Pertumbuhan Dan Produksi Kedelai (Glycine max L. Merill) melalui Aplikasi Asam Askorbat dan Inokulasi Fungi Mikoriza Arbuskular di Tanah Salin
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Susunan akar kedelai pada umumnya sangat baik. Pertumbuhan akar
tunggang lurus masuk kedalam tanah dan mempunyai banyak akar cabang. Pada
akar cabang banyak terdapat bintil akar berisi bakteri Rhizobium japonicum, yang
mempunyai kemampuan mengikat zat lemas bebas (N2) dari udara yang kemudian
dipergunakan untuk menyuburkan tanah (Andrianto dan Indarto, 2004).
Kedelai adalah tanaman setahun yang tumbuh tegak (70-150 cm),
menyemak, berbulu halus (pubescens), dengan sistem perakaran luas. Tipe
pertumbuhan batang dapat dibedakan menjadi terbatas (determinate), tidak
terbatas (indeterminate), dan setengah terbatas
(semi-indeterminate). Tipe
terbatas memiliki ciri khas berbunga serentak dan mengakhiri pertumbuhan
meninggi. Tanaman berpostur sedang sampai tinggi dan ujung batang lebih kecil
dari bagian tengah. Tipe setengah terbatas memiliki karakteristik antara kedua
tipe lainnya (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Terdapat empat tipe daun yang berbeda yaitu kotiledon atau daun biji,
daun primer sederhana, daun bertiga, dan daun profila. Daun primer sederhana
berbentuk telur (oval) berupa daun tunggal (unifoliat) dan bertangkai sepanjang 12 cm, terletak berseberangan pada buku pertama di atas kotiledon. Daun-daun
berikutnya daun bertiga (trifollit), namun adakalanya terbentuk daun berempat
atau daun berlima (Hidayat dalam Somaatmadja, dkk, 1985).
Kultivar kedelai memiliki bunga bergerombol terdiri atas 3-15 bunga yang
tersusun pada ketiak daun. Karakteristik bunganya seperti famili Papilionaceae
lainnya, yaitu corolla (mahkota bunga) terdiri atas 5 petal yang menutupi sebuah
Universitas Sumatera Utara
pistil dan 10 stamen (benang sari). 9 stamen berkembang membentuk seludang
yang mengelilingi putik, sedangkan stamen yang kesepuluh terpisah bebas
(Poehlman dan Sleper, 1995).
Banyaknya polong tergantung pada jenisnya. Ada jenis kedelai yang
menghasilkan banyak polong, ada pula yang sedikit. Berat masing-masing biji pun
berbeda-beda, ada yang bisa mencapai berat 50-500 gram per 100 butir biji. Selain
itu, warna biji juga berbeda-beda. Perbedaan warna biji dapat dilihat pada belahan
biji ataupun pada selaput biji, biasanya kuning atau hijau transparan (tembus
cahaya). Ada pula biji yang berwarna gelap kecoklat-coklatan sampai hitam atau
berbintik-bintik (Andrianto dan Indarto, 2004).
Syarat Tumbuh
Iklim
Kedelai sebagian besar tumbuh di daerah yang beriklim tropis dan
subtropis. Sebagai barometer iklim yang cocok bagi kedelai adalah bila cocok
bagi tanaman jagung. Bahkan daya tahan kedelai lebih baik daripada jagung.
Iklim kering lebih disukai tanaman kedelai dibandingkan iklim lembab. Tanaman
kedelai dapat tumbuh baik di daerah yang memiliki curah hujan sekitar 100 - 400
mm/bulan. Sedangkan untuk mendapatkan hasil optimal, tanaman kedelai
membutuhkan curah hujan antara 100-200 mm/bulan. Suhu yang dikehendaki
tanaman kedelai antara 21-340C, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan
tanaman kedelai 23-270C. Pada proses perkecambahan benih kedelai memerlukan
suhu yang cocok sekitar 300C (Prihatman, 2000).
Kedelai dapat tumbuh baik sampai ketinggian 1.500 dpl. Perkecambahan
optimal terjadi pada suhu 30˚ C. Selain itu penyinaran matahari 12 jam/hari
Universitas Sumatera Utara
atau minimal 10 jam/hari dan curah hujan
yang paling
optimal antara
100-200 mm/bulan (Andrianto dan Indarto, 2004).
Pertumbuhan optimum tercapai pada suhu 20 -25 0C. Suhu 12 – 20 0C
adalah suhu yang sesuai bagi sebagian besar proses pertumbuhan tanaman, tetapi
dapat menunda proses perkecambahan benih dan pemunculan kecambah, serta
pembungaan dan pertumbuhan biji. Pada suhu yang lebih tinggi dari 30 0C,
fotorespirasi cenderung mengurangi hasil fotosintesis. Tanaman ini pada
umumnya dapat beradaptasi terhadap berbagai jenis tanah dan menyukai tanah
yang bertekstur ringan hingga sedang, dan berdrainase baik. Tanaman ini peka
terhadap kondisi salin (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Tanah
Pada dasarnya kedelai menghendaki kondisi tanah yang tidak terlalu
basah, tetapi air tetap tersedia. Jagung merupakan tanaman indikator yang baik
bagi kedelai. Tanah yang baik ditanami jagung, baik pula ditanami kedelai.
