan moral dan material, serta
memberikan saran dan arahan, penulis mengucapkan terima kasih.
Akhirnya kepada semua pihak yang turut membantu dalam penelitian hingga
penulisan dlserbsi ini, penuli s pun menyampai kan terima kasi h. Semoga disertasi
ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pertanian.
Bogor, Desember 2004
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Laras, Kabupaten Simalungun, pada tanggal 3 1 Agustus
1961, merupakan anak ketiga di antara lima bersaudara dm ayah H. Ahmad
Suparmin (Alm.) dan ibu Hj. D. br. Lubis. Penulis menikah pada tahun 1985 dengan
H. Irwan Nasution., Drs., MAP. dan telah dikaruniai 3 orang anak: Fadli Ahmad
Kurniawan Nasution, Ahmad Rodian Habibi Nasution, dan Putri Nahn'sa Nasution.
Penuiis menyelesaikan pendidikan SD dm SMP di Laras, Kabupaten
Simdungun, sedangkan SMA di Medan. Pada tahun 1985 penulis lulus dari lurusan
Kimia IKIP Negeri, Medan, dan pada tahun 1987 lulus dari Jurusan Agronomi,
Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. Pada tahun 1993 penulis terdaftar
sebagai mahasiswa Fakultas Pascasarjana USU, Medan, dan memperoleh gelar
Magister Pertanian pada tahun 1996. Sejak Agustus 1999, pendis mengikuti program
doktor pada Program Studi Agronomi kej a sama USU-IPB.
Penulis bekej a sebagai staf pengajar Jurusan Budi Daya Pertanian. Fakultas
Pew'an, Universitas Sumatera Utara, sejak tahun 1987 hlngga sekarang.
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR IS1 ..................................................................................................
DAFTAR TABEL .........................................................................................
X
...
XIII
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................xviii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xx
I
PENDAHCTLUAN ................................................................................
1 . Latar Belakang .................................................................................
2 . Tujuan Penelitian .............................................................................
3 . Hipotesis Penelitian ..........................................................................
. .
4 . Kerangka Pem~
hran ..........................................................................
I1
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................
7
1. Tanah Masam ..................................................................................
7
2 . Pengaruh A1 pada Tanaman ..............................................................
8
a. Pengaruh A1 pada Kedelai ............................................................
8
10
b. Toleransi terhadap Keracunan Aluminium ................................
3 . P e n g a d Cekaman Kekeringan pada Tanaman ............................... 11
a. Pengaruh Cekaman Keketingan terhadap Kedelai......................... 11
13
b. Toleransi Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan .....................
15
4 . Mikoriza Vesikular Arbuscular .........................................................
16
a. Mikoriza dan Kedelai .....................................................................
b. Mikoriza Marn Tanah Masam ...................................................... 17
in
UJI HAYATI AKAR ............................................................................
Abstrak ...................................................................................................
1 . Pendahuluan.......................................................................................
2 . Bahm dm Metode..............................................................................
a. Tempt dm Waktu .......................................................................
b. Bahan dan Alat ..............................................................................
c. Metode .........................................................................................
d. Pelaksanaan ..................................................................................
e. P e n p a t a n ....................................................................................
..
f AnaIlsis Data .................................................................................
3 . Hasil Penelitian...................................................................................
a. Panjang Akar dm Bobot Kering Akar ..........................................
b. Panjang Tajuk dan Bobot Kering Tajuk .......................................
c. Toleransi Tanaman .......................................................................
1
1
4
4
5
xii
a. Derajat Infeksi ...............................................................................
b . Pertumbuhan Vegetatif ..................................................................
c. Status Hara ....................................................................................
114
e . Mekanisme Adaptasi .....................................................................
f. Pertumbuhan Generatif .................................................................
122
124
116
117
d. Serapan P ...................................................................................... 121
5 . Sirnpulan ............................................................................................ I25
VI
PEMBAHASAN UMUM ....................................................................
126
VII SlMPULAN DAN SARAN ................................................................. 132
1. Simpdan ..........................................................................................
132
2.Saran .................................................................................................. 132
DAITAR PUSTAKA ..................................................................................
133
LAMPIRAN ................................................................................................... 150
DAFTAR TABEL
Genotipe Kedelai yang Digunakan dan Ketenggmgm
terhadap A1 atau Kekeringan ..............................................................,.
