Effect of Treatment Bacteria inserted Rhizobium sp and Storage Period on The Physiology of Seed and Quality of Soybean
PENGARUH PERLAKUAN INSERSI BAKTERI Rhizobium sp.
DAN PERIODE SIMPAN TERHADAP HASIL DAN MUTU
FISIOLOGI BENIH KEDELAI (Glycine max L. Merrill)
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Pengaruh
Perlakuan Insersi Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil
dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill) adalah karya saya
dengan arahan dari 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
tesis ini
Bogor, Agustus 2012
Sylvia Josephine Ruth Lekatompessy
A251090021
ABSTRACT
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY. Effect of Treatment Bacteria
inserted Rhizobium sp. and Storage Period on The Physiology of Seed and
Quality of Soybean (Glycine max L. Merrill). Under Supervision of ENDANG
MURNIATI, TATIEK KARTIKA SUHARSI, HARMASTINI I. SUKIMAN.
The purpose of the experiment 1 were to confirm the present of the bacteria
Rhizobium sp., which had inserted into the seed tissue through the vacum
technology and to study the effect of inserted seed quality during storage periods.
Experiment 2 was conducted to study the growth of inserted soybean seed on their
ability of producing the soybean seed and to study the performance of the
physiological character during the period of storage. The result experiment 1, the
microscopy analysis of soybean seed slide indicated that the bacteria Rhizobium
sp. were located on the palisade seed tissue. The bacteria remained viable inside
the seed tissue during 0 – 4 months storage period. The population of bacteria cell
inside the seed tissue were maintained in 10 5 cell per ml. This population was
reasonable enough to qualify the requirement of root infection. The quality of seed
in term of germination percentage, vigor index and germination speed of seed
remained stable until 3 months storage period although the last two variables
reduced significantly after 4 months. The vigor index and germination speed were
reduced from 90.67 to 58.67 % and from 31.78 to 28.69 % / etmal, respectively.
The experiment 2 was conducted using the split plot design with two factors that
storage period as the main plot and insertion of bacteria as a sub plot. The result of
the experiment showed that during the vegetatif phase, the inserted seed
performed best growth which are indicated by better plant of height, number of
leaf, number of nodules, wet and dried weight of nodules. Similarly during the
generatif phase, the ability of plant on producing the soybean seed which are
indicated from the wet and dried weight of upper and lower plant biomass,
number of pod, dried weight of pod including dried weight of seed, inserted seed
significantly better than control plant. The quality of seed which produced from
inserted seed plant, in term of germination speed and vigor index of seed was
also better than seed produced from control plant. In conclusion, inserted seed
with Rhizobium sp. could support the growth of soybean plant and producing the
good quality of soybean seeds compared from the uninserted soybean seed.
Keywords: nodules, vigor index, inserted seed, germination
RINGKASAN
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY. Pengaruh Perlakuan Insersi
Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi
Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill). Dibimbing oleh ENDANG MURNIATI,
TATIEK KARTIKA SUHARSI, HARMASTINI I. SUKIMAN.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuktikan keberadaan bakteri
Rhizobium sp. yang diinsersi ke dalam benih melalui teknologi vakum,
mempelajari viabilitas benih dan bakteri Rhizobium sp. yang berada dalam benih
kedelai selama periode simpan, pengaruhnya terhadap daya hasil dan mutu
fisiologi benih yang
diproduksi. Penelitian terdiri dari 2 percobaan yaitu
percobaan pertama : pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri Rhizobium sp.
yang diinsersi ke dalam benih kedelai serta mutunya selama penyimpanan dan
percobaan kedua : pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih kedelai.
Penelitian ini dilakukan di Bagian Ilmu dan Teknologi Benih, IPB dan
Laboratorium Mikroba Simbiotik Tanaman, Pusat Penelitian Bioteknologi - LIPI,
Cibinong. Penelitian dimulai bulan Pebruari sampai bulan Oktober 2011.
Rancangan penelitian yang digunakan pada percobaan pertama adalah
Rancangan Petak Terbagi (Split Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor
pertama adalah periode simpan sebagai petak utama dan faktor kedua adalah
insersi bakteri Rhizobium sp. sebagai anak petak. Rancangan ini digunakan pada
percobaan uji viabilitas bakteri dan mutu benih selama penyimpanan. Pembuatan
preparat awetan irisan benih kedelai dengan menggunakan metode parafin untuk
membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. dalam benih. Pembuatan preparat
awetan ini dilakukan baik pada benih yang diinsersi bakteri Rhizobium sp. (benih
plus) maupun benih tanpa insersi (kontrol) pada setiap periode simpan, dimulai
dari 0 - 4 bulan. Percobaan kedua menggunakan Rancangan Petak Terbagi (Split
Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor pertama adalah periode simpan
sebagai petak utama dan faktor kedua adalah insersi bakteri Rhizobium sp.
sebagai anak petak.
Hasil percobaan pertama menunjukkan
bahwa bakteri Rhizobium sp.
benar masuk ke dalam jaringan benih kedelai dan tetap hidup. Keberadaan bakteri
di dalam jaringan palisade dan tidak bersifat merusak benih. Populasi sel bakteri
Rhizobium sp. di dalam benih dapat dipertahankan pada kisaran 6 - 6.6 x 105
sel/ml selama periode penyimpanan 4 bulan. Mutu benih sebelum tanam yang
diamati dari tolok ukur kecepatan tumbuh dan indeks vigor benih tetap stabil
sampai periode penyimpanan 3 bulan dan mengalami penurunan pada periode
penyimpanan 4 bulan .
Hasil percobaan kedua pada fase vegetatif menunjukkan bahwa tanaman
yang berasal dari benih plus pada fase vegetatif lebih baik dibandingkan dengan
tanaman benih kontrol dilihat dari tinggi tanaman, jumlah daun, jumlah bintil
akar, bobot basah bintil dan bobot kering bintil akar.
Hasil penelitian fase generatif, menunjukkan bahwa tanaman dari benih plus
lebih baik dibandingkan dengan tanaman dari benih kontrol dilihat dari bobot
kering tanaman bagian atas, bobot kering tanaman bagian bawah, jumlah polong,
bobot polong, dan bobot kering benih.
Hasil panen dari tanaman benih plus yang disimpan selama 0 - 4 bulan
memiliki daya berkecambah yang sama dengan benih hasil panen dari tanaman
kontrol, walaupun vigornya berbeda. Vigor benih hasil panen tanaman dari benih
plus memiliki kecepatan tumbuh yang lebih tinggi dibandingkan benih kontrol,
demikian pula pada indeks vigor dari benih plus yang telah disimpan selama 4
bulan menunjukkan indeks vigor masih tinggi.
Kata kunci: teknologi vakum, insersi bakteri, viabilitas, periode penyimpanan.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah; dan mengutip tersebut tidak merugikan kepentingan yang
wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulisan
dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
PENGARUH PERLAKUAN INSERSI BAKTERI Rhizobium sp.
DAN PERIODE SIMPAN TERHADAP HASIL DAN MUTU
FISIOLOGI BENIH KEDELAI (Glycine max L. Merrill)
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Yenni Bakhtiar, M.AgSc.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Kuasa atas segala
kasih karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang
berjudul Pengaruh Perlakuan Insersi Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan
Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill).
Penulisan
tesis
penelitian
ini
dimaksudkan
sebagai
syarat
untuk
menyelesaikan Pendidikan Magister di sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Dr. Ir. Endang Murniati MS dan Dr. Dra. Tatiek Kartika Suharsi
MS serta Dra. Harmastini I. Sukiman, M.Agr selaku dosen pembimbing yang
telah memberikan bimbingan dan arahan dimulai dari pembuatan proposal
penelitian hingga didapat hasil penelitian sampai menjadi suatu penulisan tesis.
Keluarga yang juga mendukung penulis, Suami tercinta Yulius Metekohy,
Anak Mirah Metekohy, Mama Yohana Metekohy, Mama Mia Latupeirissa (Alm),
Papa Eddy Lekatompessy, Mama Mien Akihary, Kak Nona, Bung Oyo, Kak
Lucy, Brampie, Sonya, Henry, Usi Yos, Wisye, Michael dan Mercia.
Semua rekan-rekan, Tiwit, Ella, Iseu, Nana, Pak Adang, Mas Candra, Mba
Sulis, Pak Hafid, Mba Wido serta tentunya tidak lupa kepada semua pihak yang
telah membantu.
Penulis menyadari akan keterbatasan yang dimiliki, penulis berharap hasil
tesis ini dapat bermanfaat bagi para pembaca
terutama pengembangan ilmu
penulis.
Bogor, Agustus 2012
Sylvia Josephine Ruth Lekatompessy
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 16 September 1969. Penulis
merupakan anak ke empat dari tujuh bersaudara. Orang tua penulis, Bapak E.
Lekatompessy, S.E., M.Si. dan Ibu Maria Latupeirissa (Alm.)
Riwayat pendidikan dimulai dari SD Kwitang IV Jakarta tahun 1982,
SLTP Paskalis III Jakarta tahun 1985 dan SMAN 30 Jakarta tahun 1988. Penulis
mengikuti pendidikan strata satu (S1) Fakultas Biologi pada Perguruan Tinggi
Swasta, Universitas Nasional lulus tahun 1996. Tahun 1993 sebelum
menyelesaikan pendidikan S1, melakukan penelitian S1 di Puslit BioteknologiLIPI, Cibinong dan terlibat dalam sejumlah proyek penelitian sebagai tenaga
honorer hingga akhirnya penulis menjadi pegawai negeri sipil pada Puslit
Bioteknologi-LIPI, Cibinong. Tahun 2009 penulis melanjutkan pendidikan S2
pada Sekolah Pascasarjana IPB, Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ……………………………………………………
ix
DAFTAR GAMBAR …….…………………………………………..
xi
DAFTAR LAMPIRAN .………………………………………………
xii
PENDAHULUAN
1
…………….……………………………….........
Latar Belakang ……….……………………………………….
1
Tujuan Penelitian
4
….………………………..........................
Hipotesis ………………………..…………….………………
TINJAUAN PUSTAKA
………………..……………………………
Kedelai (Glycine max (L) Merrill)
Rhizobium sp. dan manfaatnya
4
5
…………………………..
5
………………….…………...
7
Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih ..........
8
Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih .........
12
METODOLOGI PENELITIAN
………………………….................
Tempat dan Waktu Penelitian
15
..……………….……………...
15
…………………………..………..
15
…………………………….……………...
16
Rancangan Percobaan …………………..…………….
16
Pelaksanaan Percobaan …………………..……………
18
Pengamatan Percobaan ………………………..……...
23
HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………….........
29
Bahan dan Alat Penelitian
Metode Penelitian
Percobaan 1. Pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri
Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke dalam benih kedelai
serta mutu benih kedelai selama penyimpanan …………………
29
Percobaan 2. Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap daya hasil dan mutu fisiologi
benih kedelai …………………………………………………..
36
SIMPULAN DAN SARAN ……………………………………………
49
DAFTAR PUSTAKA
………………………………………………...
51
…………………………………………………………..
57
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Penggolongan bakteri Rhizobium sp.
berdasarkan
nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang
dan karakter pertumbuhannya ..............................................
7
Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian
inokulan ..............................................................................
9
Uji
aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp.
di beberapa lokasi di Jawa Barat ……………………………
11
Rekapitulasi hasil analisis keragaman pengaruh periode
simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp. serta interaksinya
terhadap beberapa tolok ukur yang diamati .…………...……...
35
Pengaruh faktor tunggal periode simpan terhadap mutu benih
sebelum tanam ….……………………………………………...
35
Rekapitulasi hasil analisis keragaman pengaruh periode
simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp. serta interaksinya
terhadap beberapa tolok ukur yang diamati ……………………
37
Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan
terhadap tinggi tanaman (cm) pada fase
vegetatif kedelai 6 MST …………………………...................
38
Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap jumlah daun pada fase vegetatif
kedelai 6 MST ………………………………………………...
39
Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah bintil akar, bobot
basah bintil akar dan bobot kering bintil akar pada fase
vegetatif kedelai 6 MST …....................................................
40
10.
Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap tinggi tanaman pada kedelai 12 MST ……………
42
11.
Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap bobot kering tanaman bagian atas dan
bobot kering tanaman bagian bawah (g) pada kedelai
12 MST .……………………………………………………….
43
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Halaman
12. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap jumlah polong dan bobot kering polong pada
kedelai 12 MST ……………………………………………………....
45
13. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap bobot kering benih (g) hasil panen …………..……
46
14. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap daya berkecambah benih (%) .……………………..……....