Kedelai tidak menuntut struktur tanah yang khusus sebagai suatu persyaratan
tumbuh. Bahkan pada kondisi lahan yang kurang subur dan agak asam pun kedelai
dapat tumbuh dengan baik, asal tidak tergenang air yang akan menyebabkan
busuknya akar. Toleransi pH yang baik sebagai syarat tumbuh yaitu antara 5,8–7,
namun pada tanah dengan pH 4,5 pun kedelai masih dapat tumbuh baik. Dengan
menambah kapur 2 – 4 ton per ha, pada umumnya hasil panen dapat ditingkatkan
(Prihatman, 2000).
Kedelai dapat tumbuh baik pada berbagai jenis tanah asal darinase dan
aerase tanah cukup baik. Tanah-tanah yang cocok yaitu alluvial, regosol,
grumosol, latosol dan andosol. Pada tanah-tanah podsolik merah kuning dan tanah
Universitas Sumatera Utara
yang mengandung banyak pasir kwarsa, pertumbuhan kedelai kurang bagus.
Kecuali kalau diberi tambahan pupuk organik atau kompos dalam jumlah yang
cukup (Andrianto dan Indarto, 2004).
Tanaman kedelai dapat tumbuh baik jika drainase dan aerasi tanah baik.
Untuk dapat tumbuh subur kedelai menghendaki tanah yang subur, gembur, serta
kaya bahan organik. Bahan organik yang cukup akan memperbaiki dan menjadi
bahan makanan bagi organisme dalam tanah (Suprapto,1999).
Salinitas
Salinitas adalah salah satu faktor abiotik penting yang membatasi produksi
kedelai di seluruh dunia. Reklamasi tanah bukanlah pilihan ekonomis untuk
meningkatkan produksi kedelai yang mengalami cekaman salinitas. Oleh karena
itu, perbaikan genetik untuk toleransi garam merupakan pilihan yang lebih hemat
biaya. Pemuliaan konvensional telah memberikan kontribusi signifikan terhadap
peningkatan kedelai dalam 50 tahun terakhir. Melalui pemuliaan konvensional,
mudah untuk memanipulasi pewarisan sifat-sifat kualitatif yang kurang peka
terhadap perubahan lingkungan, tetapi sifat kuantitatif seperti hasil atau toleransi
terhadap
stress abiotik secara signifikan dipengaruhi oleh lingkungan
(Pathan, dkk, 2007).
Pada kondisi salin, pertumbuhan dan perkembangan tanaman terhambat
karena akumulasi berlebihan Na dan Cl dalam sitoplasma, menyebabkan
perubahan metabolisme di dalam sel. Aktivitas enzim terhambat oleh garam.
Kondisi tersebut juga mengakibatkan dehidrasi parsial sel dan hilangnya turgor sel
karena berkurangnya potensial air di dalam sel (Yuniati, 2004). Stomata berperan
penting sebagai alat untuk adaptasi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Pada
Universitas Sumatera Utara
kondisi cekaman kekeringan maka stomata akan menutup sebagai upaya untuk
menahan laju transpirasi.
Kedelai diklasifikasikan sebagai tanaman yang agak toleran salinitas
tergantung dari perbedaan varietas (Katerji, dkk, 2000) Penelitian Rahmawati dan
Rosmayati (2010) menunjukkan bahwa dari 20 varietas yang ditanam pada tanah
salin dengan DHL 5-6 mmhos/cm, hanya 5 varietas yang mampu menyelesaikan
siklus hidupnya sampai fase generatip menghasilkan biji, sedangkan 15 varietas
lainnya hanya mampu sampai pada fase vegetatip saja. Kelima varietas tersebut
adalah Grobogan, Anjasmoro, Bromo, Cikuray dan Detam 2.
Mekanisme toleransi garam pada kedelai dapat diklasifikasikan menjadi 4
kategori utama, yaitu :
1.
Pemeliharaan ion homeostatis
2.
Penyesuaian sebagai respon terhadap cekaman osmotik
3.
Pemulihan keseimbangan oksidatif
4.
Adaptasi struktural dan metabolik lain (Phang, dkk, 2009).
Pengaruh Salinitas Terhadap Tanah dan Tanaman
Salinitas menekan proses pertumbuhan tanaman
dengan efek yang
menghambat pembesaran dan pembelahan sel, produksi protein dan penambahan
biomassa tanaman. Tanaman yang mengalami stress garam umumnya tidak
menunjukkan respon dalam bentuk kerusakan langsung tapi pertumbuhan yang
tertekan dan perubahan secara perlahan. Gejala pertumbuhan tanaman pada tanah
dengan tingkat salinitas yang cukup tinggi adalah pertumbuhan yang tidak normal
seperti daun mengering dibagian ujung dan gejala khlorosis. Gejala ini timbul
Universitas Sumatera Utara
karena konsentrasi garam terlarut yang tinggi menyebabkan menurunnya potensial
larutan tanah sehingga tanaman kekurangan air (Sipayung, 2003).
Garam-garam yang menimbulkan stress tanaman antara lain NaCl, NaSO4,
CaCl2, MgSO4, MgCl2 yang larut dalam air. Dalam larutan tanah garam-garam ini
mempengaruhi pH dan daya hantar listrik. Menurut Sipayung (2003) tanah salin
memiliki pH < 8,5 dengan daya hantar listrik >4mmhos/cm. Nilai daya hantar
listrik (DHL) mencerminkan kadar garam yang terlarut. Peningkatan konsentrasi
garam yang terlarut akan menaikkan nilai DHL larutan yang diukur dengan
menggunakan elektroda platina.
