FIKSASI NITROGEN SIMBIOTIK P ADA KEDELAI VARlET AS ORBA DAN LOKON

FIKSASI

NITROGEN

SIMBIOTIK

P ADA

KEDELAI

VARlET AS

ORBA

DAN LOKON

Widjang H. Sisworo* , Havid Rasjid*, dan Elsje L. Sisworo*

ABSTRAK - ABSTRACT

FIKSASI NITROGEN SIMBIOTIK PADA KEDELAI VARIETAS ORBA DAN LOKON. Percobaan lapangan ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan kedelai varietas Orba dan Lokon mengikat N 2 udara. Hasil yang diperoleh menunjukkan varietas Orba dan Lokon memi-liki kemampuan mengikat N 2 udara yang berbeda. Orba dapat mengikat N 2 udara dua kali lebih banyak dan mempunyai daya basil yang lebih tinggi daripada Lokon. Nitrogen dalam tanaman kedelai diperoleh dari pupuk, fiksasi, dan tanah berturut-turut sebesar 5, 39, dan 56 persen dari seluruh kebutuhan tanaman.

SIMBIOTIC NITROGEN FIXATION BY ORBAANDLOKON VARIETIES OF SOYBEAN. A field experiment bas been conducted to study the ability of Orba and Lokon varieties of soyebean to fix atmospheric nitrogen. Results obtained showed that Orba and Lokon have different capabilities in fixing atmospheric N. Apparanedy Orba was able to fix more atmos-pheric N twice than compared with Lokon and produced a high'er yield. Nitrogen in plant was derived from fertili:,;er, from fixation, and from soil at the values of 5, 39, and 56 percent respectively from the total plant requirement.

PENDAHULUAN

Tanaman kedelai dikenal sangat sukar pengelolaannya dan hasilnya tidak dapat ditingkatkan dengan (mudah hanya dengan) perbaikan pemupukan saja, Kedelai menimbun protein dalam biji yang jauh lebih banyak dari tanaman sereal, sehingga selama pertumbuhannya kedelai memerlukan zat hara N yang lebih banyak. Menurut NELSON dan WEAVER (1) varietas kedelai yang sekarang banyak ditanam mampu menghasilkan biji sebanyak 3500 kg per hektar dan zat hara nitrogen yang dibutuh-kan lebih dari 300 kg N/ha. Walaupun dernikian, ISHIZUKA (2) berpendapat bahwa pemberian nitrogen dalam jumlah banyak untuk meningkatkan serapan N hanya dapat meningkatkan dengan nyata pertumbuhan vegetatif kedelai tanpa disertai oleh kenaikan basil biji. Hal ini diakibatkan oleh gugurnya bunga dan polong muda. Karena itu pemupukan N dalam budidaya kedelai hams kurang dari 40 kg N/ha.

Ta.karan pemupukan N yang dibutuhkan dalam budidaya kedelai lebih rendah (dibandingkan dari takaran pemupukan) yang dibutuhkan untuk tanaman sereal. Akan tetapi zat hara nitrogen yang diserap untuk perkembangan dan pertumbuhan kedelai jauh lebih banyak dari tanaman sereal. Hal ini dapat terjadi karena kedelai mampu mengikat N2 dari udara se~ra simbiotik. Dengan dernikian kebutuhan zat hara N kedelai diperoleh dari tiga sumber, yaitu dari tanah, pupuk, dan udara. Penelitian ini bertujuan mempelajari kontribusi masing-masing sumber N terse but terutama fiksasi, untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman kedelai.

TATA KERJA

Pereobaan dilakukan dilapangan, di Kebun Percobaan Balai PeMlitian Tanamn Pangan Sukamandi (5 m di atas laut) pada tanah aerie tropoquales yang memiliki eiri fisik dan kimia seperti tereantum dalam Tabel I. Empat perlakuan pereobaan diatur dalam raneangan acak kelompok dengan 6 ulangan sebagai berikut.