47
15. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap kecepatan tumbuh benih (%/etmal) …………..........
48
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Bintil akar pada tanaman kedelai ............................................
6
2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp. ke dalam benih .............
10
3. Bagan alir penelitian ...............................................................
27
4. Hasil irisan preparat awetan benih kedelai yang disimpan
selama 0 – 4 bulan dengan perbesaran 40x, dibandingkan
irisan kedelai dari referensi (Agarwal dan James, 1997)……….
30
5. Bentuk bakteri dari irisan kedelai preparat awetan pada benih
plus dibandingkan dengan kultur murni (perbesaran 100x) ….
31
6. Hasil irisan preparat awetan benih kontrol dan benih plus .….
31
7. Hasil SEM bagian kulit benih kedelai var. Anjasmoro .……....
32
8. Tampilan kulit benih kedelai secara kasat mata ……………...
33
9. Populasi sel bakteri Rhizobium sp. dalam benih kedelai
var. Anjasmoro ………………………………………………..
34
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Denah percobaan di lapangan ……………………………………
2. Jadwal kegiatan penelitian
59
………..…………………………....
60
3.
Komposisi media YEM Broth / YEMA ………………………..
61
4.
Komposisi media selektif
……………………………………...
61
5.
Bahan kimia untuk penelitian …..……………………….……..
62
6.
Alat-alat penelitian
63
7.
Gambar prototipe alat vakum insersi benih kedelai
………….
64
8.
Deskripsi benih kedelai varietas Anjasmoro ……………………
65
9.
Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap populasi sel bakteri ………..
66
10. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kadar air sebelum tanam …..
66
11. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan dan terhadap potensi tumbuh
maksimum sebelum tanam …………………………………..
66
…………………………………………….
12. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap
daya berkecambah
sebelum tanam ........................................................................
13. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap indeks vigor sebelum
tanam ……..............................................................................
14. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan
terhadap kecepatan tumbuh
sebelum tanam .………………………………………………….....
15. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap tinggi tanaman pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
16. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah daun pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
17. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah bintil akar pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
66
67
67
67
67
68
18. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot basah bintil akar pada
kedelai 6 MST …………………………………………………….
68
19. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering bintil akar pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
68
20. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
terhadap bobot kering tanaman bagian atas pada kedelai 12 MST ..
68
21. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering tanaman
bagian bawah pada kedelai 12 MST ……………………..……….
69
22. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan
terhadap panjang akar pada
kedelai 12 MST ……………………………………………………
69
23. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan
periode
simpan terhadap
tinggi
tanaman
pada kedelai 12 MST ………………………………………………
69
24. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah polong pada
kedelai 12 MST …………………………………………...............
69
25. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering polong
pada kedelai 12 MST ………………………………………………
70
26. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering benih
pada kedelai 12 MST ……………………………………………...
70
27. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kadar air …….………………..……..
70
28. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap potensi tumbuh ……..…………..…..
70
29. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap daya berkecambah ………………….
71
30. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap indeks vigor ……. ……………..……
xiii
71
31. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kecepatan tumbuh ……………….…..
32. Hasil analisis contoh tanah …………………………………….....
xiv
\
71
71
LAMPIRAN
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Glycine max (L.) Merrill atau kedelai merupakan bahan pangan penting dan
sumber protein nabati dengan kadar protein ± 39%. Kedelai memiliki nilai
ekonomi dalam kehidupan manusia (Prentis, 1990). Kedelai dimanfaatkan untuk
berbagai keperluan, antara lain sebagai bahan pangan dan bahan baku industri.
Teknik pengolahan kedelai menjadi suatu produk seperti: tahu, tempe, kecap, susu
kedelai, tauco, snack, campuran dalam makanan bayi dan sebagainya
menyebabkan kedelai semakin dikenal oleh dunia internasional (Damardjati et al.,
2005; Sudaryanto & Swastika, 2007).
Produksi kedelai nasional tahun 2011 mencapai ± 870.000 ton biji kering
per tahun, sementara kebutuhan kedelai dalam negeri mencapai ± 2 juta ton per
tahun sehingga untuk memenuhi kebutuhan nasional pemerintah harus mengimpor
kedelai dari negara lain. Volume impor kedelai yang terus meningkat karena
sebagian besar petani tidak lagi berminat menanam kedelai. Hal ini disebabkan
karena biaya perawatan tanam yang mahal, produktivitas dan harga jual kedelai
yang rendah. Pemerintah telah melakukan berbagai upaya untuk memenuhi
kebutuhan kedelai nasional, diantaranya melalui program bangkit kedelai di tahun
2006, dan target program swasembada kedelai di tahun 2014 (kompas.com, 2012;
perum perhutani. com, 2012).
Pengembangan
produksi
kedelai
nasional
memerlukan
dukungan
penyediaan benih bermutu secara berkelanjutan. Penyediaan benih kedelai
mengalami kendala karena benih kedelai memiliki periode simpan yang pendek.
Keberadaan benih setelah masa panen tersedia, namun disaat dibutuhkan oleh
petani sulit untuk didapat karena benih telah mengalami penurunan mutu.
Menurut Kartono (2004), permasalahan benih kedelai terjadi karena
menurunnya kualitas benih hingga 75% dalam waktu kurang dari tiga bulan
apabila disimpan pada kondisi terbuka. Ditambahkan pula oleh Tatipata (2010),
adanya peningkatan kadar air benih kedelai selama proses penyimpanan benih
menyebabkan peningkatan asam lemak bebas sehingga daya berkecambah dan
kecepatan berkecambahnya menurun.
2
Program intensifikasi, ekstensifikasi, diversifikasi dan rehabilitasi tanaman
pangan merupakan upaya pemerintah. Salah satu bentuk usaha intensifikasi lahan
pertanian adalah penerapan teknologi tepat guna berupa penggunaan inokulan
mikroba penambat nitrogen (Sihombing, 1985). Penggunaan inokulan ini penting
dalam mengurangi kebutuhan akan pupuk kimia dan dapat meningkatkan
produktivitas tanaman kedelai karena sumber nitrogen tersedia melalui proses
penambatan nitrogen secara hayati.
Bakteri Rhizobium sp. merupakan bakteri tanah yang unik dan mampu
menambat nitrogen dan membentuk bintil akar pada tanaman kacang-kacangan.
Menurut Sarjoko (1991) hubungan kerjasama bakteri dengan tanaman memberi
keuntungan bagi keduanya disebut simbiosis mutualisme. Tanaman memperoleh
nitrogen yang dibutuhkan dan bakteri mendapat energi yang berasal dari hasil
metabolisme tanaman serta tempat untuk hidupnya. Fatchurochim (1988) &
Stevan et al. (2010) juga menambahkan bahwa keunikan karakter bakteri
Rhizobium sp. merupakan potensi yang dapat dikembangkan sebagai pupuk
biologi pengganti pupuk kimia dan tidak merusak lingkungan
(ramah
lingkungan).
Simbiosis antara tanaman dengan bakteri Rhizobium bermanfaat dalam
menyediakan nitrogen bagi tanaman kedelai. Sejumlah besar ATP diperlukan
dalam metabolisme nitrogen. Menurut Tranaviciene et al. (2007), pigment merah
(leghemoglobin) yang terdapat pada bintil akar dan enzim nitrogenase mengikat
nitrogen bebas disekitar perakaran. Nitrogen yang diikat diionisasi ke dalam bintil
akar. Nitrogen yang terionisasi berfungsi sebagai aseptor yang menerima electron
bebas hasil oksidasi menjadi nitrit, kemudian direduksi menjadi ammonia.
ammonia selanjutnya diasimilasikan menjadi asam glutamat yang berfungsi
sebagai bahan dasar dalam biosintesis asam amino dan asam-asam nukleat.
Peningkatan metabolisme tanaman dan laju fiksasi nitrogen yang tinggi
merupakan dukungan untuk menghasilkan benih bermutu yang diindikasikan oleh
tingginya produksi benih.
Penelitian penggunaan bakteri Rhizobium sp. dalam menambat nitrogen
telah banyak dilakukan. Salah satunya Slurry method, merupakan aplikasi
inokulan yang biasa digunakan masyarakat yakni mencampur inokulan bakteri
3
dengan sedikit air, dibuat seperti pasta inokulan kemudian dicampurkan dengan
benih (Hinson & Hartwig, 1982).
Menurut Yutono (1985), aplikasi penggunaan inokulan bakteri Rhizobium
sp. dilakukan dengan cara menginokulasi bakteri Rhizobium sp., setelah itu benih
dilapisi dengan bahan kapur kemudian dibuat menjadi butiran agak kasar.
Seed coating merupakan salah satu metode yang digunakan untuk
meningkatkan mutu benih yakni memberikan penambahan bahan kimia pada
coating yang dapat
meningkatkan perkecambahan benih. Penggunaan seed
coating dalam industri benih membantu memperbaiki penampilan benih,
meningkatkan daya simpan, mengurangi resiko tertular penyakit dari benih
disekitarnya dan menggunakan pembawa zat aditif, misalnya antioksidan, anti
mikroba, zat pengatur tumbuh dan lain-lain (Copeland & McDonald, 1995).
Pola pikir petani yang sulit untuk dirubah, karena petani lebih menyukai
penggunaan pupuk kimia dibandingkan menggunakan inokulan bakteri Rhizobium
sp. (Stevan et al., 2010).
Penggunaan inokulan bakteri penambat nitrogen Rhizobium sp. semakin
berkembang. LIPI mengembangkan teknologinya yakni teknologi kedelai plus.
Benih kedelai plus adalah benih yang dibekali dengan mikroba berpotensi dalam
melakukan proses penambatan nitrogen secara hayati. Benih kedelai plus dapat
langsung diaplikasikan ke lapangan oleh petani dan tidak memerlukan
pemupukkan secara optimal karena kebutuhan nitrogen yang dibutuhkan oleh
tanaman telah tersedia. Teknologi yang dikembangkan oleh LIPI masih
memerlukan pembuktian apakah bakteri tersebut masuk ke dalam jaringan benih
kedelai dan bakteri tetap hidup selama berada dalam benih. Diperlukan penelitian
lebih lanjut sehingga teknologi kedelai plus dapat menunjang program pemerintah
dalam meningkatkan produksi kedelai secara hayati.
4
Tujuan
Penelitian ini bertujuan
1. Membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke
dalam benih melalui teknologi vakum.
2. Mempelajari viabilitas benih dan bakteri Rhizobium sp. yang berada
dalam benih kedelai selama periode simpan benih kedelai.
3. Mempelajari pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. terhadap daya hasil
dan mutu fisiologi benihnya.
Hipotesis
Hipotesa yang ingin ditegakkan untuk menunjang penelitian ini adalah
1.
Bakteri Rhizobium sp. dapat masuk ke dalam benih dengan metode
insersi menggunakan teknologi vakum.
2.
Bakteri Rhizobium sp. yang diinsersi dalam benih tetap hidup dan
viabilitas benih selama periode simpan benih kedelai.
3.
Benih plus dapat meningkatkan daya hasil dan mutu fisiologi benih
kedelai.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L.) Merrill)
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang berasal dari Cina bagian utara,
sekitar abad ke 11 SM. Kedelai selanjutnya tersebar ke negara lain diantaranya:
Mancuria, Korea, Jepang dan Rusia. Kedelai kemudian diintroduksi ke sebagian
besar negara Asia Selatan dan Asia Tenggara (Maesen & Somaatmadja, 1993).
Umumnya tanaman kedelai berupa terna semusim yang tumbuh tegak
kadang menjalar, dengan ketinggian berkisar antara 10 - 200 cm, bercabang
sedikit atau banyak, tergantung kultivar dan lingkungan hidupnya. Kultivar
kedelai berdaun lebar dapat menghasilkan benih yang lebih banyak karena mampu
menyerap sinar matahari lebih banyak dibandingkan jika berdaun sempit. Bunga
kedelai merupakan bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu (Papilionaceus).
Bentuk polongnya, rata atau agak melengkung (Suprapto, 1992).
Benih kedelai mempunyai dua keping kotiledon. Kotiledon ini sering
disebut dengan belahan benih atau keping benih, karena itu benih kedelai
digolongkan dalam tanaman berkeping dua (dikotil). Warna kulit benih kedelai
beragam, ada yang kuning, hijau, coklat dan hitam. Bentuk benih kedelai berbedabeda tergantung kultivar, bulat, agak panjang dan bulat telur, sebagian besar
kultivar kedelai bijinya bulat panjang (Suprapto, 1992).