Penurunan produksi pertanian pada tanah salin yang sangat besar
dipengaruhi oleh gangguan keberadaan, pertumbuhan dan perkembangan
tanaman. Pengaruh salinitas secara langsung terhadap pertumbuhan tanaman
meliputi :
a. Pengurangan potensial osmotik pada larutan tanah yang akan mengurangi
jumlah air yang tersedia bagi tanaman yang menyebabkan kering fisiologis,
untuk mengatasi masalah ini tanaman harus menjaga potensial osmotik
internal untuk mencegah air keluar dari akar ke tanah di sekitar tanaman.
b. Toksisitas akibat berlimpahknya ion Na+ dan Cl- didalam sel,
pengaruh
keracunan meliputi terganggunya struktur enzim dan makromolekul lain,
kerusakan organel sel dan membran plasma, gangguan fotosintesis, respirasi
dan sintesis protein.
c. Ketidakseimbangan
hara
pada
tanaman
menyebabkan
terganggunya
penyerapan dan/atau transport hara ke tajuk menyebabkan defisiensi hara
(Evelin, dkk, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Phang, dkk (2008), tingginya konsentrasi garam menyebabkan
gangguan pada seluruh siklus hidup kedelai. Tingkat toleransi kedelai pada
berbagai
varietas
kedelai
bervariasi
menurut
tingkat
pertumbuhan.
Perkecambahan biji kedelai akan terhambat pada konsentrasi garam rendah.
Konsentrasi garam yang lebih tinggi secara nyata akan menurunkan persentase
perkecambahan. Pengaruh garam pada tahap awal dan penurunan persentase
perkecambahan lebih menonjol pada varietas yang sensitif dibandingkan varietas
toleran. Sifat-sifat agronomi kedelai sangat dipengaruhi oleh salinitas yang tinggi,
diantaranya :
1. Pengurangan tinggi tanaman, ukuran daun, biomassa, jumlah ruas, jumlah
cabang, jumlah polong, bobot tanaman dan bobot 100 biji
2. Penurunan kualitas biji
3. Penurunan kandungan protein biji
4. Menurunkan kandungan minyak pada biji kedelai
5. Nodulasi kedelai
6. Mengurangi efisiensi fiksasi nitrogen
7. Menurunkan jumlah dan bobot bintil akar
Asam Askorbat (Vitamin C)
Asam
askorbat
antioksidan yang
merupakan
atau
secara
vitamin
alami
C
terdapat
merupakan
salah
satu
pada
tumbuhan.
bentuk
Askorbat
senyawa metabolit utama pada tumbuhan yang memiliki fungsi
sebagai antioksidan, yang melindungi tanaman dari
dihasilkan dari metabolisme aerobik,
kerusakan oksidatif yang
fotosintesis dan berbagai polutan.
Askorbat juga merupakan kofaktor untuk
beberapa
enzim
hidroksilase
Universitas Sumatera Utara
(misalnya
prolyl
hidroksilase)
dan violaxanthin de-epoxidase. Askorbat
berada di dinding sel di mana ia adalah baris pertama pertahanan terhadap ozon
(Smirnoff, 1996).
Struktur kimia vitamin C terdiri atas rantai 6 atom karbon yang
keberadaannya tidak stabil karena mudah bereaksi dengan oksigen di udara
menjadi asam dehidroaskorbat. Vitamin C stabil keadaannya jika berupa Kristal
(murni) (Kusnawidjaja, 1987).
Vitamin adalah senyawa-senyawa organik tertentu yang diperlukan dalam
jumlah kecil dalam tubuh tetapi esensial untuk reaksi metabolisme dalam sel,
penting untuk melangsungkan pertumbuhan normal, serta memelihara kesehatan.
Vitamin C (asam askorbat) merupakan vitamin yang dapat disintesis oleh
tumbuhan tetapi tidak dapat disintesis oleh manusia, kera, dan sebagian mamalia
lainnya (Poedjiadi, 1994).
Winarno (1992), vitamin C merupakan vitamin yang paling mudah rusak,
sangat larut dalam air, serta mudah teroksidasi. Proses oksidasi tersebut dipercepat
oleh panas, sinar, alkali, enzim, oksidator, serta oleh katalisis tembaga dan besi.
Oksidasi akan terhambat bila vitamin C dibiarkan dalam keadaan asam atau pada
suhu rendah. Asam askorbat merupakan salah satu senyawa yang penting dalam
proses selular termasuk pembelahan dan pembesaran sel serta dalam
mengaktifkan aktivitas metabolisme ketika proses perkecambahan dimulai.
Menetralisir racun, melindungi sel dari senyawa oksigen reaktif dan radikal bebas
serta mencegah kematian sel (Conklin dan Barth, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1 : Struktur kimia asam askorbat
Peranan Asam Askorbat Pada Tanaman
Aktivitas antioksidan asam askorbat dikaitkan dengan ketahanan tanaman
terhadap stres oksidatif. Kemudian tingkat endogen asam askorbat menjadi sangat
penting dalam regulasi perkembangan penuaan. Dapat disimpulkan bahwa
tanaman yang disemprotkan asam askorbat dapat menunda penuaan daun dengan
sistem peroksida / fenolik / askorbat yang terlibat dalam pengurangan ROS yang
dihasilkan selama penuaan daun (Farouk, 2011). Fungsi lain askorbat adalah
dalam metabolisme besi dengan mempertahankan besi pada tingkat reduksi
askorbat
sehingga memicu penyerapan besi. Selain itu askorbat juga
memobilisasi besi dari deposit feritin (Drevan, 2011).
