4 BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mucuna bracteata
2.1.1 Botani
Mucuna bracteata adalah jenis kacangan penutup tanah yang berasal dari Dataran Tinggi Kelara India Selatan. Menurut Germplasm Resources Imfornation -Network Amerika (Harahap dkk, 2011), nama latin dari kacangan ini adalah Mucuna bracteata dengan klasifikasi sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Division : Spermatophyta Sub division : Angiospermae Class : Dicotyledoneae Ordo : Fabales
Famili : Fabaceae Sub famili : Faboideae Genus : Mucuna
Species : Mucuna bracteata
2.2.2 Morfologi a. Daun
Helaian daun tanaman Mucuna bracteata berbentuk oval, satu tangkai daun terdiri dari 3 helain anak daun (trifoliat), berwarna hijau, muncul disetiap ruas batang. Ukuran daun dewasa dapat mencapai 15x10 cm. Helaian daun akan menutup apabila suhu lingkungan tinggi (termonastik), sehingga sangat efisien dalam mengurangi penguapan di pennukaan daun tanaman.
5 b. Batang
Tumbuhan menjalar, merambat/membelit/memanjat, berwama hijau muda sampai hijau kecoklatan. Batang ini memiliki diameter 0,4-1,5 cm berbentuk bulat berbuku dengan panjang buku 25-34 cm, tidak berbulu, teksturnya cukup lunak, lentur, mengandung banyak serat dan berair. Berbeda dengan kacangan lainnya batang kacangan ini bila dipotong akan mengeluarkan banyak getah yang berwarna putih dan akan berabah menjadi cokelat setelah kering, dan noda getah ini sangat sukar untuk dibersihkan. Batang yang telah tua akan mengeluarkan bintil-bintil kecil berwarna putih yang bila bersinggungan dengan tanah akan berdiferensiasi menjadi akar baru (PPKS,2011).
Gambar 2.2. Batang Mucuna bracteata
c. Akar
Mucuna bracteata memiliki sistem perakaran tunggang sebagai mana kacangan lain, berwarna putih kecokelatan, tersebar di atas permukaan tanah dan dapat mencapai kedalaman 1 meter di bawah pennukaan tanah. Tanaman ini juga memiliki bintil akar yang menandakan adanya simbiosis mutualisme antara tanaman dengan bakteri rhizobium sehingga dapat memfiksasi nitrogen bebas menjadi nitrogen yang tersedia bagi tanaman. Bintil akar ini berwama merah muda segar dan relatif sangat banyak, berbentuk bulat dan berukuran diameter sangat bervariasi antara 0,2-2.0 cm. Pada nodul dewasa terdapat kandungan leghaemoglobbin yang
6
mengindikasikan terdapat sistem fiksasi N2 udara oleh bakteri Rhizobium. Laju pertumbuhan akar cukup tinggi, sehingga pada umur di atas 3 tahun akar utamanya dapat mencapai panjang 3 m.
Gambar 2.3.Akar Mucuna bracteata
d. Bunga
Bunga berbentuk tandan menyerupai rangkaian bunga anggur dengan panjang 20-35 cm, terdiri dari tangkai bunga 15-20 tangkai dengan 3 buah bunga setiap tangkainya. Bunga Monoceus ini berwarna biru terong, dengan bau yang sangat menyengat untuk menarik perhatian kumbang penyerbuk.
e. Buah dan biji
Dalam satu rangkain bunga yang berhasil menjadi polong sebanyak 4-15 polong, tergantung dari umur tanaman dan lingkungan setempat termasuk perubahan musim. Polong - polong ini di selimuti oleh bulu- bulu halus berwarna merah keemasan yang berubah warna menjadi hitam ketika matang, bulu-bulu ini juga dapat menimbulkan alergi dan iritasi ringan pada kulit. Polong yang berbulu ini memiliki 2-4 biji untuk setiap polongnya. Biji berwarna coklat tua sampai hitam mengkilap, dari 1 kg polong basah dapat menghasilkan 250 g biji kering dengan berat 45 biji kering/100 gram. Dari mulai munculnya bunga sampai polong siap dipanen dibutuhkan waktu sekitar 50-60 hari.