No. 1. 2. 3. 4. Sandi Perlakuan LIPO L2PO LIPI L2Pl Keterangan Kedelai varietas Orba tanpa pupuk P Kedelai varietas Lokon tanpa pupuk P Kedelai varietas Orba dipupuk 30 kg P/ha Kedelai varietas Lokon dipupuk 30 kg P/ha

Petak pereobaan untuk setiap perlakuan berukuran 8,4 m x 4,8 m terbagi menjadi subpetak isotop 15N (2,4 m x 4,8 m) dan subpetak hasil (6,0 x 4,8 m). Subpetak isotop terbagi dua petak kedelai berbintil akar dan tidak berbintilakar masing·masing berukuran 2,4 m x 2,4 m.

Tanaman standar yang digunakan untuk menentukan kandungan N tanaman dari fiksasi dengan teknik isotop menurut (3, 4, 5) adalah kedelai tidak berbintil varietas Chippewa. Bahan tanaman kedelai yang akan dipelajari kemampuannya mengikat N2 udara ialah varietas Orba dan Lokon. Serapan·N pupuk ditetapkan menurut (6) berdasarkan rumus :

Serapan N-pupuk (kg/ha)

% N-bdp x Serapan N-totaI (kg/ha)

di mana N-bdp merupakan kadar N dalam tanaman yang berasal dari pupuk. Kandungan N tanaman yang berasal dari fiksasi ditetapkan menurut (4) dengan rumus:

Kandungan N -fiksasi =

(kg/ha)

( 1 _ % ekses atom 15N dalam kedelai berbintil ) x % ekses atom 15N dalam kedelai tidak berbintil

Serapan N-total (kg N/ha)

Takaran pupuk nitrogen 20 kg N/ha diberikan pada saat tanam dengan eara diaduk rata dengan tanah lapisan atas. Tanaman pada sUbpetak 15N dipupuk dengan urea bertanda 15N yang mengandung 5,4% ekses atom, sedang subpetak hasil dipupuk dengan pupuk urea yang biasa diperdagangkan. Takaran pupuk P disesuaikan dengan perlakuan, yaitu 0 atau 30 kg P/ha. Pupuk K diberikan pada saat tanam seeara tebar dan diaduk dengan tanah dengan takaran 45 kg K20/ha. Jarak tanam antar baris dan dalam baris berturut·turut 40 dan 15 em.

RASIL DAN PEMBAHASAN

Data yang diperoleh dari percobaan ini menunjukkan bahwa kadar N tanaman yang berasal dari flksasi (N-bdflks) dipengaruhi oleh varietas kedelai di samping pemberian fosfor (Tabel 2). Hal ini berarti bahwa varietas Orba dan Lokon memiliki kemampuan mengikat N2udara yang berbeda-beda. Nitrogen dalam bagian tanam-an (biji dtanam-an stover, yaitu bagitanam-an ttanam-anamtanam-an ytanam-ang diptanam-anen kecuali biji) ytanam-ang berasal dari flksasi lebm tinggi atau.genderung lebm tinggi pada varietas Orba daripada Lokon (Tabel 3). Sumbangan flksasi N sebagai penyedia zat hara nitrogen bagi tanaman tidak mencapai setengah dari seluruh kebutuhan N kedelai. Hasil ini serupa dengan yang dikemukakan oleh ABRITON (1976), WEBER (1966), dan HAM

~!!.

(1966) dalam NELSON dan WEAVER (1) yang dalam penelitiannya menggu-nakan teknik N-difference method, yaitu teknik pengukuran ftksasi N yang di-dasarkan pada selisih serapan N total dari kedelai berbintil akar (mengikat N) dan kedelai tak berbintil akar (tidak mengikat N) yang tidak diberi pupuk nitrogen. Akan tetapi bila percobaan dilakukan di tanah yang miskin bahan organik maka lebm dari 50 persen kebutuhan N tanaman diperoleh dari flksasi.