Menurut Abd El-Aziz, dkk (2006) menyatakan bahwa salinitas memiliki
efek merugikan pada berbagai parameter pertumbuhan (panjang batang, diameter
batang, panjang akar, jumlah daun, luas daun dan bobot basah dan kering
tanaman. Sebaliknya, semua parameter pertumbuhan sebelumnya dan kandungan
kimia kecuali persentase dan penyerapan Na, cenderung meningkat dengan
meningkatkan konsentrasi asam askorbat sampai 400 ppm dibandingkan dengan
yang tidak diberi perlakuan. Hal ini bisa direkomendasikan untuk menyemprot
tanaman yang ditanam pada daerah irigasi dengan air garam, dengan asam
askorbat untuk mengatasi efek destruktif salinitas. Tanaman yang tercekam
Universitas Sumatera Utara
salinitas juga mengalami stres oksidatif yang mengakibatkan terhambatnya proses
fotosintesis seperti transport elektron (Greenway dan Munns, 1980).
Penelitian pendahuluan untuk menseleksi varietas kedelai toleran salin
telah dilakukan di lahan salin Desa Percut. Diperoleh 5 varietas yang mampu
beradaptasi yaitu Grobogan, Anjasmoro, Bromo, Cikuray, dan Detam 2 namun
produksinya sangat rendah. Diantara 5 varietas tersebut 3 varietas yaitu Grobogan,
cikurai, dan Detam 2 dapat menghasilkan polong berbiji, varietas Anjasmoro dan
Bromo hanya menghasilkan polong. Untuk memperbaiki potensi produksi secara
genetis dilakukan melalui seleksi adaptasi bertahap. Pada penelitian sebelumnya
(tetua) diperoleh bahwa varietas Grobogan dapat tumbuh dan berproduksi lebih
baik pada kondisi salin dibandingkan dengan Detam 2 dengan batas seleksi
minimum varietas Grobogan (2.82) lebih besar daripada varietas Detam 2 (0.92).
Dan bobot 100 biji varietas Grobogan 17.48 lebih tinggi dari varietas Detam 2
yaitu 9.09 (Silvia, 2011).
Pada penelitian sebelumnya (generasi F1) diperoleh bahwa varietas
Grobogan dapat tumbuh dan berproduksi baik pada tanah salin dengan batas
seleksi minimum varietas Grobogan 10% (0.457) (Siahaan, 2011). Pada Generasi
F2 terjadi peningkatan produksi dimana hasil seleksi yang dilakukan terhadap
kriteria produksi biji/tanaman dengan batas seleksi minimum varietas Grobogan
10% yaitu 9.51 g dan batas seleksi maksimum 19.256 g (Wahyudi, 2012).
Hasil penelitian Sitinjak (2012) menyatakan bahwa pemberian asam
askorbat akan meningkatkan produksi. Produksi yang cenderung lebih tinggi
didapat dengan pemberian asam askorbat dengan dosis maksimum 503 ppm.
Universitas Sumatera Utara
Fungi Mikoriza Arbuskular
Secara umum dinyatakan pertumbuhan tanaman yang bermikoriza lebih
baik dari tanaman tanpa mikoriza (Mosse, 1981). Walaupun demikian setiap
spesies FMA mempunyai kemampuan berbeda dalam meningkatkan penyerapan
dan pertumbuhan tanaman. Kemampuan FMA dalam meningkatkan pertumbuhan
tanaman pada kondisi kurang menguntungkan disebut keefektifan. Ada beberapa
faktor yang berhubungan dengan keefektifan suatu spesies FMA yaitu :
kemampuan FMA untuk membentuk hifa yang ekstensif
hifa yang baik di dalam tanah, kemampuan
FMA
dan penyebaran
untuk
membentuk
infeksi yang ekstensif pada seluruh sistem perakaran yang berkembang dari
suatu tanaman, kemampuan hifa FMA untuk menyerap fosfor dari larutan
tanah dan umur dari mekanisme transpor sepanjang hifa ke dalam akar tanaman
(Abbot dan Robson, 1984).
Perkembangan suatu infeksi mikoriza dimulai dengan pembentukan
apresorium pada permukaan akar oleh hifa eksternal yang berasal dari spora
mikoriza dalam tanah. Hifa dari apresorium menembus sel-sel epidermis dan
menjalar di antara sel atau dalam sel sepanjang akar korteks. Akar bermikoriza
membentuk jaringan hifa luar (eksternal) yang lepas, yang merupakan kelanjutan
dari hifa dalam (internal) menjalar ke dalam tanah..Hifa yang berada di dalam
jaringan akar tanaman yang terinfeksi mikoriza terdiri atas hifa yang tidak
bercabang yang terletak di ruangan antara sel.
Selain itu terdapat pula hifa
intraseluler yang membengkok menjadi bulat atau bulat memanjang yang disebut
vesikel (Anas, 1992).
Universitas Sumatera Utara
Mikoriza telah diketahui meningkatkan kemampuan tanaman inang
dengan meningkatnya pertumbuhan dan biomassa. Beberapa peneliti melaporkan
bahwa tanaman yang diinokulasi FMA tumbuh lebih baik daripada tanaman yang
tidak diinokulasi pada kondisi salin (Zuccarini and Okurowska, 2008).