Sistem perakaran tanaman kedelai adalah tunggang yang membentuk akarakar cabang tumbuh menyamping (horizontal) tidak jauh dari permukaan tanah.
Perkembangan akar kedelai ini dapat mencapai kedalaman hingga 2 meter yang
dipengaruhi oleh cara pengolahan tanah, pemupukan, tekstur tanah, sifat kimiafisik tanah, air dan lain-lain (Hidayat, 1985). Jika pada akar tanaman kedelai
terdapat bakteri maka akan terbentuk bintil akar. Perkembangan bintil akar
diawali akar tanaman memberikan sinyal yang hanya dapat dibaca oleh bakteri
penambat nitrogen. Kolonisasi bakteri Rhizobium sp. terjadi disekitar bulu akar,
selanjutnya enzim dari bakteri merombak dinding sel akar sehingga bakteri dapat
masuk ke bulu akar. Bulu akar tersebut membentuk struktur yang disebut dengan
benang infeksi. Benang infeksi membawa bakteri berubah menjadi bakteroid,
bakteroid menyebabkan sel korteks dalam dan sel perisikel membelah.
6
Pembelahan dan pertumbuhan sel korteks dan perisikel membentuk bintil akar
dewasa seperti yang terlihat pada Gambar 1 (Salisbury & Ross,1955; Hidayat,
1985; Yutono, 1985).
Bintil akar
Gambar 1. Bintil akar pada tanaman kedelai
Tanaman kedelai dapat hidup bersama dengan bakteri
Rhizobium sp.
dalam menambat nitrogen dari udara, yang kemudian dapat digunakan untuk
pertumbuhan tanaman kedelai. Sebaliknya, Rhizobium sp. juga memerlukan
makanan yang berasal dari
tanaman kedelai dan tempat untuk hidupnya.
Hubungan hidup yang saling menguntungkan ini disebut simbiosis mutualisme
(Jhonston, 1991).
Peranan bakteri Rhizobium
sp. sebagai inokulan, adalah menyediakan
nitrogen secara tidak langsung sehingga membantu mengurangi biaya produksi
(Pasaribu dkk., 1989). Menurut Widiastuti (1989), bakteri Rhizobium sp. dapat
menyuburkan tanah secara hayati sehingga meningkatkan kualitas dan kuantitas
produksi tanaman.
7
Rhizobium sp dan manfaatnya
Rhizobium sp. adalah bakteri tanah yang memiliki karakter yang unik
yaitu dapat hidup bersimbiosis pada akar tanaman Leguminosae dengan
membentuk bintil akar dan melakukan proses penambatan nitrogen (Suprapto,
1992). Bentuk selnya batang dengan ukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 µm, tidak
membentuk spora, bergerak bebas dengan menggunakan flagela, bersifat aerob,
tumbuh baik pada suhu 25-300C dan pH 6-7 (Bergey’s 1984).
Klasifikasi bakteri Rhizobium sp. menurut Salle ( 1961), sebagai berikut:
Division : Protophyta
Kelas
: Schizomycetes
Ordo
: Eubacteriales
Familia
: Rhizobiaceae
Genus
: Rhizobium
Spesies
: Rhizobium sp.
Sejak ditemukannya bakteri Rhizobium sp., banyak ahli taksonomi mencoba
memberi nama bakteri Rhizobium sp. berdasarkan: nama tanaman inangnya,
kelompok inokulasi silang (cross inoculation) dimana Rhizobium sp. diinokulasi
pada tanaman inang lain, karakter pertumbuhan bakteri Rhizobium sp. sehingga
penamaan bakteri Rhizobium seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.Pengolongan bakteri Rhizobium berdasarkan nama tanaman inangnya,
kelompok inokulasi silang dan karakter pertumbuhannya
1.
Leguminosae
2.
Phaseolus
Bakteri Rhizobium
yang tumbuh cepat
Rhizobium
leguminosarum
Rhizobium phaseoli
3.
Trifolii
Rhizobium trifolii
4.
Melilotus
Rhizobium meliloti
No.
No.
1.
2.
Tanaman inang
Tanaman inang
Lupinus
Glycine
Bakteri Rhizobium
yang tumbuh lambat
Rhizobium lupini
Rhizobium japonicum
Rhizobium sp.
Sumber: Somasegaran & Hoben (1985)
Tanaman inang lain
inokulasi silang
Pisum sp., Vicia sp., Lena
culinaria
Phaseolus vulgaris, Phaseolus
coccineus
Trifolium subterraneum, Trifolium
sp.
Medicago sativa, Melilotus sp.,
Trigonella sp.
Tanaman inang lain
inokulasi silang
Lupinus sp., Ornithopus sp.
Glycine max
Vigna sp.,Macroptillium sp.,
dllnya
8
Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih
Sejak orang mengetahui manfaat simbiosis Rhizobium sp. dengan tanaman
legum dalam memfiksasi N bebas di udara, penelitian-penelitian dalam bidang
fiksasi N secara biologis terus berkembang. Penelitian dilakukan untuk mencari
alternatif sumber N sehubungan dengan peningkatan produksi tanaman yang aman
dan ramah lingkungan. Kemampuan bakteri Rhizobium sp. mampu memberikan
unsur nitrogen dalam bentuk asam amino terhadap tanaman kedelai. Bakteri
Rhizobium sp. yang menginfeksi perakaran tanaman membentuk bintil akar
sebagai tempat tinggal dalam melaksanakan proses penambatan N dan dalam
hidupnya bakteri mendapatkan nutrisi dan energi dari hasil metabolisme tanaman
(Suharjo & Joko, 2001).
Penggunaan inokulan dapat memperbaiki kesuburan dan keseimbangan hara
dalam tanah. Penggunaan inokulan juga mampu meningkatkan kandungan unsur
N tanah total hingga 20% sehingga hasil produksi kedelai dapat ditingkatkan
hingga 30-45% bahkan pada tanah yang kurang subur produksi kedelai mampu
meningkat hingga 50% (Laporan kegiatan kedelai plus, 2005).
Menurut Sutanto (2002), bakteri Rhizobium sp. yang berasosiasi dengan
tanaman legum mampu memfiksasi 100-300 kg N / ha dalam satu musim tanam
dan meninggalkan sejumlah N untuk tanaman berikutnya. Permasalahan yang
perlu diperhatikan agar proses simbiosis dapat terjadi adalah kecocokan bakteri
Rhizobium sp. dengan tanaman inangnya. Beberapa faktor lain seperti pH tanah,
suhu, sinar matahari, ketersediaan unsur hara untuk aktifitas bakteri Rhizobium sp.
Inokulasi bakteri Rhizobium sp. pada benih (seperti produk legin) biasa
digunakan di Indonesia. Beberapa metode aplikasi bakteri Rhizobium sp. yaitu
pelapisan benih dan
metode tepung inokulan. Aplikasi pelapisan pada benih
misalnya benih kedelai dibasahi dengan air secukupnya kemudian diberikan
bubuk bakteri Rhizobium sp. sehingga inokulan menempel pada permukaan benih.
Aktifitas bakteri Rhizobium sp. terjadi pada saat akar terinfeksi kemudian
membentuk bintil akar. Pembentukkan bintil akar terjadi 15 - 20 hari setelah
tanam (Adisarwanto, 2005).
Ditambahkan pula oleh Adijaya et al . (2009) peningkatan pertumbuhan
tanaman kedelai yang diberi bakteri Rhizobium sp. disebabkan semakin
9
meningkatnya fiksasi N dari udara. Hal ini berpengaruh terhadap metabolisme
tanaman, dimana hasil asimilat/fotosintat ditranslokasikan ke organ penyimpanan
seperti terjadinya peningkatan jumlah polong, bobot biji yang berpengaruh
terhadap peningkatan produksi benih.
Kenaikkan produksi kedelai karena penggunaan inokulan sangat beragam,
hal ini karena pengaruh beberapa faktor antara lain: varietas dan kualitas benih
kedelai, tingkat kesuburan tanah, kerapatan dan cara perawatan tanaman. Tabel 2
menunjukkan produksi (ton/ha.) berbagai varietas kedelai dengan pemberian
inokulan dibandingkan dengan tanaman kedelai tanpa pemberian inokulan bakteri
Rhizobium sp.
Tabel 2. Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian inokulan
Var. kedelai
Lokal
Lokon
1340
Taichung
Guntur
Kerinci
Wilis
Tidar
Orba
Galunggung
29
Lokal
Hasil (ton/ha.)
Tanpa Inokulan
Inokulan
1.60
2.40
1.90
3.10
1.20
1.49
0.76
1.26
0.84
1.04
1.00
1.10
1.00
1.20
1.20
1.30
0.60
1.20
0.50
1.00
0.60
1.30
0.60
1.10
Kenaikan (%)
50.00
63.15
24.16
65.78
23.80
10.00
20.00
8.33
88.33
100.00
116.00
83.33
Sumber: Hayati Silalahi (2008)
Benih kedelai merupakan benih yang cepat sekali mengalami penurunan
mutu. Benih kedelai yang
sudah mengalami penurunan mutunya dapat
ditingkatkan vigornya melalui invigorasi. Salah satu perlakuan invigorasi dengan
Matriconditioning plus inokulan Bradyrhizobium japonicum dan Azospirillum
lipoferum selama 12 jam terbukti efektif dalam meningkatkan bobot brangkasan
kering, jumlah polong, hasil benih per tanaman, hasil benih per petak lebih tinggi
dibandingkan kontrol (Ilyas et al.,2003)
Menurut Khalequzaman & Hossain (2008), perlakuan inokulasi bakteri
Rhizobium sp. pada tanaman kacang-kacangan
dapat meningkatkan daya
berkecambah, indeks vigor, tinggi tanaman, jumlah polong per tanaman, berat
10
polong per tanaman, berat biji per tanaman dan benih bebas dari serangan
penyakit. Daya berkecambah antara kontrol pada benih yang diinokulasi dengan
bakteri Rhizobium menunjukkan: Rhizobium binar p6 : 86.85% dan Rhizobium
binar p 36: 92.00% sedangkan kontrol menunjukkan daya berkecambah: 70.95%.
Pengembangan produksi tanaman dengan menggunakan inokulan perlu
mendapat perhatian karena hasil produksi tanaman lebih aman untuk kesehatan
dan penggunaan inokulan tidak merusak lingkungan. Penggunaan inokulan
membantu dalam keberhasilan usaha produksi benih tanaman untuk menghasilkan
benih bermutu (Saut, 2002).
Hasil penelitian Cooper (1962), menunjukan bahwa benih legum yang telah
diinsersi bakteri Rhizobium melilotii berlabel
menggunakan teknologi vakum
lebih baik dibandingkan dengan benih hanya dicampur dengan inokulan secara
manual. Dalam hal ini pengaruh nodulasi yang terjadi pada benih yang diinsersi
bakteri berlabel lebih baik karena bakteri dalam benih lebih banyak jumlahnya dan
membantu dalam melakukan fiksasi nitrogen untuk pertumbuhan tanaman.
Keuntungan benih yang telah diinsersi mengandung mikroorganisme
bermanfaat, dimana pada saat benih berkecambah mikroorganisme akan
membantu tanaman dalam proses metabolisme sehingga tanaman dapat tumbuh
dan kelangsungan hidup mikroorganisme seperti bakteri Rhizobium
sp. tetap
dapat dipertahankan. Hubungan kerjasama tanaman dengan bakteri ini disebut
simbiosis mutualisme (United States Patent, 1995)
Gambar 2 memberikan ilustrasi sederhana dimana populasi bakteri tertentu
pada kondisi suhu ruang diinsersi masuk ke dalam benih yang kualitasnya baik.
Mikroba
Kedelai
Gambar 2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp. ke dalam benih
11
Teknologi ini diharapkan dapat membantu petani dalam menggunakan benih
plus dan benih plus memberi nilai tambah ramah lingkungan karena mikroba yang
diinsersi memiliki kemampuan melakukan penambatan nitrogen secara hayati
(Sukiman, 2008).
Ditambahkan pula oleh Egli et al.(1970), penggunaan pupuk urea untuk
meningkatkan pertumbuhan kedelai diperlukan hanya sebagai pemicu sebelum
bintil mencapai perkembangan dan sanggup untuk memenuhi kebutuhan N yang
dibutuhkan tanaman sedangkan pupuk yang diberikan selanjutnya hanya untuk
memenuhi kebutuhan N yang tinggi pada saat pengisian polong pada tanaman
kedelai.