Pada varietas Orba pemberian fosfor (P) dapat meningkatkan bobot biji serta bahan kering yang diproduksi tanaman tetapi keadaan d.emikian tidak terjadi pada varietas Lokon, (Tabel 4). Nampaknya varietas Orba lebm tanggap terhadap pem-berian P dibandingkan Lokon. Walaupun kurang meyakinkan ada kecenderungan bahwa penambahan fosfor pada varietas Orba dapat meningkatkan banyaknya N-Udara yang ditimbun dalam jaringan tanaman melalui proses fiksasi (Tabel 5). Hal ini diduga karena dalam tanah cukup tersedia zat hara fosfor (kadar P205 tanah 26 ppm) sehingga pengaruh pupuk P terhadap kegiatan fiksasi N kurang terlihat secara jelas. Hasil percobaan yang diperoleh memperkuat pendapat RUSSEL (7) dan ROBSON (8) yang mengemukakan : (a) zat hara P merupakan pembatas utama bagi tanaman legume; dan (b) pemberian P yang dapat meningkatkan pertumbuhan legume pada umumnya juga menaikkan jumlah, ukuran, dan bobot bintil akar, yaitu bagian tanaman yang berperan dalam proses flksasi N secara simbiotik.

Analisis kimia kadar N total disajikan dalam Tabel 5. Kadar N total varietas Orba lebm tinggi dari Lokon, dengan demikian varietas Orba memerlukan zat hara N yang lebm ban yak dibandingkan Lokon untuk membentuk setiap unit (gram) jaringan tanaman, baik yang dengan atau tanpa pemberian P. Kadar N total Lokon lebm dekat ke kadar N total kedelai tak berbintil akar (var. Chippewa) yang tidak mengikat N dari udara daripada ke kadar N total kedelai berbintil (var. Orba). Oleh karena itu Orba memerlukan jumlah zat hara nitrogen yang lebm banyak daripada Lokon. Dari data yang tercantum dalam Tabel 7 temyata kedelai Orba memerlukan nitrogen dua ka1i lebih banyak dari Lokon. Kebutuhan N yang lebm tinggi pada Orba temyata tidak hanya diikuti dengan kemampuan yang lebm tinggi dalam mengingat N2 dari udara, tetapi pemanfaatan N-tanah dan N-pupuk juga Iebm eflsienjikadibandingkan dengan Lokon yang memiliki daya hasillebm rendah. Berdasarkan data hasil dan produksi bahan kering (fabel4) dan data serapan N total (fabel 7) dapat dikemukakan bahwa varietas kedelai dengan daya hasil yang lebm tinggi memerlukan zat hara N yang lebm banyak dari varietas yang memiliki

daya hasil yang lebih rendah. Kebutuhan N tanaman kedelai disediakan oleh tiga sumber, yaitu pupuk, fiksasi, dan tanah yang seeam berturut-turut maBing-mil~ing sumber tersebut menyediakan kira-kira 5,39, dan 56 persen dari seluruh kebutuhan N tanaman kedelai (Tabel 7). Dengan demikian sumber N utama bagi kedelai ialah nitrogen yang tersedia dalam tanah.

Tabel 5 menyajikan dua nilai banyaknya fiksasi N2 udara, yaitu berdasarkan teknik pengenceran isotop 15N (cara 1) dan N-difference method atau se1isih serapan N (cara 2). Kedua cara terse but dapat diterapkan dengan baik pada varietas Orba, tetapi dengan cara 2 diperoleh hasil rata-rata lebih tinggi 13 .25 persen dari cara 1. Perbedaan tersebut relatif rendah jika dibandingkan dengan keragaman percobaan (k.K.) yang mencapai 1736 persen. Akan tetapijika kedua cara terse but digunakan untuk penentuan fiksasi N oleh varietas Lokon, hasil yang didapat sangat berbeda, terutama pada perlakuan dengan pemupukan P diperoleh nilai negatif untuk fiksasi N. Penyimpangan yang besar pada teknik selisih serapan N disebabkan karena tanggapan (respons) yang berbeda dari kedelai berbintil akar (Lokon) dan tak berbintil akar (Chippewa) terhadap pemberian P. Chippewa menunjukkan respons yang baik terhadap pemberian P seperti yang diperlihatkan Orba, sedangkan Lokon kurang atau tidak tanggap terhadap pemberian P. Tabe1 7 memperlihatkan bahwa pemupukan P tidak hanya meningkatkan jumlah N tanaman dari fiksasi, tetapi 'juga sera pan N-pupuk dan N-tanah. Perubahan sera pan N-pupuk, N-tanah, maupun N-fiksasi sukar ditentukan dengan lebih tepat tanpa menggunakan teknik pengenceran isotop _15N.