Universitas Sumatera Utara
Botani Tanaman
Susunan akar kedelai pada umumnya sangat baik. Pertumbuhan akar
tunggang lurus masuk kedalam tanah dan mempunyai banyak akar cabang. Pada
akar cabang banyak terdapat bintil akar berisi bakteri Rhizobium japonicum, yang
mempunyai kemampuan mengikat zat lemas bebas (N2) dari udara yang kemudian
dipergunakan untuk menyuburkan tanah (Andrianto dan Indarto, 2004).
Kedelai adalah tanaman setahun yang tumbuh tegak (70-150 cm),
menyemak, berbulu halus (pubescens), dengan sistem perakaran luas. Tipe
pertumbuhan batang dapat dibedakan menjadi terbatas (determinate), tidak
terbatas (indeterminate), dan setengah terbatas
(semi-indeterminate). Tipe
terbatas memiliki ciri khas berbunga serentak dan mengakhiri pertumbuhan
meninggi. Tanaman berpostur sedang sampai tinggi dan ujung batang lebih kecil
dari bagian tengah. Tipe setengah terbatas memiliki karakteristik antara kedua
tipe lainnya (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Terdapat empat tipe daun yang berbeda yaitu kotiledon atau daun biji,
daun primer sederhana, daun bertiga, dan daun profila. Daun primer sederhana
berbentuk telur (oval) berupa daun tunggal (unifoliat) dan bertangkai sepanjang 12 cm, terletak berseberangan pada buku pertama di atas kotiledon. Daun-daun
berikutnya daun bertiga (trifollit), namun adakalanya terbentuk daun berempat
atau daun berlima (Hidayat dalam Somaatmadja, dkk, 1985).
Kultivar kedelai memiliki bunga bergerombol terdiri atas 3-15 bunga yang
tersusun pada ketiak daun. Karakteristik bunganya seperti famili Papilionaceae
lainnya, yaitu corolla (mahkota bunga) terdiri atas 5 petal yang menutupi sebuah
Universitas Sumatera Utara
pistil dan 10 stamen (benang sari). 9 stamen berkembang membentuk seludang
yang mengelilingi putik, sedangkan stamen yang kesepuluh terpisah bebas
(Poehlman dan Sleper, 1995).
Banyaknya polong tergantung pada jenisnya. Ada jenis kedelai yang
menghasilkan banyak polong, ada pula yang sedikit. Berat masing-masing biji pun
berbeda-beda, ada yang bisa mencapai berat 50-500 gram per 100 butir biji. Selain
itu, warna biji juga berbeda-beda. Perbedaan warna biji dapat dilihat pada belahan
biji ataupun pada selaput biji, biasanya kuning atau hijau transparan (tembus
cahaya). Ada pula biji yang berwarna gelap kecoklat-coklatan sampai hitam atau
berbintik-bintik (Andrianto dan Indarto, 2004).
Syarat Tumbuh
Iklim
Kedelai sebagian besar tumbuh di daerah yang beriklim tropis dan
subtropis. Sebagai barometer iklim yang cocok bagi kedelai adalah bila cocok
bagi tanaman jagung. Bahkan daya tahan kedelai lebih baik daripada jagung.
Iklim kering lebih disukai tanaman kedelai dibandingkan iklim lembab. Tanaman
kedelai dapat tumbuh baik di daerah yang memiliki curah hujan sekitar 100 - 400
mm/bulan. Sedangkan untuk mendapatkan hasil optimal, tanaman kedelai
membutuhkan curah hujan antara 100-200 mm/bulan. Suhu yang dikehendaki
tanaman kedelai antara 21-340C, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan
tanaman kedelai 23-270C. Pada proses perkecambahan benih kedelai memerlukan
suhu yang cocok sekitar 300C (Prihatman, 2000).
Kedelai dapat tumbuh baik sampai ketinggian 1.500 dpl. Perkecambahan
optimal terjadi pada suhu 30˚ C. Selain itu penyinaran matahari 12 jam/hari
Universitas Sumatera Utara
atau minimal 10 jam/hari dan curah hujan
yang paling
optimal antara
100-200 mm/bulan (Andrianto dan Indarto, 2004).
Pertumbuhan optimum tercapai pada suhu 20 -25 0C. Suhu 12 – 20 0C
adalah suhu yang sesuai bagi sebagian besar proses pertumbuhan tanaman, tetapi
dapat menunda proses perkecambahan benih dan pemunculan kecambah, serta
pembungaan dan pertumbuhan biji. Pada suhu yang lebih tinggi dari 30 0C,
fotorespirasi cenderung mengurangi hasil fotosintesis. Tanaman ini pada
umumnya dapat beradaptasi terhadap berbagai jenis tanah dan menyukai tanah
yang bertekstur ringan hingga sedang, dan berdrainase baik. Tanaman ini peka
terhadap kondisi salin (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Tanah
Pada dasarnya kedelai menghendaki kondisi tanah yang tidak terlalu
basah, tetapi air tetap tersedia. Jagung merupakan tanaman indikator yang baik
bagi kedelai. Tanah yang baik ditanami jagung, baik pula ditanami kedelai.