21
Indeks Kejenuhan Af dm Jumlah Kapur
yang Diberikan ( g kapud 1 kg tanah) .....................................................
22
Pertumbuhan Akar Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam .........
25
Pertumbuhan Tajuk Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam ........
26
Klasifikasi Toleransi Genotipe Kedelai terhadap CeA1 dan
Kekeringan Berdasarkan Nilai Relatif Panjang Akar .............................
27
Bobot Kering Tajuk Ksdelai @a Berbagai Tingkat Cekarnan A1
dan Kekeringan
.................................................................... 38
15
Bobot Kering Tajuk Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekaman M..
.................................................,.....,...................................
39
B o h t Kering Tajuk Genotipe Kedelai pada
Kondisi Normal dan Tercekarn ...............................................................
39
Bobot Kering Akar Kedelai pada Berbagai Tingkat
Kejenuhan A1 dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan .........................
40
Bobot Kering Akar Kdelai pada Berbagai Tingkat Cekman A1 ..........
41
Bobot Kering Akar Genotipe Kedelai pada Kondisi Normal dan
Tercekam .................................................................................................
42
Tingkat Kejenuhan A1
Kadar N-akar Kedelai pada
dengan Perlakuan Cekaman Kekerinp ................................................
44
Kadar N - a h Kedelai pada Berbagai Tingkat Cekaman A1 ..................
45
Kadar N-akar Genotipe Kedelai pada Kondisi Normal
dan Tercekam ..........................................................................................
45
Kadar N-tajuk Kedelai pada Berbagai Tingkat Kejenuhan A1
dengan Perlakuan Cekaman Kekeringan ................................................
46
Kadar N-tajuk Kedelai pada PerIakuan Beberap Tingkat
Cekaman A1...........................................................................................
Kadar N-tajuk Kedelai pda Kondisi Normal clan
Tercekam ...............................................................................................
Kadar Ca-akar Kedelai pada Berhgai Tingkat Cekaman Ai dengan
Perlakuan Cekaman Kekeringan ............................................................
Kadar Ca-akar Kedelai pada Perlakuan Be*
Tingkat
Cekaman A1.............................................................................................
Kadar Ca-akar Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam ................
Kadar Ca-tajuk Kedelai pada Berbagat Tingkat
Cekarnan A1 dan Pemberian C e W Keketingan ................................
Kadar Ca-taj uk KBdelai @a Perlakuan Bekrapa Tingkat
Cekaman A1 ............................................................................................
Kadar Ca-taj uk Kedelai pada Kondisi Normal dan Tercekam ...............
Kadar P-akar Kedelai pada Berbagai Tingkat Cekaman Al ...................
Kadar P-tajuk Genotipe Kedelai pada
Berbagai Tingkat Cekarnan A1 ...............................................................
Kadar P-tajuk Genotipe Kedelai pada Perlakuan Cekaman A1
dm Kekeringan .....................................................................................
Kadar P-tajuk Kedelai pada Cekaman A1 dan Kekeringan ...................
Prolina Daun Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekaman A1 dan Pernberian Cekaman Kekeringan ...............................
Prolina Daun Genotipe Kedelai p d a
Berbagai Tingkat Cekaman A1................................................................
Prolina Dam Genotipe Kedelai pda
Kondisi Normal dm Tercekam ...............................................................
Kandungan Al-akar Genatipe Kedelai pada BeTingkat
Kejenuham Al dengan Pemberian Cekarnan Kekeringan ........................
Al -akar Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat Cekaman A1 ............
Al-akar Genotipe Kedelai pada Kondisi Normal dan T e r c e h ............
Kandungan Gula Total Genotipe Kedelai pada Babaga~Tingkat
Kejenuhan A1 dengan Pemberian Cekaman Kekeringan.......................
Gula Total Genotipe Kedelai pada Berbqu Tlngkat Cekaman A1 .......
Gula Total Genotipe Kedelai pada Kondisi N o m d dan Tercekam.......
Urnur Panen Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekaman A1 dan Pemkrian Cekaman Kekeringan ...............................
Umur Panen Genotipe Kedelai pada Berbagsu
Tingkat Cekaman A1 ..............................................................................
Perubahan Pertumbuh Tajuk Genotipe Kedelai p d a Kondisi
Normal. Cekaman Al. Kekeringan. dan Cekaman Ganda .....................
