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 1-2 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).
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).
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).
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).
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
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
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)
(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).
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).
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).
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 dan penyebaran hifa yang baik di dalam tanah, kemampuan FMA 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