Penggunan teknologi insersi bakteri Rhizobium sp. yang juga dikenal
dengan kedelai plus telah diuji coba di lapangan dan hasilnya dapat dilihat pada
Tabel 3. menunjukkan bahwa produksi kedelai plus dua kali lebih tinggi
dibandingkan dengan produksi kedelai biasa atau tanpa insersi (Sukiman, 2008).
Tabel 3. Uji aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp. di beberapa lokasi di
Jawa Barat.
Kedelai Biasa
(ton/ha)
Kedelai Plus
(ton/ ha)
Cihideung Jabar
0.80
1.75 - 2.0
Cikampak Jabar
0.80
1.70 - 2.0
Cicurug, Jabar
Ciomas , Jabar
Taman Sari ,Jabar
Cililin Jabar
0.70
0.70
0.70
0.80
1.70 - 2.0
1.28 - 1.45
1.37 - 1.74
1.70 - 2.00
Lokasi
Sumber: Sukiman (2008)
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi produksi dan kualitas benih
adalah faktor lingkungan tumbuh tanaman kedelai seperti cahaya (Kantolic &
Slafer, 2007), pemberian hormon tumbuh (Golunggu et al., 2007) dan unsur hara
(Anetor & Akinrinde, 2006).
Kemunduran benih bersifat inexorable yaitu tidak dapat dihindari dan pasti
terjadi, namun kita dapat membuat proses kemunduran benih menjadi lambat
dengan mengatur lingkungan simpan yang optimum disertai dengan viabilitas
12
awal yang tinggi dan kadar air benih yang optimum. Penggunaan inokulan yang
diinsersi pada benih kedelai membantu dalam meningkatkan produksi dengan
cara simbiosa antara tanaman dan bakteri Rhizobium sp.
Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih.
Kemunduran benih sering terjadi di daerah tropis, dimana lamanya
penyimpanan benih merupakan salah satu faktor pembatas produksi kedelai
sehingga penyediaan benih berkualitas tinggi makin menurun. Pengadaan benih
kedelai dalam jumlah yang cukup dan tepat waktu menjadi kendala karena daya
simpan benih yang rendah, sementara itu pengadaan benih bermutu tinggi
merupakan unsur penting dalam upaya peningkatan produksi benih tanaman.
Proses kemunduran benih secara fisiologis ditandai dengan penurunan
daya berkecambah dimana jumlah kecambah abnormal lebih besar. Hal ini dapat
berpengaruh apabila benih tetap digunakan sehingga banyak benih tidak
berkecambah di lapangan (field emergence), pertumbuhan dan perkembangan
tanaman terhambat, menurunnya kepekaan terhadap lingkungan yang ekstrim
yang akhirnya dapat mengurangi produksi benih tanaman (Copeland & MC.
Donald, 1985).
Kemunduran benih kedelai selama penyimpanan dapat terjadi lebih cepat
tergantung dari vigor benihnya. Benih yang memiliki vigor rendah akan
menyebabkan pemunculan bibit di lapangan rendah, terutama dalam kondisi tanah
yang kurang ideal. Hal ini perlu diperhatikan agar benih kedelai yang akan
digunakan harus disimpan dalam lingkungan yang menguntungkan (suhu rendah),
sehingga kualitas benih tetap tinggi dan stabil sampai diakhir penyimpanan
(Viera et al.,2001).
Menurut Harrington (1972), masalah yang dihadapi dalam penyimpanan
benih makin kompleks sejalan dengan meningkatnya kadar air benih.
Penyimpanan benih yang berkadar air tinggi dapat menimbulkan resiko terserang
cendawan. Benih bersifat higroskopis, sehingga benih akan mengalami
kemundurannya tergantung dari tingginya faktor kelembaban relatif udara dan
suhu lingkungan dimana benih disimpan.
13
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi viabilitas benih selama penyimpanan
yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal mencakup sifat genetik, daya
tumbuh dan vigor, kondisi kulit dan kadar air benih awal. Faktor eksternal antara
lain kemasan benih, komposisi gas, suhu dan kelembaban ruang simpan
(Copeland & Donald, l985 ; Purnomo, 2010). Ditambahkan pula oleh Justice dan
Bass (1994), laju penurunan vigor dan viabilitas benih dipengaruhi oleh beberapa
faktor diantaranya faktor genetik dari spesies atau kultivar, kondisi benih, kondisi
penyimpanan, keseragaman lot benih serta keberadaan mikroba patogen yang
dapat merusak benih selama disimpan
Loch dan Ferguson (1999) menyatakan bahwa penggunaan jenis kemasan
benih merupakan hal yang paling utama dan penting untuk diperhatikan.
Jenis
kemasan benih untuk menjaga kelembaban seperti kaleng dari timah, plastik atau
aluminium foil. Pemilihan kemasan benih perlu diperhitungkan jumlah dari benih
tersebut. Jenis
pengemasan untuk penyimpanan jangka panjang atau jangka
pendek. Penyimpanan benih dalam jumlah yang kecil dapat disimpan dengan
menggunakan kaleng dari aluminium atau fiberboard dengan aluminium foil,
kantong polietilen dan karung goni atau kertas.
Hasil penelitian
yang dilakukan
Andrew (1970) menunjukkan benih
kedelai yang berkadar air awal 10,4% atau lebih rendah yang dikemas dengan
plastik polietilen dapat mempertahankan viabilitas lebih dari 80% selama 18
bulan. Menurut Chai et al. (2001), perkecambahan benih kedelai akan menurun
dari perkecambahan awal yaitu diatas 90% menjadi 0% tergantung spesies dan
kadar air selama penyimpanan. Dilain pihak Yaya et al. (2003) menyatakan
bahwa benih kedelai yang disimpan dengan kadar air 6% dan 8% selama 4 bulan
pada suhu 150C memiliki persentase perkecambahan diatas 70%.
Faktor genetik merupakan faktor bawaan yang berkaitan dengan komposisi
genetika suatu benih. Setiap jenis atau varietas benih memiliki identitas genetik
yang berbeda. Sebagai contoh, daya simpan benih kedelai lebih rendah jika
dibandingkan dengan daya simpan benih tanaman lain seperti benih jagung.
Selain itu kekuatan tumbuh atau vigor dari produksi benih jagung hibrida lebih
tinggi dari benih jagung biasa. Semua perbedaan tersebut diakibatkan perbedaan
gen yang ada di dalam benih (Budiyanto, 2012).
14
Sukarman dan Raharjo (2000), juga menambahkan bahwa faktor bawaan
dari suatu varietas kedelai berbiji kecil dan kulit berwarna gelap lebih toleran
terhadap deraan fisik (suhu 420C dan kelembaban 100%) dibanding varietas
berbiji besar dan berkulit terang. Hasil penelitiannya, menunjukkan bahwa kedelai
varietas Cikuray yang memiliki biji sedang, kulit berwarna hitam dan kedelai
varietas Tidar berbiji kecil, kulit berwarna kuning memiliki daya simpan yang
lebih baik dibandingkan dengan kedelai varietas Wilis berbiji sedang, berkulit
kuning. Daya berkecambah benih varietas Cikuray dan varietas Tidar masih diatas
80% setelah lima bulan penyimpanan, sedangkan daya tumbuh benih kedelai
varietas Wilis menurun hingga 60% setelah lima bulan penyimpanan.
Menurut Kartono (2004) cara penyimpanan benih menjadi faktor yang
sangat penting. Penyimpanan dalam kondisi terbuka dalam waktu 3 bulan
menyebabkan kerusakan benih mencapai 25% dengan daya berkecambah 70%.
Penyimpanan ini dilakukan pada kadar air awal sekitar 9 % dan daya
berkecambah 95%. Hasil percobaan menunjukkan kadar air awal rendah pada
penyimpanan terbuka menyebabkan kerusakan benih yang tinggi, menurunnya
daya berkecambah dan daya simpan tidak bisa lama. Dengan demikian
penyimpanan benih terbuka hanya untuk benih yang segera akan digunakan.
Penelitian dengan menggunakan teknik insersi mikroba pada benih kedelai
diharapkan dapat membantu dalam menjaga agar benih tetap memiliki kualitas
yang tinggi dan stabil dengan memperhatikan faktor-faktor internal dan eksternal
benih. Mikroba yang diinersi ke dalam benih menjadi lebih aman dari kondisi
ekstrim diluar benih. Teknik insersi mikroba dengan teknologi vakum bermanfaat
sebagai suatu cara aplikasi yang efisien dan sederhana. Insersi mikroba ke dalam
benih merupakan solusi untuk memecahkan berbagai permasalahan aplikasi
inokulan mikroba yang dihadapi petani sehingga peran mikroba yang dinsersi
dapat tercapai secara optimal.
15
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L.) Merrill)
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang berasal dari Cina bagian utara,
sekitar abad ke 11 SM. Kedelai selanjutnya tersebar ke negara lain diantaranya:
Mancuria, Korea, Jepang dan Rusia. Kedelai kemudian diintroduksi ke sebagian
besar negara Asia Selatan dan Asia Tenggara (Maesen & Somaatmadja, 1993).
Umumnya tanaman kedelai berupa terna semusim yang tumbuh tegak
kadang menjalar, dengan ketinggian berkisar antara 10 - 200 cm, bercabang
sedikit atau banyak, tergantung kultivar dan lingkungan hidupnya. Kultivar
kedelai berdaun lebar dapat menghasilkan benih yang lebih banyak karena mampu
menyerap sinar matahari lebih banyak dibandingkan jika berdaun sempit. Bunga
kedelai merupakan bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu (Papilionaceus).
Bentuk polongnya, rata atau agak melengkung (Suprapto, 1992).
Benih kedelai mempunyai dua keping kotiledon. Kotiledon ini sering
disebut dengan belahan benih atau keping benih, karena itu benih kedelai
digolongkan dalam tanaman berkeping dua (dikotil). Warna kulit benih kedelai
beragam, ada yang kuning, hijau, coklat dan hitam. Bentuk benih kedelai berbedabeda tergantung kultivar, bulat, agak panjang dan bulat telur, sebagian besar
kultivar kedelai bijinya bulat panjang (Suprapto, 1992).
Sistem perakaran tanaman kedelai adalah tunggang yang membentuk akarakar cabang tumbuh menyamping (horizontal) tidak jauh dari permukaan tanah.
Perkembangan akar kedelai ini dapat mencapai kedalaman hingga 2 meter yang
dipengaruhi oleh cara pengolahan tanah, pemupukan, tekstur tanah, sifat kimiafisik tanah, air dan lain-lain (Hidayat, 1985). Jika pada akar tanaman kedelai
terdapat bakteri maka akan terbentuk bintil akar. Perkembangan bintil akar
diawali akar tanaman memberikan sinyal yang hanya dapat dibaca oleh bakteri
penambat nitrogen. Kolonisasi bakteri Rhizobium sp. terjadi disekitar bulu akar,
selanjutnya enzim dari bakteri merombak dinding sel akar sehingga bakteri dapat
masuk ke bulu akar. Bulu akar tersebut membentuk struktur yang disebut dengan
benang infeksi. Benang infeksi membawa bakteri berubah menjadi bakteroid,
bakteroid menyebabkan sel korteks dalam dan sel perisikel membelah.
16
Pembelahan dan pertumbuhan sel korteks dan perisikel membentuk bintil akar
dewasa seperti yang terlihat pada Gambar 1 (Salisbury & Ross,1955; Hidayat,
1985; Yutono, 1985).
Bintil akar
Gambar 1. Bintil akar pada tanaman kedelai
Tanaman kedelai dapat hidup bersama dengan bakteri
Rhizobium sp.
dalam menambat nitrogen dari udara, yang kemudian dapat digunakan untuk
pertumbuhan tanaman kedelai. Sebaliknya, Rhizobium sp. juga memerlukan
makanan yang berasal dari
tanaman kedelai dan tempat untuk hidupnya.
Hubungan hidup yang saling menguntungkan ini disebut simbiosis mutualisme
(Jhonston, 1991).
Peranan bakteri Rhizobium
sp. sebagai inokulan, adalah menyediakan
nitrogen secara tidak langsung sehingga membantu mengurangi biaya produksi
(Pasaribu dkk., 1989). Menurut Widiastuti (1989), bakteri Rhizobium sp. dapat
menyuburkan tanah secara hayati sehingga meningkatkan kualitas dan kuantitas
produksi tanaman.