Perubahan Pertumbuhan Akar Genotipe Kedelai
pada Perlakuan cekaman Al. Kekeringan. dm Cekarnan Ganda ............
Penurunan Bobot Kering. b c h N. dan Ca pada Akar Tajuk dengan
Kadar Air Tanah 40% KL dan Berbagai Tingkat Kejenuhan A1 ...........
Persentase Penurunan Bobot Kering. Kadar N.P.dan Ca
pada Akar dan Tajuk Kedelai pa& Indeks Kejenuhan A1 75% .............
Persentase Penwunan Bobot Kering N dan Ca pada Akar dan Tajuk
terhadap Perlakw Cekaman Ganda A1 clan Kekeringan .....................
Perubahan AI-akar Genotipe Kedelai
Perlakuan
Cekaman Kekeringan. Al. dan Cekaman Ganda ...................................
Perubahan Gula Totat Genotipe Kedelai pada Perlakuan
Cekamam Kekeringan, Al. clan Cekaman Ganda ...................................
Demjat lnfeksi MVA Genotipe Kedelai pada perlakuan
Berbagai Tinght Cekaman A1 dan Kekeringan .....................................
Bobot Kering Tajuk Genotipe Kedelai pada Berbagai Tingkat
Cekarnan A1 da Kekeringan serta Inokulasi dengan M V A .....................
xvii
64
Persentase Peningkatm Kadar N,P, Ca Genotipe Kedelai
pada Perlakuan Berbagai Taraf Cekaman A1 dan Kekeringan
serta lnokulasi dengan MVA ..........................................,....... .... .........
120
DAFTAR GAMBAR
1 3.
Grafik Hubungan Kejenuhan A1 dm
Kebutuhan Kapw setara Al-dd................................................................
22
Pertumbuhan Sindoro pada 80% KL
dengan Berbagai Tingkat Kejenuhan A1 .............,,..........................,.......
28
Perturnbuhan Sindoro pada AI 25%
dengan Berbagai Tingkat Kadar Air Tanah............................................
28
Perakaran Dieng (V4)pada Berbagai Tingkat
Cekaman Al dengan Kadar Air Tanah 8D%KL (KI) ..............................
42
Perakaran Lumut (V6)pada A1 75% (A3)dengan
Kadar Air Tanah 80% KL (Kl) dm 40% KL (K2) .................................
44
Umur Berbunga Kedelai pada lndeks Kejenuhan A1 25%
dan A1 50% ...................................... . ....................................................
67
Bobot Kering Biji Genotipe Kedelai pada
Kejenuhan Al 25% dan A1 50%. .............................................................
70
Struktur Internal MVA dalam Akar Kedelai dengan
Vesikula (VSK) dan Akar yang Tidak Terinfeksi MVA .......................
90
Wilis pada A1 25% dengan Berbagai Taraf Cekaman Kekeringan
clan Simbiosis dengan MVA ..................................................................
94
Wilis pada A1 50% dengan Eerbagai Taraf Cekaman Kekeringan
dan Simbiosis dengan MVA ................................................................
94
Wilis pada A1 75% dengan Berbagai Taraf Cekaman Kekeringan
dan Simbiosis dengan MVA ...................................... .........................
94
Kadar Ca-taj uk Genotipe Kedelai pada Berbagai Taraf
Cekaman A1 clan Kekeringan .................................................................
99
Sidik Ragam Derajat Infeksi. Senpan P-tajuk dan Serapan
P-akar pada Percobaan Kompatibilitas Kedelai dengan MVA ...............
Sidik Ragam Pertumbuhan Vegetatif Ke&lai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA ....................................
Sidik Ragam Kadar N-akar dan N-tajuk Kedelai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan M V A .....................................
Sidik Ragam Kadar Ca-akar dan Ca-tajuk Kedelai
pada Percobaan Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA ...........
Sidik Ragam Kadar P-akar dm P-tajuk Kedelai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA .....................................
Sidik Ragam Prolina. Gula Total d m AI-akar Kedelai
pada Percobaan Kompatibilitas Kedelai dengan MVA ..........................
Sidik Ragam Perturnbuhan Generatif Ksdelai pada Percobaan
Kompatibilitas Genotipe Kedelai dengan MVA ....................................
Diskripsi Beberapa VarietadGdur Yang Digunakan .............................
Percobaan Pendahuluan untuk Menentukan Tingkat Kejenuhm A1
dan Tingkat Kelembaban Tanah ............................................................