Kedelai tidak menuntut struktur tanah yang khusus sebagai suatu persyaratan
tumbuh. Bahkan pada kondisi lahan yang kurang subur dan agak asam pun kedelai
dapat tumbuh dengan baik, asal tidak tergenang air yang akan menyebabkan
busuknya akar. Toleransi pH yang baik sebagai syarat tumbuh yaitu antara 5,8–7,
namun pada tanah dengan pH 4,5 pun kedelai masih dapat tumbuh baik. Dengan
menambah kapur 2 – 4 ton per ha, pada umumnya hasil panen dapat ditingkatkan
(Prihatman, 2000).
Kedelai dapat tumbuh baik pada berbagai jenis tanah asal darinase dan
aerase tanah cukup baik. Tanah-tanah yang cocok yaitu alluvial, regosol,
grumosol, latosol dan andosol. Pada tanah-tanah podsolik merah kuning dan tanah
Universitas Sumatera Utara
yang mengandung banyak pasir kwarsa, pertumbuhan kedelai kurang bagus.
Kecuali kalau diberi tambahan pupuk organik atau kompos dalam jumlah yang
cukup (Andrianto dan Indarto, 2004).
Tanaman kedelai dapat tumbuh baik jika drainase dan aerasi tanah baik.
Untuk dapat tumbuh subur kedelai menghendaki tanah yang subur, gembur, serta
kaya bahan organik. Bahan organik yang cukup akan memperbaiki dan menjadi
bahan makanan bagi organisme dalam tanah (Suprapto,1999).
Salinitas
Salinitas adalah salah satu faktor abiotik penting yang membatasi produksi
kedelai di seluruh dunia. Reklamasi tanah bukanlah pilihan ekonomis untuk
meningkatkan produksi kedelai yang mengalami cekaman salinitas. Oleh karena
itu, perbaikan genetik untuk toleransi garam merupakan pilihan yang lebih hemat
biaya. Pemuliaan konvensional telah memberikan kontribusi signifikan terhadap
peningkatan kedelai dalam 50 tahun terakhir. Melalui pemuliaan konvensional,
mudah untuk memanipulasi pewarisan sifat-sifat kualitatif yang kurang peka
terhadap perubahan lingkungan, tetapi sifat kuantitatif seperti hasil atau toleransi
terhadap
stress abiotik secara signifikan dipengaruhi oleh lingkungan
(Pathan, dkk, 2007).
Pada kondisi salin, pertumbuhan dan perkembangan tanaman terhambat
karena akumulasi berlebihan Na dan Cl dalam sitoplasma, menyebabkan
perubahan metabolisme di dalam sel. Aktivitas enzim terhambat oleh garam.
Kondisi tersebut juga mengakibatkan dehidrasi parsial sel dan hilangnya turgor sel
karena berkurangnya potensial air di dalam sel (Yuniati, 2004). Stomata berperan
penting sebagai alat untuk adaptasi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Pada
Universitas Sumatera Utara
kondisi cekaman kekeringan maka stomata akan menutup sebagai upaya untuk
menahan laju transpirasi.
Kedelai diklasifikasikan sebagai tanaman yang agak toleran salinitas
tergantung dari perbedaan varietas (Katerji, dkk, 2000) Penelitian Rahmawati dan
Rosmayati (2010) menunjukkan bahwa dari 20 varietas yang ditanam pada tanah
salin dengan DHL 5-6 mmhos/cm, hanya 5 varietas yang mampu menyelesaikan
siklus hidupnya sampai fase generatip menghasilkan biji, sedangkan 15 varietas
lainnya hanya mampu sampai pada fase vegetatip saja. Kelima varietas tersebut
adalah Grobogan, Anjasmoro, Bromo, Cikuray dan Detam 2.
Mekanisme toleransi garam pada kedelai dapat diklasifikasikan menjadi 4
kategori utama, yaitu :
1.
Pemeliharaan ion homeostatis
2.
Penyesuaian sebagai respon terhadap cekaman osmotik
3.
Pemulihan keseimbangan oksidatif
4.
Adaptasi struktural dan metabolik lain (Phang, dkk, 2009).
Pengaruh Salinitas Terhadap Tanah dan Tanaman
Salinitas menekan proses pertumbuhan tanaman
dengan efek yang
menghambat pembesaran dan pembelahan sel, produksi protein dan penambahan
biomassa tanaman. Tanaman yang mengalami stress garam umumnya tidak
menunjukkan respon dalam bentuk kerusakan langsung tapi pertumbuhan yang
tertekan dan perubahan secara perlahan. Gejala pertumbuhan tanaman pada tanah
dengan tingkat salinitas yang cukup tinggi adalah pertumbuhan yang tidak normal
seperti daun mengering dibagian ujung dan gejala khlorosis. Gejala ini timbul
Universitas Sumatera Utara
karena konsentrasi garam terlarut yang tinggi menyebabkan menurunnya potensial
larutan tanah sehingga tanaman kekurangan air (Sipayung, 2003).
Garam-garam yang menimbulkan stress tanaman antara lain NaCl, NaSO4,
CaCl2, MgSO4, MgCl2 yang larut dalam air. Dalam larutan tanah garam-garam ini
mempengaruhi pH dan daya hantar listrik. Menurut Sipayung (2003) tanah salin
memiliki pH < 8,5 dengan daya hantar listrik >4mmhos/cm. Nilai daya hantar
listrik (DHL) mencerminkan kadar garam yang terlarut. Peningkatan konsentrasi
garam yang terlarut akan menaikkan nilai DHL larutan yang diukur dengan
menggunakan elektroda platina.