17
Rhizobium sp dan manfaatnya
Rhizobium sp. adalah bakteri tanah yang memiliki karakter yang unik
yaitu dapat hidup bersimbiosis pada akar tanaman Leguminosae dengan
membentuk bintil akar dan melakukan proses penambatan nitrogen (Suprapto,
1992). Bentuk selnya batang dengan ukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 µm, tidak
membentuk spora, bergerak bebas dengan menggunakan flagela, bersifat aerob,
tum
DAN PERIODE SIMPAN TERHADAP HASIL DAN MUTU
FISIOLOGI BENIH KEDELAI (Glycine max L. Merrill)
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Pengaruh
Perlakuan Insersi Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil
dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill) adalah karya saya
dengan arahan dari 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
tesis ini
Bogor, Agustus 2012
Sylvia Josephine Ruth Lekatompessy
A251090021
ABSTRACT
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY. Effect of Treatment Bacteria
inserted Rhizobium sp. and Storage Period on The Physiology of Seed and
Quality of Soybean (Glycine max L. Merrill). Under Supervision of ENDANG
MURNIATI, TATIEK KARTIKA SUHARSI, HARMASTINI I. SUKIMAN.
The purpose of the experiment 1 were to confirm the present of the bacteria
Rhizobium sp., which had inserted into the seed tissue through the vacum
technology and to study the effect of inserted seed quality during storage periods.
Experiment 2 was conducted to study the growth of inserted soybean seed on their
ability of producing the soybean seed and to study the performance of the
physiological character during the period of storage. The result experiment 1, the
microscopy analysis of soybean seed slide indicated that the bacteria Rhizobium
sp. were located on the palisade seed tissue. The bacteria remained viable inside
the seed tissue during 0 – 4 months storage period. The population of bacteria cell
inside the seed tissue were maintained in 10 5 cell per ml. This population was
reasonable enough to qualify the requirement of root infection. The quality of seed
in term of germination percentage, vigor index and germination speed of seed
remained stable until 3 months storage period although the last two variables
reduced significantly after 4 months. The vigor index and germination speed were
reduced from 90.67 to 58.67 % and from 31.78 to 28.69 % / etmal, respectively.
The experiment 2 was conducted using the split plot design with two factors that
storage period as the main plot and insertion of bacteria as a sub plot. The result of
the experiment showed that during the vegetatif phase, the inserted seed
performed best growth which are indicated by better plant of height, number of
leaf, number of nodules, wet and dried weight of nodules. Similarly during the
generatif phase, the ability of plant on producing the soybean seed which are
indicated from the wet and dried weight of upper and lower plant biomass,
number of pod, dried weight of pod including dried weight of seed, inserted seed
significantly better than control plant. The quality of seed which produced from
inserted seed plant, in term of germination speed and vigor index of seed was
also better than seed produced from control plant. In conclusion, inserted seed
with Rhizobium sp. could support the growth of soybean plant and producing the
good quality of soybean seeds compared from the uninserted soybean seed.
Keywords: nodules, vigor index, inserted seed, germination
RINGKASAN
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY. Pengaruh Perlakuan Insersi
Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi
Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill). Dibimbing oleh ENDANG MURNIATI,
TATIEK KARTIKA SUHARSI, HARMASTINI I. SUKIMAN.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuktikan keberadaan bakteri
Rhizobium sp. yang diinsersi ke dalam benih melalui teknologi vakum,
mempelajari viabilitas benih dan bakteri Rhizobium sp. yang berada dalam benih
kedelai selama periode simpan, pengaruhnya terhadap daya hasil dan mutu
fisiologi benih yang
diproduksi. Penelitian terdiri dari 2 percobaan yaitu
percobaan pertama : pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri Rhizobium sp.
yang diinsersi ke dalam benih kedelai serta mutunya selama penyimpanan dan
percobaan kedua : pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih kedelai.
Penelitian ini dilakukan di Bagian Ilmu dan Teknologi Benih, IPB dan
Laboratorium Mikroba Simbiotik Tanaman, Pusat Penelitian Bioteknologi - LIPI,
Cibinong. Penelitian dimulai bulan Pebruari sampai bulan Oktober 2011.
Rancangan penelitian yang digunakan pada percobaan pertama adalah
Rancangan Petak Terbagi (Split Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor
pertama adalah periode simpan sebagai petak utama dan faktor kedua adalah
insersi bakteri Rhizobium sp. sebagai anak petak. Rancangan ini digunakan pada
percobaan uji viabilitas bakteri dan mutu benih selama penyimpanan. Pembuatan
preparat awetan irisan benih kedelai dengan menggunakan metode parafin untuk
membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. dalam benih. Pembuatan preparat
awetan ini dilakukan baik pada benih yang diinsersi bakteri Rhizobium sp. (benih
plus) maupun benih tanpa insersi (kontrol) pada setiap periode simpan, dimulai
dari 0 - 4 bulan. Percobaan kedua menggunakan Rancangan Petak Terbagi (Split
Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor pertama adalah periode simpan
sebagai petak utama dan faktor kedua adalah insersi bakteri Rhizobium sp.
sebagai anak petak.
Hasil percobaan pertama menunjukkan
bahwa bakteri Rhizobium sp.
benar masuk ke dalam jaringan benih kedelai dan tetap hidup. Keberadaan bakteri
di dalam jaringan palisade dan tidak bersifat merusak benih. Populasi sel bakteri
Rhizobium sp. di dalam benih dapat dipertahankan pada kisaran 6 - 6.6 x 105
sel/ml selama periode penyimpanan 4 bulan. Mutu benih sebelum tanam yang
diamati dari tolok ukur kecepatan tumbuh dan indeks vigor benih tetap stabil
sampai periode penyimpanan 3 bulan dan mengalami penurunan pada periode
penyimpanan 4 bulan .
Hasil percobaan kedua pada fase vegetatif menunjukkan bahwa tanaman
yang berasal dari benih plus pada fase vegetatif lebih baik dibandingkan dengan
tanaman benih kontrol dilihat dari tinggi tanaman, jumlah daun, jumlah bintil
akar, bobot basah bintil dan bobot kering bintil akar.
Hasil penelitian fase generatif, menunjukkan bahwa tanaman dari benih plus
lebih baik dibandingkan dengan tanaman dari benih kontrol dilihat dari bobot
kering tanaman bagian atas, bobot kering tanaman bagian bawah, jumlah polong,
bobot polong, dan bobot kering benih.
Hasil panen dari tanaman benih plus yang disimpan selama 0 - 4 bulan
memiliki daya berkecambah yang sama dengan benih hasil panen dari tanaman
kontrol, walaupun vigornya berbeda. Vigor benih hasil panen tanaman dari benih
plus memiliki kecepatan tumbuh yang lebih tinggi dibandingkan benih kontrol,
demikian pula pada indeks vigor dari benih plus yang telah disimpan selama 4
bulan menunjukkan indeks vigor masih tinggi.
Kata kunci: teknologi vakum, insersi bakteri, viabilitas, periode penyimpanan.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah; dan mengutip tersebut tidak merugikan kepentingan yang
wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulisan
dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
PENGARUH PERLAKUAN INSERSI BAKTERI Rhizobium sp.
DAN PERIODE SIMPAN TERHADAP HASIL DAN MUTU
FISIOLOGI BENIH KEDELAI (Glycine max L. Merrill)
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Yenni Bakhtiar, M.AgSc.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Kuasa atas segala
kasih karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang
berjudul Pengaruh Perlakuan Insersi Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan
Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill).
Penulisan
tesis
penelitian
ini
dimaksudkan
sebagai
syarat
untuk
menyelesaikan Pendidikan Magister di sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Dr. Ir. Endang Murniati MS dan Dr. Dra. Tatiek Kartika Suharsi
MS serta Dra. Harmastini I. Sukiman, M.Agr selaku dosen pembimbing yang
telah memberikan bimbingan dan arahan dimulai dari pembuatan proposal
penelitian hingga didapat hasil penelitian sampai menjadi suatu penulisan tesis.
Keluarga yang juga mendukung penulis, Suami tercinta Yulius Metekohy,
Anak Mirah Metekohy, Mama Yohana Metekohy, Mama Mia Latupeirissa (Alm),
Papa Eddy Lekatompessy, Mama Mien Akihary, Kak Nona, Bung Oyo, Kak
Lucy, Brampie, Sonya, Henry, Usi Yos, Wisye, Michael dan Mercia.
Semua rekan-rekan, Tiwit, Ella, Iseu, Nana, Pak Adang, Mas Candra, Mba
Sulis, Pak Hafid, Mba Wido serta tentunya tidak lupa kepada semua pihak yang
telah membantu.
Penulis menyadari akan keterbatasan yang dimiliki, penulis berharap hasil
tesis ini dapat bermanfaat bagi para pembaca
terutama pengembangan ilmu
penulis.
Bogor, Agustus 2012
Sylvia Josephine Ruth Lekatompessy
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 16 September 1969. Penulis
merupakan anak ke empat dari tujuh bersaudara. Orang tua penulis, Bapak E.
Lekatompessy, S.E., M.Si. dan Ibu Maria Latupeirissa (Alm.)
Riwayat pendidikan dimulai dari SD Kwitang IV Jakarta tahun 1982,
SLTP Paskalis III Jakarta tahun 1985 dan SMAN 30 Jakarta tahun 1988. Penulis
mengikuti pendidikan strata satu (S1) Fakultas Biologi pada Perguruan Tinggi
Swasta, Universitas Nasional lulus tahun 1996. Tahun 1993 sebelum
menyelesaikan pendidikan S1, melakukan penelitian S1 di Puslit BioteknologiLIPI, Cibinong dan terlibat dalam sejumlah proyek penelitian sebagai tenaga
honorer hingga akhirnya penulis menjadi pegawai negeri sipil pada Puslit
Bioteknologi-LIPI, Cibinong. Tahun 2009 penulis melanjutkan pendidikan S2
pada Sekolah Pascasarjana IPB, Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ……………………………………………………
ix
DAFTAR GAMBAR …….…………………………………………..
xi
DAFTAR LAMPIRAN .………………………………………………
xii
PENDAHULUAN
1
…………….……………………………….........
Latar Belakang ……….……………………………………….
1
Tujuan Penelitian
4
….………………………..........................
Hipotesis ………………………..…………….………………
TINJAUAN PUSTAKA
………………..……………………………
Kedelai (Glycine max (L) Merrill)
Rhizobium sp. dan manfaatnya
4
5
…………………………..
5
………………….…………...
7
Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih ..........
8
Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih .........
12
METODOLOGI PENELITIAN
………………………….................
Tempat dan Waktu Penelitian
15
..……………….……………...
15
…………………………..………..
15
…………………………….……………...
16
Rancangan Percobaan …………………..…………….
16
Pelaksanaan Percobaan …………………..……………
18
Pengamatan Percobaan ………………………..……...
23
HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………….........
29
Bahan dan Alat Penelitian
Metode Penelitian
Percobaan 1. Pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri
Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke dalam benih kedelai
serta mutu benih kedelai selama penyimpanan …………………
29
Percobaan 2. Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap daya hasil dan mutu fisiologi
benih kedelai …………………………………………………..
36
SIMPULAN DAN SARAN ……………………………………………
49
DAFTAR PUSTAKA
………………………………………………...
51
…………………………………………………………..
57
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Penggolongan bakteri Rhizobium sp.
berdasarkan
nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang
dan karakter pertumbuhannya ..............................................
7
Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian
inokulan ..............................................................................
9
Uji
aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp.
di beberapa lokasi di Jawa Barat ……………………………
11
Rekapitulasi hasil analisis keragaman pengaruh periode
simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp. serta interaksinya
terhadap beberapa tolok ukur yang diamati .…………...……...
35
Pengaruh faktor tunggal periode simpan terhadap mutu benih
sebelum tanam ….……………………………………………...
35
Rekapitulasi hasil analisis keragaman pengaruh periode
simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp. serta interaksinya
terhadap beberapa tolok ukur yang diamati ……………………
37
Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan
terhadap tinggi tanaman (cm) pada fase
vegetatif kedelai 6 MST …………………………...................
38
Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap jumlah daun pada fase vegetatif
kedelai 6 MST ………………………………………………...
39
Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah bintil akar, bobot
basah bintil akar dan bobot kering bintil akar pada fase
vegetatif kedelai 6 MST …....................................................
40
10.
Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap tinggi tanaman pada kedelai 12 MST ……………
42
11.
Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap bobot kering tanaman bagian atas dan
bobot kering tanaman bagian bawah (g) pada kedelai
12 MST .……………………………………………………….
43
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Halaman
12. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap jumlah polong dan bobot kering polong pada
kedelai 12 MST ……………………………………………………....
45
13. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap bobot kering benih (g) hasil panen …………..……
46
14. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap daya berkecambah benih (%) .……………………..……....
47
15. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap kecepatan tumbuh benih (%/etmal) …………..........
48
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Bintil akar pada tanaman kedelai ............................................