Penentuan Derajat Infeksi ......................................................................
Bagan Penentuan Prolina ......................................................................
Bagan Penentun Gula Total ................................................................
Penetapan Nitrogen dan Fosfor ..............................................................
I PENDAHULUAN
1. Latar W k a n g
Pertambahan jumlah penduduk dm peningkatan pendapatan tunrt
meningkatkan kebutuhan &an
ymg b l a i gizi tinggi. Bahan makanan yang
bernilai gm tinggi itu, hususnya protein yang h u m b e r dari nabati, didominasi
oleh kedelai. Kebutuhan kedelai sejak beberap
sun
ini terus meningkat
mencapai lebih kurang 2 juta ton per tahun, sementara pduksi dalam negen baru
mencapai 1 -2juta ton p
r tahun (BPS 2001).
Pada saat ini kernungkinan pmluasan areal prduksi kedelai terbesar
adalah pada lahan kering di lw Pulau Jawa. Namun, usaha perluasan areal
pertanaman pada areal bukaan baru sering menghadapi faktor pembatas ekolog,
antara lain, tinggjnya tmgkat k a m s m m dm kandungan 14tanah. Kandungan A1
yang tinggi dapat mengganggu pertumbuhan kedelai dan merusak perakaran
maman sehingga menwbatkan tidak efisiennya akar .menyerap unsur ham dan
air (Ma ef al. 2000).
Di samping keadaan akar kedelai yang k m n g mampu mengambil air,
cekaman kekeringan sering terjadi pada tanah ultisol karma keterbatasan
ketersediaan air. Peningkatan suhu global dan siklus m u s h kemarau panjang
yang semakin pendek (setiap 2 sampai 3 tahun) (Winarso 1992) menyebabh
tanaman mengalami cekrunan kekeringan. Keterbatasan suplai air a k q
mempengaruh fisiologi, biokimia, anammi, dan morfologi tanaman yang
akhirnya akan menyebabkan penurunan kualitas dm kuantitas produksi.
Salah satu cam untuk mengatasi kendda pada tanah masam dengau A1
tinggi adalah dengan meniadakan pengaruh negatif tanah tersebut rnelalui
manipulasi sifat-sifat fisika kimia yang mengurangi kelanrtan A1 dengan cara
pengapuran. Namun, hasil yang diperoleh dmgan pengapuran tampaknya belwn
memuaskan. Pendekatan ymg lebih ekktif secara agronomis, efisien secara
ekonomi, dan sesuai dengan sistem pertanian berkelanjutan dalah penggunaau
varietas yang toleran (Zheng et al. 1998).
Penapisan kedelai terhadap keracunan A1 dapat dilakukan dengan
mengamati perbedaan pertumbuhan pucuk dan akar antara tanaman yang
mengalami cekaman dan yang tidak (Foy er al. 1993). Metode yang umum
untuk menguji ketenggangan tanaman terhadap cekmm A1 adalah
dig&
metode uji hayati akar (root bioassay), yaitu dengan melihat pertumbuhan
akamya. Mekanisme adaptasi kedehi terhadap ce-
A1 dari aspek fisiologis
dan biokimia telah diteliti (Delhaiz dan Ryan 1995; Sopandie 1999; Sopandie er
al. 2OOOa; Sopandie ei al. 2000b). Dari basil penelitian tersebut diketahui bahwa
tolaansi akar yang takait dengan berhagai mekanisme fisiologi dan biokimianya
merupakan kunci penting yang menentub adaptasi beberapa gewtipe kedelai
toleran Al.
Akar tanaman yang mampu berkembang pada cekarnan AI diduga
memiliki kemarnpuan j u g untuk hradaptasi pada cekaman kekeringan (Goidman
et
01. 1989). infonnasi ini menunjukkan bahwa analisis pertumbuhan akar
menjadi penting di samping dapat menentukan daya toleransi tanaman terhadap
cekaman Al juga dapat menduga kemampuan perakaran dalam keadaan
keterbatasm air tanah.
Aternatif lain pemecahan &ah
di atas adalah dengan mengasosiasikan
kedelai dengan rmkoriza v e w a r arbuscular (MVA). Cendawan ini membentuk
simbiosis mutualistik dengan perakaran tanaman sehingga dapat membantu
tanaman tumbuh lebih bark (Smith dm Read 1997).