7 2.2 Syarat tumbuh
2.2.1 Iklim
Dalam merupakan salah satu faktor utama yang mempengarui pertumbuhan dan produksi kacangan, namun setiap jenis kacangan juga memiliki respons yang berbeda-beda terhadap faktor iklim tersebut termasuk Mucuna bracteata. Oleh sebab itu pemilihan lokasi untuk penanaman kacangan ini terutama dengan tujuan untuk memproduksi biji harus sesuai dengan kondisi lingkungan yang dikehendaki oleh kacangan itu sendiri. Berikut merupakan komponen-komponen iklim yang dikehendaki oleh kacangan Mucuna bracteata.
a. Ketinggian Tempat
Secara umum Mucuna bracteata dapat tumbuh dengan subur di semua tingkat ketinggian, baik dataran rendah maupun dataran tinggi. Namun untuk dapat memasuki fase generatif yang sempurna Mucuna bracteata membutuhkan daerah dengan ketinggian >1.000 meter dpi. Dengan demikian ketinggian tempat merupakan kunci utama untuk sampai mendapatkan biji Mucuna bracteata, karena jika di tanam di dataran rendah <1.000 meter dpi tanaman akan tumbuh dengan jagur namun tidak dapat menghasilkan bunga. Kethiggian tempat juga mempengaruhi unsur-unsur ildim lain seperti temperatur, curah hujan, dan kelembaban.
b. Temperatur
Keadaan temperatur harian suatu daerah sangat menentukan jenis tanaman yang dapat tumbuh di atasnya. Ada tanaman yang menghendaki temperatur tinggi namun tidak sedikit juga tanaman menghendaki suhu rendah untuk pertumbuhannya Mucuna bracteata merupakan salah satu jenis tanaman yang dapat tumbuh di daerah temperatur tinggi maupun rendah, namun untuk berbunga Mucuna bracteata menghendaki temperatur harian minimum 12°C dan maksimum 23°C. Jika suhu minimum di atas 18°C maka dapat mencegah atau memperlambat proses
8
pembungaan, hal inilah yang menyebabkan kacangan Mucuna bracteata yang di tanaman di dataran rendah tidak pernah menghasilkan bunga.
c. Curah Hujan
Air merupakan suatu unsur yang menentukan pertumbuhan dan perkembangan tanaman mulai dari perkecambahan sampai tanaman berproduksi. Namun agar proses pembentukan polong tidak terganggu sebaiknya Mucuna bracteata ditanam di lokasi yang cukup hujan 1000-2500 m/m/tahun, dan 3-10 hari hujan/bulan.
d. Kelembaban
Mucuna bracteata menghendaki areal yang tinggi dari permukaan laut untuk dapat memasuki fase generatif, dan umumnya semakin tinggi suatu tempat maka kelembaban udaranya juga semakin tinggi yang disebabkan oleh tingginya curah hujan terutama untuk daerah tropis seperti dataran tinggi Sumatera Utara, Walaupun begitu Mucuna bracteata tidak menyukai kelembaban udara yang terlalu tinggi. Jika kelembaban udara terlalu tinggi, maka bunga-bunga yang telah terbentuk akan busuk, layu dan kering. Kelembaban udara yang dikehendaki oleh kacangan ini ialah <80%.
e. Lama Penyinaran Matahari
Kacangan penutup tanah ini termasuk ke dalam tanaman berhari pendek dan hanya membutuhkan 6-7 jam penyinaran matahari penuh untuk setiap harinya. Jika ditanam di daerah panas dengan penyinaran matahari panjang maka Mucuna bracteata akan merundukan daun dan batangnya untuk mengurangi penguapan yang umumnya terjadi tepat di siang hari. Walaupun begitu dari pengamatan yang dilakukan di tiga lokasi penelitian PPKS dapat disimpulkan bahwa kacangan Mucuna bracteata dapat beradaptasi dengan baik untuk daerah tropis seperti Indonesia, (Imam, dkk. 2008).