6
2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp. ke dalam benih .............
10
3. Bagan alir penelitian ...............................................................
27
4. Hasil irisan preparat awetan benih kedelai yang disimpan
selama 0 – 4 bulan dengan perbesaran 40x, dibandingkan
irisan kedelai dari referensi (Agarwal dan James, 1997)……….
30
5. Bentuk bakteri dari irisan kedelai preparat awetan pada benih
plus dibandingkan dengan kultur murni (perbesaran 100x) ….
31
6. Hasil irisan preparat awetan benih kontrol dan benih plus .….
31
7. Hasil SEM bagian kulit benih kedelai var. Anjasmoro .……....
32
8. Tampilan kulit benih kedelai secara kasat mata ……………...
33
9. Populasi sel bakteri Rhizobium sp. dalam benih kedelai
var. Anjasmoro ………………………………………………..
34
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Denah percobaan di lapangan ……………………………………
2. Jadwal kegiatan penelitian
59
………..…………………………....
60
3.
Komposisi media YEM Broth / YEMA ………………………..
61
4.
Komposisi media selektif
……………………………………...
61
5.
Bahan kimia untuk penelitian …..……………………….……..
62
6.
Alat-alat penelitian
63
7.
Gambar prototipe alat vakum insersi benih kedelai
………….
64
8.
Deskripsi benih kedelai varietas Anjasmoro ……………………
65
9.
Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap populasi sel bakteri ………..
66
10. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kadar air sebelum tanam …..
66
11. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan dan terhadap potensi tumbuh
maksimum sebelum tanam …………………………………..
66
…………………………………………….
12. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap
daya berkecambah
sebelum tanam ........................................................................
13. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap indeks vigor sebelum
tanam ……..............................................................................
14. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan
terhadap kecepatan tumbuh
sebelum tanam .………………………………………………….....
15. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap tinggi tanaman pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
16. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah daun pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
17. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah bintil akar pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
66
67
67
67
67
68
18. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot basah bintil akar pada
kedelai 6 MST …………………………………………………….
68
19. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering bintil akar pada
kedelai 6 MST ……………………………………………………..
68
20. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
terhadap bobot kering tanaman bagian atas pada kedelai 12 MST ..
68
21. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering tanaman
bagian bawah pada kedelai 12 MST ……………………..……….
69
22. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan
terhadap panjang akar pada
kedelai 12 MST ……………………………………………………
69
23. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan
periode
simpan terhadap
tinggi
tanaman
pada kedelai 12 MST ………………………………………………
69
24. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah polong pada
kedelai 12 MST …………………………………………...............
69
25. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering polong
pada kedelai 12 MST ………………………………………………
70
26. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap bobot kering benih
pada kedelai 12 MST ……………………………………………...
70
27. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kadar air …….………………..……..
70
28. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap potensi tumbuh ……..…………..…..
70
29. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap daya berkecambah ………………….
71
30. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap indeks vigor ……. ……………..……
xiii
71
31. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kecepatan tumbuh ……………….…..
32. Hasil analisis contoh tanah …………………………………….....
xiv
\
71
71
LAMPIRAN
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Glycine max (L.) Merrill atau kedelai merupakan bahan pangan penting dan
sumber protein nabati dengan kadar protein ± 39%. Kedelai memiliki nilai
ekonomi dalam kehidupan manusia (Prentis, 1990). Kedelai dimanfaatkan untuk
berbagai keperluan, antara lain sebagai bahan pangan dan bahan baku industri.
Teknik pengolahan kedelai menjadi suatu produk seperti: tahu, tempe, kecap, susu
kedelai, tauco, snack, campuran dalam makanan bayi dan sebagainya
menyebabkan kedelai semakin dikenal oleh dunia internasional (Damardjati et al.,
2005; Sudaryanto & Swastika, 2007).
Produksi kedelai nasional tahun 2011 mencapai ± 870.000 ton biji kering
per tahun, sementara kebutuhan kedelai dalam negeri mencapai ± 2 juta ton per
tahun sehingga untuk memenuhi kebutuhan nasional pemerintah harus mengimpor
kedelai dari negara lain. Volume impor kedelai yang terus meningkat karena
sebagian besar petani tidak lagi berminat menanam kedelai. Hal ini disebabkan
karena biaya perawatan tanam yang mahal, produktivitas dan harga jual kedelai
yang rendah. Pemerintah telah melakukan berbagai upaya untuk memenuhi
kebutuhan kedelai nasional, diantaranya melalui program bangkit kedelai di tahun
2006, dan target program swasembada kedelai di tahun 2014 (kompas.com, 2012;
perum perhutani. com, 2012).
Pengembangan
produksi
kedelai
nasional
memerlukan
dukungan
penyediaan benih bermutu secara berkelanjutan. Penyediaan benih kedelai
mengalami kendala karena benih kedelai memiliki periode simpan yang pendek.
Keberadaan benih setelah masa panen tersedia, namun disaat dibutuhkan oleh
petani sulit untuk didapat karena benih telah mengalami penurunan mutu.
Menurut Kartono (2004), permasalahan benih kedelai terjadi karena
menurunnya kualitas benih hingga 75% dalam waktu kurang dari tiga bulan
apabila disimpan pada kondisi terbuka. Ditambahkan pula oleh Tatipata (2010),
adanya peningkatan kadar air benih kedelai selama proses penyimpanan benih
menyebabkan peningkatan asam lemak bebas sehingga daya berkecambah dan
kecepatan berkecambahnya menurun.
2
Program intensifikasi, ekstensifikasi, diversifikasi dan rehabilitasi tanaman
pangan merupakan upaya pemerintah. Salah satu bentuk usaha intensifikasi lahan
pertanian adalah penerapan teknologi tepat guna berupa penggunaan inokulan
mikroba penambat nitrogen (Sihombing, 1985). Penggunaan inokulan ini penting
dalam mengurangi kebutuhan akan pupuk kimia dan dapat meningkatkan
produktivitas tanaman kedelai karena sumber nitrogen tersedia melalui proses
penambatan nitrogen secara hayati.
Bakteri Rhizobium sp. merupakan bakteri tanah yang unik dan mampu
menambat nitrogen dan membentuk bintil akar pada tanaman kacang-kacangan.
Menurut Sarjoko (1991) hubungan kerjasama bakteri dengan tanaman memberi
keuntungan bagi keduanya disebut simbiosis mutualisme. Tanaman memperoleh
nitrogen yang dibutuhkan dan bakteri mendapat energi yang berasal dari hasil
metabolisme tanaman serta tempat untuk hidupnya. Fatchurochim (1988) &
Stevan et al. (2010) juga menambahkan bahwa keunikan karakter bakteri
Rhizobium sp. merupakan potensi yang dapat dikembangkan sebagai pupuk
biologi pengganti pupuk kimia dan tidak merusak lingkungan
(ramah
lingkungan).
Simbiosis antara tanaman dengan bakteri Rhizobium bermanfaat dalam
menyediakan nitrogen bagi tanaman kedelai. Sejumlah besar ATP diperlukan
dalam metabolisme nitrogen. Menurut Tranaviciene et al. (2007), pigment merah
(leghemoglobin) yang terdapat pada bintil akar dan enzim nitrogenase mengikat
nitrogen bebas disekitar perakaran. Nitrogen yang diikat diionisasi ke dalam bintil
akar. Nitrogen yang terionisasi berfungsi sebagai aseptor yang menerima electron
bebas hasil oksidasi menjadi nitrit, kemudian direduksi menjadi ammonia.
ammonia selanjutnya diasimilasikan menjadi asam glutamat yang berfungsi
sebagai bahan dasar dalam biosintesis asam amino dan asam-asam nukleat.
Peningkatan metabolisme tanaman dan laju fiksasi nitrogen yang tinggi
merupakan dukungan untuk menghasilkan benih bermutu yang diindikasikan oleh
tingginya produksi benih.
Penelitian penggunaan bakteri Rhizobium sp. dalam menambat nitrogen
telah banyak dilakukan. Salah satunya Slurry method, merupakan aplikasi
inokulan yang biasa digunakan masyarakat yakni mencampur inokulan bakteri
3
dengan sedikit air, dibuat seperti pasta inokulan kemudian dicampurkan dengan
benih (Hinson & Hartwig, 1982).
Menurut Yutono (1985), aplikasi penggunaan inokulan bakteri Rhizobium
sp. dilakukan dengan cara menginokulasi bakteri Rhizobium sp., setelah itu benih
dilapisi dengan bahan kapur kemudian dibuat menjadi butiran agak kasar.
Seed coating merupakan salah satu metode yang digunakan untuk
meningkatkan mutu benih yakni memberikan penambahan bahan kimia pada
coating yang dapat
meningkatkan perkecambahan benih. Penggunaan seed
coating dalam industri benih membantu memperbaiki penampilan benih,
meningkatkan daya simpan, mengurangi resiko tertular penyakit dari benih
disekitarnya dan menggunakan pembawa zat aditif, misalnya antioksidan, anti
mikroba, zat pengatur tumbuh dan lain-lain (Copeland & McDonald, 1995).
Pola pikir petani yang sulit untuk dirubah, karena petani lebih menyukai
penggunaan pupuk kimia dibandingkan menggunakan inokulan bakteri Rhizobium
sp. (Stevan et al., 2010).
Penggunaan inokulan bakteri penambat nitrogen Rhizobium sp. semakin
berkembang. LIPI mengembangkan teknologinya yakni teknologi kedelai plus.
Benih kedelai plus adalah benih yang dibekali dengan mikroba berpotensi dalam
melakukan proses penambatan nitrogen secara hayati. Benih kedelai plus dapat
langsung diaplikasikan ke lapangan oleh petani dan tidak memerlukan
pemupukkan secara optimal karena kebutuhan nitrogen yang dibutuhkan oleh
tanaman telah tersedia. Teknologi yang dikembangkan oleh LIPI masih
memerlukan pembuktian apakah bakteri tersebut masuk ke dalam jaringan benih
kedelai dan bakteri tetap hidup selama berada dalam benih. Diperlukan penelitian
lebih lanjut sehingga teknologi kedelai plus dapat menunjang program pemerintah
dalam meningkatkan produksi kedelai secara hayati.
4
Tujuan
Penelitian ini bertujuan
1. Membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke
dalam benih melalui teknologi vakum.
2. Mempelajari viabilitas benih dan bakteri Rhizobium sp. yang berada
dalam benih kedelai selama periode simpan benih kedelai.
3. Mempelajari pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. terhadap daya hasil
dan mutu fisiologi benihnya.
Hipotesis
Hipotesa yang ingin ditegakkan untuk menunjang penelitian ini adalah
1.
Bakteri Rhizobium sp. dapat masuk ke dalam benih dengan metode
insersi menggunakan teknologi vakum.
2.
Bakteri Rhizobium sp. yang diinsersi dalam benih tetap hidup dan
viabilitas benih selama periode simpan benih kedelai.
3.
Benih plus dapat meningkatkan daya hasil dan mutu fisiologi benih
kedelai.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L.) Merrill)
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang berasal dari Cina bagian utara,
sekitar abad ke 11 SM. Kedelai selanjutnya tersebar ke negara lain diantaranya:
Mancuria, Korea, Jepang dan Rusia. Kedelai kemudian diintroduksi ke sebagian
besar negara Asia Selatan dan Asia Tenggara (Maesen & Somaatmadja, 1993).
Umumnya tanaman kedelai berupa terna semusim yang tumbuh tegak
kadang menjalar, dengan ketinggian berkisar antara 10 - 200 cm, bercabang
sedikit atau banyak, tergantung kultivar dan lingkungan hidupnya. Kultivar
kedelai berdaun lebar dapat menghasilkan benih yang lebih banyak karena mampu
menyerap sinar matahari lebih banyak dibandingkan jika berdaun sempit. Bunga
kedelai merupakan bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu (Papilionaceus).
Bentuk polongnya, rata atau agak melengkung (Suprapto, 1992).
Benih kedelai mempunyai dua keping kotiledon. Kotiledon ini sering
disebut dengan belahan benih atau keping benih, karena itu benih kedelai
digolongkan dalam tanaman berkeping dua (dikotil). Warna kulit benih kedelai
beragam, ada yang kuning, hijau, coklat dan hitam. Bentuk benih kedelai berbedabeda tergantung kultivar, bulat, agak panjang dan bulat telur, sebagian besar
kultivar kedelai bijinya bulat panjang (Suprapto, 1992).
Sistem perakaran tanaman kedelai adalah tunggang yang membentuk akarakar cabang tumbuh menyamping (horizontal) tidak jauh dari permukaan tanah.