Pengasmiash mikoriza d h q k a u &pat membantu tanaman lebih
adaptif, misalnya dengan kemampuan penyebm hlfa mikoriza di &lam tanah
sehingga tanaman lebih mampu menyerap air dan unsur hara jika dibandrngkan
dengan tanpa asosiasi rnikoriza. Kebutuhan kedelai akan uusur P Warn jumlah
besslr juga dam diatasi dengan m e m m m&mq@srne
~
ini, yang
mempunyai peranan penting d d m proses m f e r P dari tanah menjadi bentuk
t e d i a bagi tanaman (Santosa 1989). Penghambatan pertumbuhan tanaman pada
tanah ultisoi sebagw alubat ketidakseimbangan ham dm gangguan penyerapan
hara juga @at
diperbaik den=
mengasosiasikan dengan MVA
Hasil
penelitian juga menunjukkan bahwa asosiasi tanaman dengan MVA dapat
memperbaiki pertumbuhan dm toleransi tanaman terbadap cekaman kekeringan
(Ruiz-Lozano dan Azcon 2000).
Dengan mengingat hd tersebut di atas, penggunaan MVA dalam
pengeloh tanah m i n d masam tropika menjadi sangat bijaksana. Penggunaan
MVA sebagai sahh satu komponen teknologi mas-
tanah mineral m
mdah pada pengelolaan
m tropika berarti dapat meningkertkan produktivitas tanah yang
dahulunya bermasalah, mengurangi penggunaan pupuk kimia dan kapm pertanian,
dan menciptakan pertanitin yang berkelanjutan tanpa harus bergantug secara
berlebihan pada c a r a m budi daya permaam W w g i tinggi.
bngn mempertimbmgh hal-ha1 tersebut di atas,
untuk meningkatkan
produksi kedelai pada lahan masarn bemasalah perlu hlakukan usaha melalui
bud^ daya dengan mencari maman ymg toleran terhadap Al yang tiuggi, tahan
kondisi kekeringan, dm rnemanfaatkan mikro-orgamisme mutualistik sehingga
d i h a s i h kedelai yang adaptif pada kondisi marginal itu
2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan sebagrll berikut:
a. menemukan perbedaan
tingkat toleransi kedelai meIalui uji hayati akar dm
mengelompokkan tmgkat potensi toleransi badasarkan karakter fisiologi,
rnorfologi, dm agronomi sebagai respons terhadap cekaman A1 dan
kekeringau;
b. menjelaskan mekmsme adaptasi tanaman kedelai terhadap kadar A1 yang
tin@ dan kelembaban tanah yang rendafi;
c. menjelaskan pengaruh simbiosis MVA dengan kedelai terhadap peningkatan
ketengp~ganA1 dan kekeringan serta prduksi kedelai.
3. Hipotesis Penelitian
Hipotesis yang diajukan adalah s
e
w berikut:
a, kedelai yang toleran cekaman ganda Al dan kekeringan pada pengujian root
b i o m q untuk toleransi terbdap cekaman ganda A1 dan kekeringan
rnernpunyai kesesuaian yang tinggi pada uji di rurnah kaca;
b. p n m b a t a n perpanjagan akar, perubahan bndungan proIina, gula total,
dan A1 akar, dan penurunan bobot kering biji merupakan karakter yang
berespan t h d a p cekaman ganda AI dan kekeringan;
c. M V A
dapat meningkatkm penmbilan P dan mempehaiki adaptasi kedelai
tefhadap cekaman ganda A1 dan kekeringm.
4. Kerangka Pernilinn
Terganggunya sistem perakaran tamman merupakan kendala umum yaw
terjadi pada tanah masm dengan AI tinggi. Upaya penanggulangan secara teknis
dirasakan kurang praktis d m rnembutuhkan biaya besar. Oleh karena itu,
tampaknya pencsrrian tanaman toleran dan memanhtkan MVA inempunpi
potensi yang baik dalam menanggulang
mass ini. Uji
hayati akar dengan
pamaman langsung p d a tanah yang mengandung A1 tinggi dan pemberian
perlakuan beberapa tingkat kadar air tanah akan menawarkan pendekatan
altematif t&ik penapisan tanaman tolefan wkaman w d a A1 dan kekeringm.