KESIMPULAN

Berdasarkan tiap hasil percobaan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa varietas kedelai memiliki kemampuan mengikat N2 udara yang berbeda. Varietas Orba mengikat N2 udara lebih banyak dari Lokon. Varietas kedelai dengan daya hasil yang lebih tinggi memerlukan zat hara nitrogen yang lebih banyak. Orba membutuhkan nitrogen dua kali lebih banyak dari Lokon. Bagian terbesar dari kebutuhan N tanaman disediakan oleh tanah (kira-kira 56 persen). Fiksasi N ,sim-biotik menyediakan kira-kira 39 persen dari seluruh kebutuhan N tanaman kedelai.

DAFTAR PUSTAKA

1. NELSON, A.N., and WEAVER, R.W., Seasonal nitrogen accumulation and 'flXation by soybeans grown at different densities, Agron.

J.

72 (1980) 613. 2. ISIDXUKA, J., "Function of symbiotically dixed nitrogen for grain production

in soybean", Proc. International Seminar Soil Environment Fertility Management in Intensive A~ulture, Tokyo (1977) 618.

3. FRIED, M., and BROESHART, H., An independent measurement of the amount of nitrogen fixed by legume crop, Plant Soil 43 (1975) 707.

4. FRIED, M., and MIDDELBOE, V., Measurement of amount of nitrogen ftxed by legume crop, Plant Soil 47 (1977) 713.

5. FRIED, M., and BROESHART, V., A further extention of the method for independently measuring the amount of nitrogen ftxed by a legume crop, Piant Soil 62 (1981) 331.

6. IAEA, Tracer Manual on Crop and Soil (Technical Reports Series No. 171), IAEA, Vienna (1978).

7. RUSSEL, J .S., "Residual value of fertilization", Mineral Nutrition of Legumes in Tropical and Subtropical Soils (ANDREW, C.s., and KAMPRATH, E.J., Eds.), CSIRO (1978) 361.

8. ROBSON, A.D., "Mineral nutrients limiting nitrogen ftxation in legumes", Mineral Nutrition of Legumes in Tropical and Subtropical Soils (ANDREW, C.S., and KAMPRATH, E.J., Eds.), CSRIO (1978) 277.

*

Tabd 2. Sidik ragam data pengamatan kadar N tanaman berasal dari fiksasi (N-bdfiks).

Sumber F-hitung F-tabel Keragaman d.b Stover ~/Biji 0.050.01 Ulangan 5 0.3842.900.9744.56 Perlakuan 3 10.716**3.295.422.761 Varietas (V) 1 24.975**4.548.681.245 Pemupukan (P) 1 7.071 *4.548.686.639* Interaksi (px V) 1 0.1 034.548.680.398 Nyata pada P <0.05

**

Nyata pada P <0.01

Tabel 3. Bagian dan N dalam tanaman yang berasal dan fiksasi (N-bdfiks).

Perlakuan Stover.2/ Biji

... , , .(%) . LIPO L2PO LIPI L2Pl BNJ Varietas (V) Pemupukan (P) Interaksi (pxV) K.K., (%) 36.97 23.52 45.54 30.24 0.05 6.12 0.01 8.48 0.05 6.12 0.01 TN 0.05 TN 20.68 45.97 41.96 38.57 36.40 TN TN 5.35 TN TN 15.12