Perkembangan akar kedelai ini dapat mencapai kedalaman hingga 2 meter yang
dipengaruhi oleh cara pengolahan tanah, pemupukan, tekstur tanah, sifat kimiafisik tanah, air dan lain-lain (Hidayat, 1985). Jika pada akar tanaman kedelai
terdapat bakteri maka akan terbentuk bintil akar. Perkembangan bintil akar
diawali akar tanaman memberikan sinyal yang hanya dapat dibaca oleh bakteri
penambat nitrogen. Kolonisasi bakteri Rhizobium sp. terjadi disekitar bulu akar,
selanjutnya enzim dari bakteri merombak dinding sel akar sehingga bakteri dapat
masuk ke bulu akar. Bulu akar tersebut membentuk struktur yang disebut dengan
benang infeksi. Benang infeksi membawa bakteri berubah menjadi bakteroid,
bakteroid menyebabkan sel korteks dalam dan sel perisikel membelah.
6
Pembelahan dan pertumbuhan sel korteks dan perisikel membentuk bintil akar
dewasa seperti yang terlihat pada Gambar 1 (Salisbury & Ross,1955; Hidayat,
1985; Yutono, 1985).
Bintil akar
Gambar 1. Bintil akar pada tanaman kedelai
Tanaman kedelai dapat hidup bersama dengan bakteri
Rhizobium sp.
dalam menambat nitrogen dari udara, yang kemudian dapat digunakan untuk
pertumbuhan tanaman kedelai. Sebaliknya, Rhizobium sp. juga memerlukan
makanan yang berasal dari
tanaman kedelai dan tempat untuk hidupnya.
Hubungan hidup yang saling menguntungkan ini disebut simbiosis mutualisme
(Jhonston, 1991).
Peranan bakteri Rhizobium
sp. sebagai inokulan, adalah menyediakan
nitrogen secara tidak langsung sehingga membantu mengurangi biaya produksi
(Pasaribu dkk., 1989). Menurut Widiastuti (1989), bakteri Rhizobium sp. dapat
menyuburkan tanah secara hayati sehingga meningkatkan kualitas dan kuantitas
produksi tanaman.
7
Rhizobium sp dan manfaatnya
Rhizobium sp. adalah bakteri tanah yang memiliki karakter yang unik
yaitu dapat hidup bersimbiosis pada akar tanaman Leguminosae dengan
membentuk bintil akar dan melakukan proses penambatan nitrogen (Suprapto,
1992). Bentuk selnya batang dengan ukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 µm, tidak
membentuk spora, bergerak bebas dengan menggunakan flagela, bersifat aerob,
tumbuh baik pada suhu 25-300C dan pH 6-7 (Bergey’s 1984).
Klasifikasi bakteri Rhizobium sp. menurut Salle ( 1961), sebagai berikut:
Division : Protophyta
Kelas
: Schizomycetes
Ordo
: Eubacteriales
Familia
: Rhizobiaceae
Genus
: Rhizobium
Spesies
: Rhizobium sp.
Sejak ditemukannya bakteri Rhizobium sp., banyak ahli taksonomi mencoba
memberi nama bakteri Rhizobium sp. berdasarkan: nama tanaman inangnya,
kelompok inokulasi silang (cross inoculation) dimana Rhizobium sp. diinokulasi
pada tanaman inang lain, karakter pertumbuhan bakteri Rhizobium sp. sehingga
penamaan bakteri Rhizobium seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.Pengolongan bakteri Rhizobium berdasarkan nama tanaman inangnya,
kelompok inokulasi silang dan karakter pertumbuhannya
1.
Leguminosae
2.
Phaseolus
Bakteri Rhizobium
yang tumbuh cepat
Rhizobium
leguminosarum
Rhizobium phaseoli
3.
Trifolii
Rhizobium trifolii
4.
Melilotus
Rhizobium meliloti
No.
No.
1.
2.
Tanaman inang
Tanaman inang
Lupinus
Glycine
Bakteri Rhizobium
yang tumbuh lambat
Rhizobium lupini
Rhizobium japonicum
Rhizobium sp.
Sumber: Somasegaran & Hoben (1985)
Tanaman inang lain
inokulasi silang
Pisum sp., Vicia sp., Lena
culinaria
Phaseolus vulgaris, Phaseolus
coccineus
Trifolium subterraneum, Trifolium
sp.
Medicago sativa, Melilotus sp.,
Trigonella sp.
Tanaman inang lain
inokulasi silang
Lupinus sp., Ornithopus sp.
Glycine max
Vigna sp.,Macroptillium sp.,
dllnya
8
Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih
Sejak orang mengetahui manfaat simbiosis Rhizobium sp. dengan tanaman
legum dalam memfiksasi N bebas di udara, penelitian-penelitian dalam bidang
fiksasi N secara biologis terus berkembang. Penelitian dilakukan untuk mencari
alternatif sumber N sehubungan dengan peningkatan produksi tanaman yang aman
dan ramah lingkungan. Kemampuan bakteri Rhizobium sp. mampu memberikan
unsur nitrogen dalam bentuk asam amino terhadap tanaman kedelai. Bakteri
Rhizobium sp. yang menginfeksi perakaran tanaman membentuk bintil akar
sebagai tempat tinggal dalam melaksanakan proses penambatan N dan dalam
hidupnya bakteri mendapatkan nutrisi dan energi dari hasil metabolisme tanaman
(Suharjo & Joko, 2001).
Penggunaan inokulan dapat memperbaiki kesuburan dan keseimbangan hara
dalam tanah. Penggunaan inokulan juga mampu meningkatkan kandungan unsur
N tanah total hingga 20% sehingga hasil produksi kedelai dapat ditingkatkan
hingga 30-45% bahkan pada tanah yang kurang subur produksi kedelai mampu
meningkat hingga 50% (Laporan kegiatan kedelai plus, 2005).
Menurut Sutanto (2002), bakteri Rhizobium sp. yang berasosiasi dengan
tanaman legum mampu memfiksasi 100-300 kg N / ha dalam satu musim tanam
dan meninggalkan sejumlah N untuk tanaman berikutnya. Permasalahan yang
perlu diperhatikan agar proses simbiosis dapat terjadi adalah kecocokan bakteri
Rhizobium sp. dengan tanaman inangnya. Beberapa faktor lain seperti pH tanah,
suhu, sinar matahari, ketersediaan unsur hara untuk aktifitas bakteri Rhizobium sp.
Inokulasi bakteri Rhizobium sp. pada benih (seperti produk legin) biasa
digunakan di Indonesia. Beberapa metode aplikasi bakteri Rhizobium sp. yaitu
pelapisan benih dan
metode tepung inokulan. Aplikasi pelapisan pada benih
misalnya benih kedelai dibasahi dengan air secukupnya kemudian diberikan
bubuk bakteri Rhizobium sp. sehingga inokulan menempel pada permukaan benih.
Aktifitas bakteri Rhizobium sp. terjadi pada saat akar terinfeksi kemudian
membentuk bintil akar. Pembentukkan bintil akar terjadi 15 - 20 hari setelah
tanam (Adisarwanto, 2005).
Ditambahkan pula oleh Adijaya et al . (2009) peningkatan pertumbuhan
tanaman kedelai yang diberi bakteri Rhizobium sp. disebabkan semakin
9
meningkatnya fiksasi N dari udara. Hal ini berpengaruh terhadap metabolisme
tanaman, dimana hasil asimilat/fotosintat ditranslokasikan ke organ penyimpanan
seperti terjadinya peningkatan jumlah polong, bobot biji yang berpengaruh
terhadap peningkatan produksi benih.
Kenaikkan produksi kedelai karena penggunaan inokulan sangat beragam,
hal ini karena pengaruh beberapa faktor antara lain: varietas dan kualitas benih
kedelai, tingkat kesuburan tanah, kerapatan dan cara perawatan tanaman. Tabel 2
menunjukkan produksi (ton/ha.) berbagai varietas kedelai dengan pemberian
inokulan dibandingkan dengan tanaman kedelai tanpa pemberian inokulan bakteri
Rhizobium sp.
Tabel 2. Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian inokulan
Var. kedelai
Lokal
Lokon
1340
Taichung
Guntur
Kerinci
Wilis
Tidar
Orba
Galunggung
29
Lokal
Hasil (ton/ha.)
Tanpa Inokulan
Inokulan
1.60
2.40
1.90
3.10
1.20
1.49
0.76
1.26
0.84
1.04
1.00
1.10
1.00
1.20
1.20
1.30
0.60
1.20
0.50
1.00
0.60
1.30
0.60
1.10
Kenaikan (%)
50.00
63.15
24.16
65.78
23.80
10.00
20.00
8.33
88.33
100.00
116.00
83.33
Sumber: Hayati Silalahi (2008)
Benih kedelai merupakan benih yang cepat sekali mengalami penurunan
mutu. Benih kedelai yang
sudah mengalami penurunan mutunya dapat
ditingkatkan vigornya melalui invigorasi. Salah satu perlakuan invigorasi dengan
Matriconditioning plus inokulan Bradyrhizobium japonicum dan Azospirillum
lipoferum selama 12 jam terbukti efektif dalam meningkatkan bobot brangkasan
kering, jumlah polong, hasil benih per tanaman, hasil benih per petak lebih tinggi
dibandingkan kontrol (Ilyas et al.,2003)
Menurut Khalequzaman & Hossain (2008), perlakuan inokulasi bakteri
Rhizobium sp. pada tanaman kacang-kacangan
dapat meningkatkan daya
berkecambah, indeks vigor, tinggi tanaman, jumlah polong per tanaman, berat
10
polong per tanaman, berat biji per tanaman dan benih bebas dari serangan
penyakit. Daya berkecambah antara kontrol pada benih yang diinokulasi dengan
bakteri Rhizobium menunjukkan: Rhizobium binar p6 : 86.85% dan Rhizobium
binar p 36: 92.00% sedangkan kontrol menunjukkan daya berkecambah: 70.95%.
Pengembangan produksi tanaman dengan menggunakan inokulan perlu
mendapat perhatian karena hasil produksi tanaman lebih aman untuk kesehatan
dan penggunaan inokulan tidak merusak lingkungan. Penggunaan inokulan
membantu dalam keberhasilan usaha produksi benih tanaman untuk menghasilkan
benih bermutu (Saut, 2002).
Hasil penelitian Cooper (1962), menunjukan bahwa benih legum yang telah
diinsersi bakteri Rhizobium melilotii berlabel
menggunakan teknologi vakum
lebih baik dibandingkan dengan benih hanya dicampur dengan inokulan secara
manual. Dalam hal ini pengaruh nodulasi yang terjadi pada benih yang diinsersi
bakteri berlabel lebih baik karena bakteri dalam benih lebih banyak jumlahnya dan
membantu dalam melakukan fiksasi nitrogen untuk pertumbuhan tanaman.
Keuntungan benih yang telah diinsersi mengandung mikroorganisme
bermanfaat, dimana pada saat benih berkecambah mikroorganisme akan
membantu tanaman dalam proses metabolisme sehingga tanaman dapat tumbuh
dan kelangsungan hidup mikroorganisme seperti bakteri Rhizobium
sp. tetap
dapat dipertahankan. Hubungan kerjasama tanaman dengan bakteri ini disebut
simbiosis mutualisme (United States Patent, 1995)
Gambar 2 memberikan ilustrasi sederhana dimana populasi bakteri tertentu
pada kondisi suhu ruang diinsersi masuk ke dalam benih yang kualitasnya baik.
Mikroba
Kedelai
Gambar 2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp. ke dalam benih
11
Teknologi ini diharapkan dapat membantu petani dalam menggunakan benih
plus dan benih plus memberi nilai tambah ramah lingkungan karena mikroba yang
diinsersi memiliki kemampuan melakukan penambatan nitrogen secara hayati
(Sukiman, 2008).
Ditambahkan pula oleh Egli et al.(1970), penggunaan pupuk urea untuk
meningkatkan pertumbuhan kedelai diperlukan hanya sebagai pemicu sebelum
bintil mencapai perkembangan dan sanggup untuk memenuhi kebutuhan N yang
dibutuhkan tanaman sedangkan pupuk yang diberikan selanjutnya hanya untuk
memenuhi kebutuhan N yang tinggi pada saat pengisian polong pada tanaman
kedelai.
Penggunan teknologi insersi bakteri Rhizobium sp. yang juga dikenal
dengan kedelai plus telah diuji coba di lapangan dan hasilnya dapat dilihat pada
Tabel 3. menunjukkan bahwa produksi kedelai plus dua kali lebih tinggi
dibandingkan dengan produksi kedelai biasa atau tanpa insersi (Sukiman, 2008).