Pengasosiasian dengan MVA mempunyai pen@& yang besar tahadap
sifat kimia beberapa unsur hara, morfologi, clan fisiologi perakaran sehingga dapat
rneningkatkan ketahanan tanaman. Akan tetapl, sampai saat ini informasi
rnengenai tmamau toleran cekaman ganda A1 dan kekeringan dengan
memanfaatkan rnikro organisme mutualist& MVA rnasih relatif sedikit, padahal
asosiasi M V A d e n w tanaman pa& kondisi dmnan ganda ini dharapkan dapat
membantu meningkatkm adaptasi dan produksi kedelai pa& lahan marginal.
Untuk menjawab permasdahan t m s h t , perlu dilakuh kegiatan penelitian yang
berhubungan pencarian tanaman toleran dengan memanfbtkan MVA sehingga
dihilkan kedelai yang adaptif pada lahan kering m
@
.
Oleh karma itu,
tujuan penelitian yang ingin dicapai sebagaimana dikemukakan dalam sub-bab
terdahulu perlu didekati melalui tiga tahap penelitiau ymg disajikan pada Gambar
1.
Uji fiyati A h r
Meneatukan kedelai tolaan dan peka terhadap cehmm
aluminium dan kekeringan berdawkan hteria panjang akar
Pendekatan: 16 gemtipe kedelai diper*
5 taraf indeks kejenuhan A1
(0Yq 25%, 500/0, 75%, dan 100%) h 3 3- kadar t i d ~
(80% Kapasitas Lapang (KL), 60% KL, dan 40% KL).
Sebelumnya dilakukan penehtmn pendahuiuan mtuk
menentukan jumlab kapur yang htarnbahkan dan penetapan
hdsr air tanah sesuai dengan @&an
Hasil yang dirapkan: a) Genotipe toleran dan peka cekaman ganda A1 dan
kekeringan, dm b) kamkteridk patumbuhirn kedelai akibat
Tujuan:
cekmm ganda.
I
Evaluasi kedehi tolemn dan pcka
panen)
Tujuao: Mengetahui konsistensi
hasil penapisan dari uji
hayati akar, ditinjau dari
fisiologi, rnorfologr, status
ham, mekanisme adaptasi,
dm produksi
Pendebtan: 3 genotipe toleran
dan 3 peka diperlakukan
cekaman Al dengan indeks
kejenuhan AI 25%, SO%,
dm 75% serta cekarnan
kekeringan dengan kadar air
mah 80% KL dm 40% KL
H a d yang diharapkan: Kedelai
toleran dan peka had uji
hayati
akar
memiliki
konsistensi pada
skala
rumah kaca.
Tanggap kedelai t o k m d m
peka dengan MVA
Mengetahui penMV A terhadap fisiologr,
rnorfologi, status ham,
mekanisme adaptasi, dan
prduksi
Pendekatan: 3 genotipe toleran
dan 3 genotipe peka
d i k perlakukan 3 t a d
Tnjuan:
cekarnan AI
dengan
indeks kejenuhan A1 25%
50%, 75% dan cekaman
kekeringan dengan taraf.
kadar air tanah 80% KL,
dm 40% KL, serta
inokulasi dengan MVA
Hasil yang dhrapkan: MVA
mampu
meningkatkan
tolermsi tamman Ksdelai
terhadap cekman ganda.
Ketecangan: KL:Kapasitas Lapang; MVA: Mikoriza Vesikular Arbuskular
Gambar 1 Bagan Alir Penelitian.
TI TINJAUAN PUSTAKA
I. Tanah lClasam
Total luas pertanaman kedelai di Indonesia sekitar 1,3 juta ha, 58% pada
lahan sawah dm 42% pada 1ahm kering. Di PuIau Jawa seidtar 70% v
a
n
kedelai dibudidayakan pada lahan sawah dan sehtar 300h pada laban kering. Di
luar Pulm Jawa, sehtar 900h pertaasman kedelai dilakukan pada laban kering
(Saleh dan Sumarno 1993). Umumnya lahan kering ini didminasi oleh tanah
masam (ultisol). T&
masam ini uml~muyakurang baik untuk perhrmbuhan
karena mempunyai pH, kapasitas tukar kation, dan kejenuhan basa yang rendah,
serta kejenuhan A1 yang tin@
(Mansur dan Koko 2000).
Menurut Qayusman (19931, pembentukan asarn yang melewati daya
sangga tanah dapat menghancurkan kisi mineral liai sehingga semakin banyak ion
A1 3' yang menjauhi kompleks japan, menjadi bentuk tasedia.