.:i-I Bagian tanaman yang dipanen kecuali biji TN Tidak nyata

Tabd 4. Robot bahan kering dari bagian tanaman

Perlakuan Stover 1/ _Biji Tanarnan

... (kg/ha) LIPO L2PO LIPI L2P1 1744 1535 1955 1669 917 735 1278 770 2661 2270 3233 2439 BNJ Varietas (V) 0.05 83,2144.1 189.6 0.01 115.2199.6 262.7 Pemupukan (P) : 0.05 83.2144.1 189.6 0.01 TN TN 262.7 Interaksi (pxV) : 0.05 TN 335.4 363.5

om

TN TN TN K.K., (%) 9.19 17.92 8.23 .2/

Bagian tanaman yang dipanen kecuali biji TN Tidak nyata

Tabel 5. Penimbunan N dari fiksasi dalam tanaman dan bagian tanaman

Perlakuan Stover .E-/ _Biji

Tanaman ~/

N-15

6.N

... kg N/ha LIPO L2PO LIPI L2Pl 4.694 1.583 5.828 2.391 23 .376 11.070 26.3 25 10.438 28.070 12.753 32.153 12.829 37.56 8.15 30.63 - 14.66 BNJ Varietas (V) Pemupukan (P) Interaksi (pXV) K.K.,% 0.05 0.834 3.2363.631

om

1 155 5.030 4.483 0.05 0.835 TN TN 0.01 TN TN TN 0.05 TN TN TN 26.30 23.47 17.36

~/ Bagian tanaman yang dipanen kecuali bji

J!/ N-15; Teknik pengencenm isotop;C> N : teknik selisih senpan N TN Tidak nyata

Tabel 6. Kadar N total kedelai berbintil akar (Orba dan Lokon) dan tidak berbintil akar (Chippewa)

Perlakuan

Stover2/

Nodul Non Nod Nodul

Biji Non Nod.!>/ ... (% ) . LIPO L2PO LIPI L2Pl 0.72 0.46 0.65 0.47 0.58 0.58 0.59 0.56 5.33 3.68 5.36 3.66 3.45 3.37 3.72 3.65 BNJ Varietas (V) Pemupukan (P) lnteraksi (pxV) K.K.,% 0.05 0.047TN0.166TN 0.01 0.065TN.0.230TN 0.05 TNTNTNTN TN TN TN TN TN 9.14 10.42 7.4615.12

af Bagian tanaman yang dipanen keeuali biji

~f Nodul. Kedelai berbintil akar; Non Nod. kedelai tidak berbintil akar TN Tidak nyata

N

W

00 Taberl 7. Serapan nitrogen dan kontribusi berbagai sumber N untuk penyediaan sduruh kebutuhan N tanaman.

Perlakuan

Serapan Kontribusi Sumber N

Pupuk Fiksasi Tanah Total Pupuk Fiksasi Tanah

... kg N/ha . _{. . . .(%) - .} L1PO L2PO LIP1 L2Pl Rata-rata 2.933 28.07032.4974.6263.500 1.822 12.75319.515 34.0905.35 4.000 32.152 45.55781.180 4.93 1.816 12.829 21.335 35.9805.06 4.99 44.20 37.41 39.61 35.76 39.25 51.18 57.24 55.47 59.46 55.85

DISKUSI

RIV AlE RA lMA :

Varietas Lokon kurang baik rnengikat N bila dibandingkan dengan varietas Orba. Apakah ada kaitannya dengan pernberian pupuk N? Bila ada berapa kg N/ha?

WlDJANG H. SISWORO :

Takaran pupuk N untuk kedua varietas yang diteliti sarna, yaitu 20 kg N/ha. Jadi perbedaan yang rnuncul tidak disebabkan oleh takaran N, diduga takaran pupuk N yang dianggap dapat rnenganggu kegiatan fikSlSi N sirnbiotik ialah lebih dari 40 kg N/ha.

NAZIR ABDULLAH :

Apakah perbedaan kernampuan rnengikat N2 udara oleh tanarnan kedelai juga ter-cermin pada bobot dan jumlah bintil akar.

WlDJANG H. SlSWORO :

Secara teoritis ya, tetapi dalarn penelitian ini tidak dilakukan pengarnatan terhadap hal yang ditanyakan.