Tabel 3. Uji aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp. di beberapa lokasi di
Jawa Barat.
Kedelai Biasa
(ton/ha)
Kedelai Plus
(ton/ ha)
Cihideung Jabar
0.80
1.75 - 2.0
Cikampak Jabar
0.80
1.70 - 2.0
Cicurug, Jabar
Ciomas , Jabar
Taman Sari ,Jabar
Cililin Jabar
0.70
0.70
0.70
0.80
1.70 - 2.0
1.28 - 1.45
1.37 - 1.74
1.70 - 2.00
Lokasi
Sumber: Sukiman (2008)
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi produksi dan kualitas benih
adalah faktor lingkungan tumbuh tanaman kedelai seperti cahaya (Kantolic &
Slafer, 2007), pemberian hormon tumbuh (Golunggu et al., 2007) dan unsur hara
(Anetor & Akinrinde, 2006).
Kemunduran benih bersifat inexorable yaitu tidak dapat dihindari dan pasti
terjadi, namun kita dapat membuat proses kemunduran benih menjadi lambat
dengan mengatur lingkungan simpan yang optimum disertai dengan viabilitas
12
awal yang tinggi dan kadar air benih yang optimum. Penggunaan inokulan yang
diinsersi pada benih kedelai membantu dalam meningkatkan produksi dengan
cara simbiosa antara tanaman dan bakteri Rhizobium sp.
Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih.
Kemunduran benih sering terjadi di daerah tropis, dimana lamanya
penyimpanan benih merupakan salah satu faktor pembatas produksi kedelai
sehingga penyediaan benih berkualitas tinggi makin menurun. Pengadaan benih
kedelai dalam jumlah yang cukup dan tepat waktu menjadi kendala karena daya
simpan benih yang rendah, sementara itu pengadaan benih bermutu tinggi
merupakan unsur penting dalam upaya peningkatan produksi benih tanaman.
Proses kemunduran benih secara fisiologis ditandai dengan penurunan
daya berkecambah dimana jumlah kecambah abnormal lebih besar. Hal ini dapat
berpengaruh apabila benih tetap digunakan sehingga banyak benih tidak
berkecambah di lapangan (field emergence), pertumbuhan dan perkembangan
tanaman terhambat, menurunnya kepekaan terhadap lingkungan yang ekstrim
yang akhirnya dapat mengurangi produksi benih tanaman (Copeland & MC.
Donald, 1985).
Kemunduran benih kedelai selama penyimpanan dapat terjadi lebih cepat
tergantung dari vigor benihnya. Benih yang memiliki vigor rendah akan
menyebabkan pemunculan bibit di lapangan rendah, terutama dalam kondisi tanah
yang kurang ideal. Hal ini perlu diperhatikan agar benih kedelai yang akan
digunakan harus disimpan dalam lingkungan yang menguntungkan (suhu rendah),
sehingga kualitas benih tetap tinggi dan stabil sampai diakhir penyimpanan
(Viera et al.,2001).
Menurut Harrington (1972), masalah yang dihadapi dalam penyimpanan
benih makin kompleks sejalan dengan meningkatnya kadar air benih.
Penyimpanan benih yang berkadar air tinggi dapat menimbulkan resiko terserang
cendawan. Benih bersifat higroskopis, sehingga benih akan mengalami
kemundurannya tergantung dari tingginya faktor kelembaban relatif udara dan
suhu lingkungan dimana benih disimpan.
13
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi viabilitas benih selama penyimpanan
yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal mencakup sifat genetik, daya
tumbuh dan vigor, kondisi kulit dan kadar air benih awal. Faktor eksternal antara
lain kemasan benih, komposisi gas, suhu dan kelembaban ruang simpan
(Copeland & Donald, l985 ; Purnomo, 2010). Ditambahkan pula oleh Justice dan
Bass (1994), laju penurunan vigor dan viabilitas benih dipengaruhi oleh beberapa
faktor diantaranya faktor genetik dari spesies atau kultivar, kondisi benih, kondisi
penyimpanan, keseragaman lot benih serta keberadaan mikroba patogen yang
dapat merusak benih selama disimpan
Loch dan Ferguson (1999) menyatakan bahwa penggunaan jenis kemasan
benih merupakan hal yang paling utama dan penting untuk diperhatikan.
Jenis
kemasan benih untuk menjaga kelembaban seperti kaleng dari timah, plastik atau
aluminium foil. Pemilihan kemasan benih perlu diperhitungkan jumlah dari benih
tersebut. Jenis
pengemasan untuk penyimpanan jangka panjang atau jangka
pendek. Penyimpanan benih dalam jumlah yang kecil dapat disimpan dengan
menggunakan kaleng dari aluminium atau fiberboard dengan aluminium foil,
kantong polietilen dan karung goni atau kertas.
Hasil penelitian
yang dilakukan
Andrew (1970) menunjukkan benih
kedelai yang berkadar air awal 10,4% atau lebih rendah yang dikemas dengan
plastik polietilen dapat mempertahankan viabilitas lebih dari 80% selama 18
bulan. Menurut Chai et al. (2001), perkecambahan benih kedelai akan menurun
dari perkecambahan awal yaitu diatas 90% menjadi 0% tergantung spesies dan
kadar air selama penyimpanan. Dilain pihak Yaya et al. (2003) menyatakan
bahwa benih kedelai yang disimpan dengan kadar air 6% dan 8% selama 4 bulan
pada suhu 150C memiliki persentase perkecambahan diatas 70%.
Faktor genetik merupakan faktor bawaan yang berkaitan dengan komposisi
genetika suatu benih. Setiap jenis atau varietas benih memiliki identitas genetik
yang berbeda. Sebagai contoh, daya simpan benih kedelai lebih rendah jika
dibandingkan dengan daya simpan benih tanaman lain seperti benih jagung.
Selain itu kekuatan tumbuh atau vigor dari produksi benih jagung hibrida lebih
tinggi dari benih jagung biasa. Semua perbedaan tersebut diakibatkan perbedaan
gen yang ada di dalam benih (Budiyanto, 2012).
14
Sukarman dan Raharjo (2000), juga menambahkan bahwa faktor bawaan
dari suatu varietas kedelai berbiji kecil dan kulit berwarna gelap lebih toleran
terhadap deraan fisik (suhu 420C dan kelembaban 100%) dibanding varietas
berbiji besar dan berkulit terang. Hasil penelitiannya, menunjukkan bahwa kedelai
varietas Cikuray yang memiliki biji sedang, kulit berwarna hitam dan kedelai
varietas Tidar berbiji kecil, kulit berwarna kuning memiliki daya simpan yang
lebih baik dibandingkan dengan kedelai varietas Wilis berbiji sedang, berkulit
kuning. Daya berkecambah benih varietas Cikuray dan varietas Tidar masih diatas
80% setelah lima bulan penyimpanan, sedangkan daya tumbuh benih kedelai
varietas Wilis menurun hingga 60% setelah lima bulan penyimpanan.
Menurut Kartono (2004) cara penyimpanan benih menjadi faktor yang
sangat penting. Penyimpanan dalam kondisi terbuka dalam waktu 3 bulan
menyebabkan kerusakan benih mencapai 25% dengan daya berkecambah 70%.
Penyimpanan ini dilakukan pada kadar air awal sekitar 9 % dan daya
berkecambah 95%. Hasil percobaan menunjukkan kadar air awal rendah pada
penyimpanan terbuka menyebabkan kerusakan benih yang tinggi, menurunnya
daya berkecambah dan daya simpan tidak bisa lama. Dengan demikian
penyimpanan benih terbuka hanya untuk benih yang segera akan digunakan.
Penelitian dengan menggunakan teknik insersi mikroba pada benih kedelai
diharapkan dapat membantu dalam menjaga agar benih tetap memiliki kualitas
yang tinggi dan stabil dengan memperhatikan faktor-faktor internal dan eksternal
benih. Mikroba yang diinersi ke dalam benih menjadi lebih aman dari kondisi
ekstrim diluar benih. Teknik insersi mikroba dengan teknologi vakum bermanfaat
sebagai suatu cara aplikasi yang efisien dan sederhana. Insersi mikroba ke dalam
benih merupakan solusi untuk memecahkan berbagai permasalahan aplikasi
inokulan mikroba yang dihadapi petani sehingga peran mikroba yang dinsersi
dapat tercapai secara optimal.
15
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L.) Merrill)
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang berasal dari Cina bagian utara,
sekitar abad ke 11 SM. Kedelai selanjutnya tersebar ke negara lain diantaranya:
Mancuria, Korea, Jepang dan Rusia. Kedelai kemudian diintroduksi ke sebagian
besar negara Asia Selatan dan Asia Tenggara (Maesen & Somaatmadja, 1993).
Umumnya tanaman kedelai berupa terna semusim yang tumbuh tegak
kadang menjalar, dengan ketinggian berkisar antara 10 - 200 cm, bercabang
sedikit atau banyak, tergantung kultivar dan lingkungan hidupnya. Kultivar
kedelai berdaun lebar dapat menghasilkan benih yang lebih banyak karena mampu
menyerap sinar matahari lebih banyak dibandingkan jika berdaun sempit. Bunga
kedelai merupakan bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu (Papilionaceus).
Bentuk polongnya, rata atau agak melengkung (Suprapto, 1992).
Benih kedelai mempunyai dua keping kotiledon. Kotiledon ini sering
disebut dengan belahan benih atau keping benih, karena itu benih kedelai
digolongkan dalam tanaman berkeping dua (dikotil). Warna kulit benih kedelai
beragam, ada yang kuning, hijau, coklat dan hitam. Bentuk benih kedelai berbedabeda tergantung kultivar, bulat, agak panjang dan bulat telur, sebagian besar
kultivar kedelai bijinya bulat panjang (Suprapto, 1992).
Sistem perakaran tanaman kedelai adalah tunggang yang membentuk akarakar cabang tumbuh menyamping (horizontal) tidak jauh dari permukaan tanah.
Perkembangan akar kedelai ini dapat mencapai kedalaman hingga 2 meter yang
dipengaruhi oleh cara pengolahan tanah, pemupukan, tekstur tanah, sifat kimiafisik tanah, air dan lain-lain (Hidayat, 1985). Jika pada akar tanaman kedelai
terdapat bakteri maka akan terbentuk bintil akar. Perkembangan bintil akar
diawali akar tanaman memberikan sinyal yang hanya dapat dibaca oleh bakteri
penambat nitrogen. Kolonisasi bakteri Rhizobium sp. terjadi disekitar bulu akar,
selanjutnya enzim dari bakteri merombak dinding sel akar sehingga bakteri dapat
masuk ke bulu akar. Bulu akar tersebut membentuk struktur yang disebut dengan
benang infeksi. Benang infeksi membawa bakteri berubah menjadi bakteroid,
bakteroid menyebabkan sel korteks dalam dan sel perisikel membelah.
16
Pembelahan dan pertumbuhan sel korteks dan perisikel membentuk bintil akar
dewasa seperti yang terlihat pada Gambar 1 (Salisbury & Ross,1955; Hidayat,
1985; Yutono, 1985).
Bintil akar
Gambar 1. Bintil akar pada tanaman kedelai
Tanaman kedelai dapat hidup bersama dengan bakteri
Rhizobium sp.
dalam menambat nitrogen dari udara, yang kemudian dapat digunakan untuk
pertumbuhan tanaman kedelai. Sebaliknya, Rhizobium sp. juga memerlukan
makanan yang berasal dari
tanaman kedelai dan tempat untuk hidupnya.
Hubungan hidup yang saling menguntungkan ini disebut simbiosis mutualisme
(Jhonston, 1991).
Peranan bakteri Rhizobium
sp. sebagai inokulan, adalah menyediakan
nitrogen secara tidak langsung sehingga membantu mengurangi biaya produksi
(Pasaribu dkk., 1989). Menurut Widiastuti (1989), bakteri Rhizobium sp. dapat
menyuburkan tanah secara hayati sehingga meningkatkan kualitas dan kuantitas
produksi tanaman.
17
Rhizobium sp dan manfaatnya
Rhizobium sp. adalah bakteri tanah yang memiliki karakter yang unik
yaitu dapat hidup bersimbiosis pada akar tanaman Leguminosae dengan
membentuk bintil akar dan melakukan proses penambatan nitrogen (Suprapto,
1992). Bentuk selnya batang dengan ukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 µm, tidak
membentuk spora, bergerak bebas dengan menggunakan flagela, bersifat aerob,
tum