Secara umum kehadiran duminium di dalam media perhmbuhan &ah
sebagai berikut.
a.
Jika pH di atas 5, konsentrasi A1 di dalam larutan tanah rendah dan
p m u m b u h tanamannormal.
b. Jika pH turun di bawah 5 , konsentmsi At mdai meningkat dan pertumbuhan
tanaman terhambat disebabkan keracunan At.
c. Jika
pH lebih rendah dmpada 4, konsentrasi AI menjadi sangat tinggi dm
periumbuhan tanman sangat tehmbat yang disebabkan oleh kemcunan Al,
w alaupun Hf itu senhri juga berbahaya untuk tanaman (Tanaka 1985).
2. Pengaruh Al pada Tamman
Aluminium yang dilepaskan ke larutan tanah akan b e r p e n m buruk pada
tmf tertentu bagi tanaman dan merupakm faktor pem-
patumbuhan yang
penting pa& berbap tanah masam dunia (Haqad dan Yahya 1988).
Gejala
kaacuaan aluminium ti&
mudah diidentiwi. Pada beberapa
tanaman gejala keracunan A1 mirip dengtn defisiensi fosfor, y a h pertumbuhan
terhambat, tanaman kerdil, kmtaugan terhbat, urat-urat dam dm batang
menjah ungu,
serta ujung
daun mati dan b a r n a kuning. Namun, terkadang
keracunan Al mirip dengan defisiensi Ca, yaitu &put
atau menggulungnya daun
muda (Mussel dan Richard 1979).
GejaIa keracunan Al yang paling mudah
dapat dilihat adalah
penghambatan pertumbuhan akar. Penghambatan pertumbuhan akar telah banyak
dilaporkan seperti pda pdi (Nasution dm S W n i 1991), kedelai (Femrfino et
al. 2000; Sopandie et a/. 2000a), dan gandum (Delhaiz dm Ryan 1995). Oleh
karena itu pameter panjang akar biasmya digunakan untuk menilai
ketenggangan tanaman terhadap karacunm Al.
rr. P e n g a d A1 p d a Kedelai
Terdapat perbedaan respms genotipe kedelai terhadap cekaman
aluminium. Bushamuka dan &be1 ( 1998) rnembandingb perkembangan akar
bagian basal dan ujung beberapa varietas jagung dm kedelai yang diberi
pdakum kqur dan tanpa kapur. Varietas ymg peka perkembangan
terganggu, sedangkan varietas yang toleran tidak krpengaruh oleh keberadaan AI.
S m n o w i c z et al. (1998) melaporkan bahwa kejenuhan Al yang tinggi akan
rnengharnbat perpanjangan akar lateral kedelai.
Titik htis tingkat kernasaman tanah unajc p e r h u n b h kedelai addah
pada pH 4.6-5.2 (Duncan dm Baligar 1990). Menurut Foy (19761, proses yang
terjadi pda tingkat kenmaman tanah yang kritis adalah pen-
kation divalen fkh-snya
penyerapan
ca2+)oleh akar dm penghambatan pernbelahan sel
meristern akar akibat penetrasi A1 pada protopias sehingga menghasilh akar
yang abnormal.
Aluminium dapat menundm produksi tanaman. Pada galurlvslrietaspeka
terjadi penurunan produksi mencapai 50 persen, sedangkan pada galur toleran
hanya tejadi penman sekitar 10 persen (Board dan Cadwell 1991). Kedelai
membutuhkan pengapmu jika ditanam pada tanah dengan kejenuhan A1 lebih
dari 35% (Sdeh dan Sumarno 1 993).
Titik kritis kommtrasi A1 bersifat meracun bergantug p d a jenis kedelai.
Ismunadji dm Mahmud (1993) melaporkan kedelai mash dapat tumbuh sarnpsi
kejenuhan A1 40%. Amien el al. (1980) melaporkan bahwa tanah dengan Add
20.1-22.9
mellOOg akan mengurangi bobot kering tanaman. Mereka
menyimpdkan bahwa bobot kering tamma -tan
erat dengan kejenuhan
aluminium. Dari hasii percobam di lapang ternyata varietas Ort>a ma& &pat
tumbuh pada kejenuhan A1 60%. Namun, umumnya pertumbuhan kedelai
optimum pada kejenuhan A