9 2.2.2 Tanah
Pada umumnya Mucuna bracteata dapat tumbuh baik pada semua tekstur tanah, yaitu tanah liat, liat berpasir, lempung berpasir atau tanah pasir. Tanaman ini juga dapat tumbuh pada kisaran pH yang cukup luas yaitu antara 4,5 — 6,5. Pertumbuhan Mucuna bracteata akan lebih baik, jika ditanam di tanah yang kaya bahan organik, gembur, dapat menyimpan air, dan tidak tergenang air. Pertumbuhan vegetatif akan sedikit jika Mucuna bracteata ditanam di areal yang tergenang air. (Imam, dkk. 2008).
2.3 Pemanfaatan M.bracteata Sebagai Kacangan Penutup Tanah
Pembanguan Legumme Cover Crops (LCC) atau kacangan penutup tanah pada perkebunan dilakukan untuk menanggulangi erosi permukaan tanah dan pencucian hara tanah, memperkaya hara N tanah, memperbaiki struktur tanah, dan menekan pertumbuhan gulma. Kacangan penutup tanah yang di tanam pada perkebunan umumnya merupakan campuran antara tiga jenis kacangan utama, yaitu Calopogonium mucunoides, pueraria phaseoloides dan Centrosema pubescens. Penutup tanah ini umumnya tidak mampu bersaing dengan gulma tanpa adanya bantuan berupa pengendalian guhna secara manual ataupun khemis utamanya pada tahun pertama penanaman. Selain itu dengan semakin bertambahnya umur tanaman, kacangan tersebut tidak tahan naungan sehingga populasinya semakin berkurang sehingga daya tutup terhadap permukaan tanah akan semakin berkurang.
Menurut Sebayang, E.S. Sutarta, dan I.Y. Harahap (2004) Mucuna bracteata merupakan kacangan penutup tanah yang dinilai relative lebih mampu menekan pertumbuhan gulma pesaing disamping memiliki keunggulan lainnya yaitu:
a. Pertumbuhan yang cepat dan menghasilkan biomasa yang tinggi b. Mudah ditanam dengan hiput yang rendah
c. Tidak disukai ternak karena daunnya mengandung kadar fenol yang tinggi
d. Toleran terhadap serangan hama dan penyakit
e. Memiliki perakaran yang dalam, sehingga dapat memperbaiki sifat fisik tanah.
10
f. Menghasilkan serasah yang tinggi sebagai humus yang terurai lambat sehingga menambah kesuburan tanah
g. Mengurangi laju erosi tanah
h. Serta sebagai leguminosa yang dapat menambat N bebas dari udara
Gambar 2.4. Pemanfaatan Mucuna bracteata di lapangan
2.3.1 Penambah Bahan Organic Bagi Tanah
Mucuna bracteata saat ini sangat popular sebagai kacangan penutup tanah di perkebunan kalapa sawit tanah air. Kandungan bahan organiknya lebih tinggi dibandingkan kacangan penutup tanah lainnya, seperti hasil penelitian yang dilaporkan oleh Mattew (1998), dimana penanaman Mucuna bracteata mampu menyumbang serasah basah hingga 5.238,71 ton/ha, jauh lebih tinggi dibanding sumbangan serasah oleh LCC konvensional yang hanya mencapai 4,41 ton/ha.
Tabel 2.1. Produksi humus Mucuna bracteata dibandingkan dengan LCC Konvensional
Perlakuan Berat basah / (gram)
Berat kering (gram)
Berat basah (ton/ha )
M. bracteata lahan datar 1380,69 130,87 5,23
M. bracteata lahan teras 1173,66 217,81 8,71
LCC konvensional lahan datar 738,56 110,26 4,41
Sumber: Matthew (1998)
Serasah ini bila melapuk akan memberikan manfaat yang positif tehadap tanah yang akhirnya berpengaruh pada pertumbuhan kelapa sawit. Hasil penelitian Subronto dan Harahap (2002) menunjukkan terjadinya penambahan unsur hara dalam tanah seperti kandungan karbon, total P, K
11
tertukar dan KTK dalam tanah yang ditumbuhi Mucuna bracteata meningkat sangat tajam dibandingkan dengan lahan yang ditumbuhi gulma maupun kacangan konvensional.
Tabel 2.2 Kandungan Hara Yang Dihasilkan Oleh Mucuna Bracteata Dibandingkan Dengan LCC Konvensional.