Penurunan produksi pertanian pada tanah salin yang sangat besar
dipengaruhi oleh gangguan keberadaan, pertumbuhan dan perkembangan
tanaman. Pengaruh salinitas secara langsung terhadap pertumbuhan tanaman
meliputi :
a. Pengurangan potensial osmotik pada larutan tanah yang akan mengurangi
jumlah air yang tersedia bagi tanaman yang menyebabkan kering fisiologis,
untuk mengatasi masalah ini tanaman harus menjaga potensial osmotik
internal untuk mencegah air keluar dari akar ke tanah di sekitar tanaman.
b. Toksisitas akibat berlimpahknya ion Na+ dan Cl- didalam sel,
pengaruh
keracunan meliputi terganggunya struktur enzim dan makromolekul lain,
kerusakan organel sel dan membran plasma, gangguan fotosintesis, respirasi
dan sintesis protein.
c. Ketidakseimbangan
hara
pada
tanaman
menyebabkan
terganggunya
penyerapan dan/atau transport hara ke tajuk menyebabkan defisiensi hara
(Evelin, dkk, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Menurut Phang, dkk (2008), tingginya konsentrasi garam menyebabkan
gangguan pada seluruh siklus hidup kedelai. Tingkat toleransi kedelai pada
berbagai
varietas
kedelai
bervariasi
menurut
tingkat
pertumbuhan.
Perkecambahan biji kedelai akan terhambat pada konsentrasi garam rendah.
Konsentrasi garam yang lebih tinggi secara nyata akan menurunkan persentase
perkecambahan. Pengaruh garam pada tahap awal dan penurunan persentase
perkecambahan lebih menonjol pada varietas yang sensitif dibandingkan varietas
toleran. Sifat-sifat agronomi kedelai sangat dipengaruhi oleh salinitas yang tinggi,
diantaranya :
1. Pengurangan tinggi tanaman, ukuran daun, biomassa, jumlah ruas, jumlah
cabang, jumlah polong, bobot tanaman dan bobot 100 biji
2. Penurunan kualitas biji
3. Penurunan kandungan protein biji
4. Menurunkan kandungan minyak pada biji kedelai
5. Nodulasi kedelai
6. Mengurangi efisiensi fiksasi nitrogen
7. Menurunkan jumlah dan bobot bintil akar
Asam Askorbat (Vitamin C)
Asam
askorbat
antioksidan yang
merupakan
atau
secara
vitamin
alami
C
terdapat
merupakan
salah
satu
pada
tumbuhan.
bentuk
Askorbat
senyawa metabolit utama pada tumbuhan yang memiliki fungsi
sebagai antioksidan, yang melindungi tanaman dari
dihasilkan dari metabolisme aerobik,
kerusakan oksidatif yang
fotosintesis dan berbagai polutan.
Askorbat juga merupakan kofaktor untuk
beberapa
enzim
hidroksilase
Universitas Sumatera Utara
(misalnya
prolyl
hidroksilase)
dan violaxanthin de-epoxidase. Askorbat
berada di dinding sel di mana ia adalah baris pertama pertahanan terhadap ozon
(Smirnoff, 1996).
Struktur kimia vitamin C terdiri atas rantai 6 atom karbon yang
keberadaannya tidak stabil karena mudah bereaksi dengan oksigen di udara
menjadi asam dehidroaskorbat. Vitamin C stabil keadaannya jika berupa Kristal
(murni) (Kusnawidjaja, 1987).
Vitamin adalah senyawa-senyawa organik tertentu yang diperlukan dalam
jumlah kecil dalam tubuh tetapi esensial untuk reaksi metabolisme dalam sel,
penting untuk melangsungkan pertumbuhan normal, serta memelihara kesehatan.
Vitamin C (asam askorbat) merupakan vitamin yang dapat disintesis oleh
tumbuhan tetapi tidak dapat disintesis oleh manusia, kera, dan sebagian mamalia
lainnya (Poedjiadi, 1994).
Winarno (1992), vitamin C merupakan vitamin yang paling mudah rusak,
sangat larut dalam air, serta mudah teroksidasi. Proses oksidasi tersebut dipercepat
oleh panas, sinar, alkali, enzim, oksidator, serta oleh katalisis tembaga dan besi.
Oksidasi akan terhambat bila vitamin C dibiarkan dalam keadaan asam atau pada
suhu rendah. Asam askorbat merupakan salah satu senyawa yang penting dalam
proses selular termasuk pembelahan dan pembesaran sel serta dalam
mengaktifkan aktivitas metabolisme ketika proses perkecambahan dimulai.
Menetralisir racun, melindungi sel dari senyawa oksigen reaktif dan radikal bebas
serta mencegah kematian sel (Conklin dan Barth, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 1 : Struktur kimia asam askorbat
Peranan Asam Askorbat Pada Tanaman
Aktivitas antioksidan asam askorbat dikaitkan dengan ketahanan tanaman
terhadap stres oksidatif. Kemudian tingkat endogen asam askorbat menjadi sangat
penting dalam regulasi perkembangan penuaan. Dapat disimpulkan bahwa
tanaman yang disemprotkan asam askorbat dapat menunda penuaan daun dengan
sistem peroksida / fenolik / askorbat yang terlibat dalam pengurangan ROS yang
dihasilkan selama penuaan daun (Farouk, 2011). Fungsi lain askorbat adalah
dalam metabolisme besi dengan mempertahankan besi pada tingkat reduksi
askorbat
sehingga memicu penyerapan besi. Selain itu askorbat juga
memobilisasi besi dari deposit feritin (Drevan, 2011).