Kandungan Hara LCC (kg/ha/tahun) M. bracteata (kg/ha/tahun Persentase MB vs LCC (%) N 163 522 320 P 8 23 287 K 93 193 207 Mg 13 28 215 Ca 45 85 189
Total N% dalam hijauan 1,85 2,08 12,43
C/N dalam hijauan 18,74 16,5 -11,95
Total N% dalam serasah 1,93 2,36 22,28
C/N dalam serasah 17,88 13,78 -22,93
Total N% dalam tanah 0-30 cm 0,19 0,23 21
C/N dalam tanah 0-30 cm 9,11 5,17 -43,3
Sumber: Subronto dan Harahap (2002).
2.3.2 Pengendalian gulma
Hampir seluruh gulma utama yang tumbuh di lingkungan pertanaman perkebunan dapat dikendalikan oleh kacangan Mucuna bracteata. Gulma-gulma tersebut diantaranya adalah Mikania micrantha, Asystasia intrusa,
Ageratum conyzoides, Chromolaena odorata, Clidemia hirta,
Crassochephalum crepidioides, Stachytarpeta indica, Ipomea pescapri dari golongan gulma berdaun lebar, sedangkan dari golongan gulma berdaun sempit adalah Imperata cylindrica, Ottochloa nodosa, Saccharum spontaneum, Setaria barbata, Cyperus rotundus, Cyperus brevifolius, Paspalum conjugatum, Paspalum scrobiculatium, Digitaria sanguinalis, dan lain sebagainya.
Pengendalian gulma di atas akan lebih efektif jika kacangan Mucuna bracteata ditanam pada musim hujan untuk mengurangi tingkat cekaman air yang dapat menimbulkan kematian. Adapun populasi efektif untuk perkebunan kelapa sawit adalah 300 - 400 bibit/ha. Semakin tinggi populasi
12
Mucuna bracteata maka sonakin cepat ia menutupi semua areal yang terbuka dan semakin efektif pulalah pengendalian semua guhna yang disebutkan di atas.
Hasil penelitian yang dilakukan oleh Harahap, dkk. (2010) di kebun Marihat PT Perkebunan Nusantara IV menunjukkan kegagalan kacangan penutup tanah konvensional untuk mengendalikan guhna tanpa adanya perawatan yang intensif, sementara areal yang ditanami Mucuna bracteata bebas dari gulma.
2.3.3 Bintil Akar Yang Mampu Memfiksasi N bebas
Selain hal diatas kacangan Mucuna bracteata juga memiliki bintil akar yang dapat memfiksasi N bebas di udara menjadi N dalam bentuk ion yang tersedia bagi tanaman. Dengan demikian jumlah ion N yang di kandung tanah juga meningkat sehingga dapat diserap oleh tanaman.
Secara umum jumlah unsur hara yang dikandung oleh tanah akibat penanaman Mucuna bracteata di perkebunan kelapa sawit dan karet akan bertambah baik dari sumbangan biomassa dalam bentuk serasah maupun fiksasi N bebas menjadi N tersedia bagi tanaman.
2.4 Bakteri Rhizobium Sp
2.4.1 Penambatan Nitrogen oleh Rhizobium
Nitrogen merupakan unsur hara makro esensial, menyusun sekitar 1,5% bobot tanaman dan berfungsi terutama dalam pembentukan protein. Kurang lebih 80% dari udara di atmosfer adalah gas nitrogen (N). Namun N tidak dapat digunakan secara langsung oleh sebagian besar organisme.
Kebanyakan organisme menggunakan nitrogen dalam bentuk NH sebagai penyusun asam amino, protein, dan asam nukleat Fiksasi nitrogen merupakan proses yang mengubah N2 menjadi NH4 yang kemudian akan digunakan
13
Mikroba yang fungsi utamanya sebagai penyedia unsur nitrogen melalui penambatan nitrogen atmosfer dapat dibedakan ke dalam dua kelompok yaitu mikroba yang hidup bebas (free-living microbes) artinya bekerja secara non-simbiotik atau tidak memiliki asosiasi spesifik dengan tanaman tertentu, dan mikroba yang melakukan hubungan simbiotik dengan tanaman tertentu (Yuwono,2006). Salah satu contoh yang saat ini sudah banyak diteliti adalah hubungan simbiotik Rhizobium dengan tanaman legum.
Rhizobium merupakan bakteri yang bersimbiosis secara mutualis dengan tamanan Leguminosae (Imas et al, 1999). Bakteri ini gram negatif, bersifat aerob, tidak membentuk spora, berbentuk batang dengan ukuran panjang 1,2 – 3,0 mm x lebar 0,5-0,9 mm, berflagella dengan susunan hipotris atau peritris dan termasuk familia Rhizobiaceae (Jordan,1994 cit. Gunalan et al., 1994). Bakteri ini banyak terdapat di daerah perakaran (rizosfer) tanaman legum dan membentuk hubungan simbiotik dengan inang khusus (Yuwono, 2006).
Rhizobium merapakan simbion fakultatif, dapat hidup sebagai komponen normal dari mikroflora tanah dalam keadaan tidak ada tanaman inang, tetapi tetap hidup bebas sebagai heterotrof tergantung kehadiran akar tanaman inang. Populasi Rhizobium pada rhizosfer tanaman legum biasa mencapai 10 sel/gram atau lebih. Di tanah, bakteri ini hidup bebas dan motil, memperoleh nutrisi dari sisa organisme yang telah mati. Rhizobium yang hidup bebas tidak dapat memfiksasi nitrogen dan punya bentuk yang berbeda dari bakteri lain yang ditemukan pada bintil akar tanaman.
Rhizobium yang efektif pada bintil akar mampu memenuhi seluruh atau sebagian kebutuhan N bagi tanaman. Berdasarkan kemampuan tersebut Rhizobium memiliki andil yang cukup besar dalam peningkatan produktivitas pertanian terutama kacang-kacangan (Rao, 1994). Dalam jaringan bintil akar bakteri tersebut memfiksasi nitrogen dan mengubahnya menjadi ammonium
14
yang selanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman. Hal ini menyebabkan kondisi pertumbuhan tanaman berbintil akar lebih baik dibandingkan tanpa bintil akar.
2.4.2 Spesifisitas Nodulasi
Bakteri Rhizobium hanya dapat bersimbiosis dengan tumbuhan legum dengan menginfeksi akarnya dan membentuk bintil akar di dalamnya (Rao, 2010). Dalam banyak kasus pemberian inokulan Rhizobium indigenous terkadang tidak efektif pada tanaman yang diperkenalkan. Prinsip pengelompokan inokulasi silang didasarkan pada kemampuan isolat Rhizobium untuk membentuk bintil akar pada genus terbatas dari spesies legum yang satu sama lain berkerabat dekat.
Semua Rhizobium yang dapat membentuk bintil akar pada perakaran tipe legum tertentu secara kolektif dimasukkan dalam satu spesies (Rao, 2010). Beberapa tingkat spesifisitas dalam nodulasi dan legum dapat disusun dalam beberapa kelompok, anggota dari salah satu grup biasanya membentuk nodul dengan legum yang diberikan tetapi kemampuannya untuk memfiksasi N adalah suatu fungsi dari keduanya yaitu tanaman inang dan bakteri itu sendiri.
Tidak semua jenis tanaman kacangan yang diuji sejauh ini telah membentuk nodul, kira-kira sekitar 10% dari jenisnya telah diperiksa. Genus Rhizobium yang termasuk famili Rhizobiaceae terdiri dari beberapa spesies legum tapi tidak dengan yang lain. R. leguminosarum misalnya, mampu membentuk nodul yang efektif pada akar Pisum sativum, Vicia dan Lithyrus, tapi tidak pada Trifolium, Medicago sativa dan banyak legum lainnya. R.trifolii membentuk nodul pada berbagai jenis clover tapi tidak pada Pisum sativum, bean dan lainnya Kelompok dari jenis tanaman yang berbeda yang mungkin nodul dengan jenis Rhizobium yang sama disebut cross-inoculation groups (Rao, 2010).