Menurut Abd El-Aziz, dkk (2006) menyatakan bahwa salinitas memiliki
efek merugikan pada berbagai parameter pertumbuhan (panjang batang, diameter
batang, panjang akar, jumlah daun, luas daun dan bobot basah dan kering
tanaman. Sebaliknya, semua parameter pertumbuhan sebelumnya dan kandungan
kimia kecuali persentase dan penyerapan Na, cenderung meningkat dengan
meningkatkan konsentrasi asam askorbat sampai 400 ppm dibandingkan dengan
yang tidak diberi perlakuan. Hal ini bisa direkomendasikan untuk menyemprot
tanaman yang ditanam pada daerah irigasi dengan air garam, dengan asam
askorbat untuk mengatasi efek destruktif salinitas. Tanaman yang tercekam
Universitas Sumatera Utara
salinitas juga mengalami stres oksidatif yang mengakibatkan terhambatnya proses
fotosintesis seperti transport elektron (Greenway dan Munns, 1980).
Penelitian pendahuluan untuk menseleksi varietas kedelai toleran salin
telah dilakukan di lahan salin Desa Percut. Diperoleh 5 varietas yang mampu
beradaptasi yaitu Grobogan, Anjasmoro, Bromo, Cikuray, dan Detam 2 namun
produksinya sangat rendah. Diantara 5 varietas tersebut 3 varietas yaitu Grobogan,
cikurai, dan Detam 2 dapat menghasilkan polong berbiji, varietas Anjasmoro dan
Bromo hanya menghasilkan polong. Untuk memperbaiki potensi produksi secara
genetis dilakukan melalui seleksi adaptasi bertahap. Pada penelitian sebelumnya
(tetua) diperoleh bahwa varietas Grobogan dapat tumbuh dan berproduksi lebih
baik pada kondisi salin dibandingkan dengan Detam 2 dengan batas seleksi
minimum varietas Grobogan (2.82) lebih besar daripada varietas Detam 2 (0.92).
Dan bobot 100 biji varietas Grobogan 17.48 lebih tinggi dari varietas Detam 2
yaitu 9.09 (Silvia, 2011).
Pada penelitian sebelumnya (generasi F1) diperoleh bahwa varietas
Grobogan dapat tumbuh dan berproduksi baik pada tanah salin dengan batas
seleksi minimum varietas Grobogan 10% (0.457) (Siahaan, 2011). Pada Generasi
F2 terjadi peningkatan produksi dimana hasil seleksi yang dilakukan terhadap
kriteria produksi biji/tanaman dengan batas seleksi minimum varietas Grobogan
10% yaitu 9.51 g dan batas seleksi maksimum 19.256 g (Wahyudi, 2012).
Hasil penelitian Sitinjak (2012) menyatakan bahwa pemberian asam
askorbat akan meningkatkan produksi. Produksi yang cenderung lebih tinggi
didapat dengan pemberian asam askorbat dengan dosis maksimum 503 ppm.
Universitas Sumatera Utara
Fungi Mikoriza Arbuskular
Secara umum dinyatakan pertumbuhan tanaman yang bermikoriza lebih
baik dari tanaman tanpa mikoriza (Mosse, 1981). Walaupun demikian setiap
spesies FMA mempunyai kemampuan berbeda dalam meningkatkan penyerapan
dan pertumbuhan tanaman. Kemampuan FMA dalam meningkatkan pertumbuhan
tanaman pada kondisi kurang menguntungkan disebut keefektifan. Ada beberapa
faktor yang berhubungan dengan keefektifan suatu spesies FMA yaitu :
kemampuan FMA untuk membentuk hifa yang ekstensif
hifa yang baik di dalam tanah, kemampuan
FMA
dan penyebaran
untuk
membentuk
infeksi yang ekstensif pada seluruh sistem perakaran yang berkembang dari
suatu tanaman, kemampuan hifa FMA untuk menyerap fosfor dari larutan
tanah dan umur dari mekanisme transpor sepanjang hifa ke dalam akar tanaman
(Abbot dan Robson, 1984).
Perkembangan suatu infeksi mikoriza dimulai dengan pembentukan
apresorium pada permukaan akar oleh hifa eksternal yang berasal dari spora
mikoriza dalam tanah. Hifa dari apresorium menembus sel-sel epidermis dan
menjalar di antara sel atau dalam sel sepanjang akar korteks. Akar bermikoriza
membentuk jaringan hifa luar (eksternal) yang lepas, yang merupakan kelanjutan
dari hifa dalam (internal) menjalar ke dalam tanah..Hifa yang berada di dalam
jaringan akar tanaman yang terinfeksi mikoriza terdiri atas hifa yang tidak
bercabang yang terletak di ruangan antara sel.
Selain itu terdapat pula hifa
intraseluler yang membengkok menjadi bulat atau bulat memanjang yang disebut
vesikel (Anas, 1992).
Universitas Sumatera Utara
Mikoriza telah diketahui meningkatkan kemampuan tanaman inang
dengan meningkatnya pertumbuhan dan biomassa. Beberapa peneliti melaporkan
bahwa tanaman yang diinokulasi FMA tumbuh lebih baik daripada tanaman yang
tidak diinokulasi pada kondisi salin (Zuccarini and Okurowska, 2008).
Universitas Sumatera Utara