15
Tabel 2.3. Beberapa spesies Rhizobium dan tanaman simbiosisnya (Rao, 2010):
Rhizobium spp. Kelompok inokulasi silang
Tipe legum
K legiamnasonim Kelompok ercis Pisum, Vicia, Lens
R. phaseoli Kelompok kacang Phaseolus
R. trifolii Kelompok semanggi Trifolium
R. melioti Kelompok alfalfa Medicago,Melilotus,
bTrigonella
R. lupini Kelompok lupini Lupinus. Ornithopus
R. japanicum Kelompok kedelai Glycine
Rhizobium sp. Kelompok cowpea Vigna, Arachis
2.4.3 Mekanisme Pembentukan Bintil Akar
Simbiosis Rhizobium dengan tanaman legum dicirikan oleh pembentukan bintil akar pada tanaman inang. Pembentukan bintil akar diawali dengan sekresi produk metabolisme tanaman ke daerah perakaran (nod factors) yang menstimulasi pertumbuhan bakteri, berupa liposakarida. Eksudat akar yang dihasilkan tanaman legum tersebut memberikan efek yang menguntungkan untuk pembelahan Rhizobium di tanah (Yuwono, 2006).
Nodulasi dan fiksasi nitrogen tergantung pada kerjasama dari faktor-faktor yang berbeda yaitu kehadiran strain Rhizobium yang efektif pada sel akar, peningkatan jumlah sel Rhizobium di rizosfer, infeksi akar oleh bakteri, pertumbuhan, dan aktivitas Rhizobium itu sendiri (Rao, 1994).
Pelekatan Rhizobium pada rambut akar juga dapat terjadi karena pada permukaan sel Rhizobium terdapat suatu protein pelekat yang disebut rikodesin. Senyawa ini adalah suatu protein pengikat kalsium yang berfungsi dalam pengikatan kompleks kalsium pada permukaan rambut akar (Yuwono, 2006).
16
Menurut Yuwono (2006), secara umum pembentukan bintil akar pada tanaman legum terjadi melalui beberapa tahapan:
1. Pengenalan pasangan sesuai antara tanaman dengan bakteri yang diikuti oleh pelekatan bakteri Rhizobium pada permukaan rambut akar tanaman. 2. Invasi rambut akar oleh bakteri melalui pembentukan benang-benang
infeksi (infection thread).
3. Perjalanan bakteri ke akar utama melalui benang-benang infeksi.
4. Pembentukan sel-sel bakteri yang mengalami deformasi, yang disebut sebagai bakteroid, di dalam sel akar tanaman.
5. Pembelahan sel tanaman dan bakteri sehingga terbentuk bintil akar.
Tahap pembentukan nodul dirangkum pada tabel 2.4. Tabel 2.4. Tahap Pembentukan Nodul
0 1-2 3-4 5 7-9 12-18 20-23 28-47 50-60
Bakteri nodul menginfeksi sel rambut akar atau sel epidermis Benang infeksi mencapai dasar sel epidermis dan memasuki korteks Suatu massa kecil sel-sel bakteri dan sel-sel akar
Pembelahan pesat pada sel-sel bakteri dan sel-sel akar Nodul mulai terbentuk
Pertumbuhan jaringan nodul, jaringan bakteroid berwarna merah muda Mulai terjadi fiksasi nitrogen
Sebagian besar pembelahan sel bakteri dan sel akar berhenti, tetapi terjadi pembesaran jaringan nodul karena pembesaran seL Periode aktif fiksasi nitrogen.
Nodul mencapai besar maksimum, fiksasi nitrogen berlanjut hingga awal pelapukan nodul
Pelapukan nodul Sumber: Yuwono, 2006
2.4.4 Mekanisme Penambatan Nitrogen pada Bintil Akar
Peran utama Rhizobium adalah memfiksasi nitrogen dengan adanya aktivitas nitrogenase. Tinggi rendahnya aktivitas nitrogenase menentukan banyak sedikitnya pasokan ammonium yang diberikan Rhizobium kepada tanaman. Aktivitas nitrogenase Rhizobium ditentukan oleh 2 jenis enzim yaitu enzim dinitrogenase reduktase dan dinitrogenase. Dinitrogenase reduktase dengan kofaktor protein Fe berperan sebagai penerima elektron untuk selanjutnya diteruskan ke protein MoFe, sedangkan enzim dinitrogenase yang memiliki protein MoFe berperan dalam pengikatan N (Rao, 2010). Yuwono (2006)
17
menyederhanakan reaksi penambatan nitrogen pada bintil akar legum dalam persamaan sebagai berikut:
Menurut Rao (2010), kemampuan Rhizobium dalam menambat nitrogen dari udara dipengaruhi oleh besarnya bintil akar dan jumlah bintil akar. Semakin besar bintil akar atau semakin banyak bintil akar yang terbentuk, semakin besar nitrogen yang ditambat. Semakin aktif nitrogenase semakin banyak pasokan nitrogen bagi tanaman, sehingga dapat memperbaiki pertumbuhan tanaman. Jumlah N yang dapat difiksasi oleh tanaman legum sangat bervariasi, tergantung pada jenis tanaman legum, kultivar, jenis bakteri dan tempat tumbuh bakteri tersebut dan terutama pH tanah (Yuwono, 2006).
Efisiensi dan efektivitas dari suatu strain Rhizobium pada bintil akar dapat diamati dari warna kemerahan yang tampak pada bintil akar. Pigmen merah ini disebut Leghaemoglobin (LHb), dijumpai pada bintil akar antara bakteroid dan selubung membran yang mengelilinginya Jumlah LHb dalam bintil akar memiliki hubungan langsung dengan jumlah nitrogen yang difiksasi (Rahmawati, 2006). Pada bintil akar yang sudah tua, aktivitas nitrogenasenya sudah berkurang karena kehilangan bakteroid. Keadaan ini biasanya ditandai oleh warna bintil yang berwarna kuning sampai coklat, menandakan dimulainya proses. Leghaemoglobin hanya ditemukan pada bintil akar yang sehat, sedangkan tanaman yang tidak sehat mempunyai bintil akar berwarna putih karena tidak mempunyai LHb sehingga penambatan nitrogen tidak dapat terjadi pada bintil akar tersebut (Yuwono, 2006).
Penambatan nitrogen sangat peka terhadap keberadaan oksigen. Oksigen pada konsentrasi di atas 0,5 atm dapat menghambat penambatan nitrogen akibat penonaktifan kompleks enzim nitrogenase. Penelitian menunjukkan bahwa membran bakteroid pada bintil akar berperan dalam memisahkan bakteroid dari sistem penyangga oksigen. LHb berfungsi mengatur konsentrasi oksigen
18
karena bakteroid bersifat aerobik. Dalam hal ini LHb berfungsi sebagai fasilitator pengambilan oksigen oleh enzim oksidase terminal dan meningkatkan produksi ATP untuk aktivitas nitrogenase, sekaligus berperan dalam menciptakan suasana anaerob di sekitar nitrogenase dengan cara bergabung dengan oksigen membentuk oksileghaemoglobin (OLHb), sehingga oksigen menjadi tersedia di permukaan membran sel bakteri dan menyediakan ATP untuk penambatan nitrogen tetapi sekaligus melindungi kompleks enzim nitrogenase dari pengaruh oksigen. Konsentrasi LHb dapat digunakan untuk memperkirakan efisiensi bintil akar dalam penambatan nitrogen (Yuwono, 2006).
Hampir seluruh nitrogen yang difiksasi secara langsung ditransfer ke tanaman. Nitrogen yang dihasilkan sebagian kecil dilepaskan ke tanah dan dimanfaatkan oleh tanaman non-legum. Bagaimanapun nitrogen pada akhirnya akan dikembalikan ke tanah untuk tanaman tetangga ketika vegetasi legum tersebut mati dan terdekomposisi.
Rhizobium yang berasosiasi dengan tanaman legum mampu memfiksasi nitrogen 100-300 kg/hektar dalam suatu musim tanam dan meninggalkan sejumlah nitrogen untuk tanaman berikutnya. Rhizobium mampu mencukupi 80% kebutuhan nitrogen tanaman legum dan meningkatkan produksi antara 10-25%. Tanggapan tanaman untuk memfiksasi nitrogen dari udara tergantung pada koodisi medium tumbuh dan efektivitas populasi asli (Rahmawati, 2006).
2.5 Rhizobium Pada Tanaman Kacang Hijau
2.5.1 Sistmatika Kacang Hijau (Paseolus radiatus L)
Kacang hijau adalah sejenis tanaman budidaya dan palawija yang dikenal luas di daerah tropika. Tumbuhan yang temasuk suku polong-polongan(fabaceae) ini memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari sebagai sumber bahan pangan protein nabati tinggi. Kacang hijau di Indonesia menempati
19
urutan ketiga terpenting sebagai sumber tanaman pangan legum, setelah kedelai dan kacang tanah.
Klasifikasi Tanaman Kacang Hijau sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Subkingdom : Tracheobionta Super Divisi : Spermatophyta Divisi : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Sub Kelas : Rosidae
Ordo : Fabales
Famili : Fabaceae Genus : Phaseolus
Spesies : Phaseolus radiatus L.
Ridho et al., (1998). Menjelaskan 73 pemberian inokulasi Rhizobium yang berperan dalam merangsang terbentuknya nodul, nodul membantu penyediaan unsur N dan unsur ini memicu pembentukan protein dan protoplasma serta klorofil yang pada akhirnya mampu membantu proses pembentukan polong.
Selain itu formula pupuk yang diberikan pada saat tanam dan saat berbunga membantu pertumbuhan pada saat vegetatif dan fase generatif (pembentukan polong isi dan pembentukan biji), karena Rhizobium dapat mengikat nitrogen yang berfungsi sebagai penyusun protoplasma, molekul klorofil, asam nukleat dan asam amino penyusun protein (Ashari, 2006).
Berat kering biji yang dihasilkan dari setiap perlakuan memiliki efektifitas yang sama, ini membuktikan bahwa rhizobium mampu menangkap N2 bebas dan menyediakannya bagi kebutuhan tanaman. Hal ini sesuai dengan Sutanto (2002) koloni bakteri Rhizobium bersimbiosis dengan akar tanaman legum membentuk nodul yang berperan dalam penangkaan nitrogen. Rhizobium mampu mencukupi 80 % kebutuhan nitrogen tanaman legum dalam meningkatkan produksi antara 10 – 25 %. Sehingga keberadaan pupuk kimia dapat digantikan dengan pupuk hayati multi – isolat Rhizobium toleran masam
20
Kacang hijau merupakan bahan pangan sumber gizi masyarakat Indonesia. Bubur kacang hijau merupakan salah satu resep menu pokok dalam usaha peningkatan gizi dari usia balita sampai dewasa.
Pembudidayaan tanaman kacang hijau di Indonesia sudah cukup lama dikenal. Syarat tumbuh dari tanaman kacang hijau adalah pada ketinggian ± 500m diatas permukaan laut, tekstur tanah ringan, ph 5-8. Pada tanah dengan pH rendah masih perlu dilakukan pengaplikasian kapur 1-2 minggu sebelum tanam.
Kacang hijau termasuk family Leguminosae (kacang-kacangan) yang dapat bersimbiosis dengan bakteri rhizobium untuk penambahan nitrogen dari udara. Spesies yang paling efektif dalam pemanfaatan pada kacang hijau adalah rhizobium japonicum. Mekanisme penambatan nitrogen pada tanaman kacang hijau secara umum adalah sama dengan mekanisme pada tanaman legum lainnya.
2.5.3 Hasil Penambatan Nitrogen Tanaman Kacang Hijau.
Kemampuan pemanfaatan N oleh rhizobium dipengaruhi oleh kondisi tanah dan tanaman sebelumnya. Pada tanah yang belum pernah ditanami legum perlu dilakukan inokulasi bakteri sebagai salah satu contoh adalah legum sejumlah 10g yang dicampurkan pada benih, dibasahi sedikit dan dibiarkan 1-4 jam kemudian ditanam.
Menurut Winarso (2005), pemanfaatan mikroorganisme penambat N2 ini
akan mengurangi biaya produksi. Penambatan N2 di atmosfer oleh
mikroorganisme dapat membantu ketersediaan unsur bagi tanaman dan dapat meningkatkan efisiensi penggunaan N yang berasal dari pupuk buatan. Apabila keunggulan bakteri ini dapat dimanfaatkan dengan efisien, mampu mengurangi penggunaan pupuk N. Hasil simbiosis bakteri rhizobium mampu mencukupi 75% kebutuhan N pada tanaman.
