TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman
Sistematika tanaman kacang hijau adalah: Kingdom: Plantae Divisio : Magnoliophyta Class: Magnoliopsida Ordo: Fabales Family: Fabaceae Genus: Vigna
Species: Vigna radiata (L.) Wilczek
(http://id.wikipedia.org/wiki/Kacang_hijau, 2010).
Perakaran tanaman kacang hijau bercabang banyak dan membentuk bintil akar (nodul, nodula). Makin banyak nodul akar, makin tinggi kandungan nitrogen (N) sehingga menyuburkan tanah (Rukmana, 1997).
Jumin (2002) dalam Ojimorinews (2011)
http://www.ojimori.com/2011/06/29/proses-biokimia-dan-fisiologi-fiksasi-nitrogen/ bahwa pada tanaman legume, pembentukan bintil akar yang efektif disamping di tentukan oleh sifat genotip, juga ditentukan oleh galur Rhizobium yang berperan. Bintil akar diklasifikasikan dalam dua kelompok yaiu kelompok efektif dan kelompok tidak efektif. Sifat tidak berbintil dan berbintil akar sangat berguna untuk mengukur fiksasi nitrogen dan residunya di dalam tanah terutama dalam mengatur sistem pola tanam, agar konsumsi pupuk dapat ditekan, tetapi pertumbuhan dan produksi konsumsi pupuk dapat ditekan, tetapi pertumbuhan dan produksi tetap tinggi. Mikroorganisme yang berperan dalam fiksasi nitrogen
dalam akar banyak spesies yang telah teridentifikasi pada beberapa pohon tropika adalah Chyanobakteri, tetapi pada sebagian besar spesies yang melaksanakan proses ini adalah organisme seperti Actionomycetes (bakteri berfilamen). Pada polong–polongan yang berperan adalah spesies bakteri dari genus Rhizobium tertentu biasanya efektif hanya pada satu spesies polong–polongan. Rhizobium memperoleh energi karbohidrat ini mula–mula dibentuk di daun selama proses fotosintesis dan kemudian diangkut melalui floem ke bintil akar. Sukrosa merupakan karbohidrat yang paling umum dan banyak diangkut, seperti pada polong–polongan beberapa elektron dan ATP yang diperoleh selama oksidasi dalam bakteroid digunakan untuk mereduksi N2 menjadi NH4+. Faktor – faktor yang mempengaruhi proses fiksasi nitrogen adalah jumlah NH4+ didalam tanah yang terbentuk, populasi bakteri nitrifikasi, reaksi tanah, aerasi, kelembaban tanah, dan suhu. Jumlah NH4+ di dalam tanah lebih disukai organisme yang mengikat N2 dibanding bentuk – bentuk lain. Ada tiga hal penting dalam proses nitrifikasi yaitu:
Reaksi ini membutuhkan oksigen, oleh sebab itu proses ini berlangsung di tanah – tanah yang aerasinya baik,
Reaksi ini membebaskan H+ yang merupakan penyebab terjadinya pengasaman tanah bila dipupuk dengan pupuk NH4,
Kecepatan perubahan dipengaruhi oleh lingkungan.
(http://www.ojimori.com/2011/06/29/proses-biokimia-dan-fisiologi-fiksasi-nitrogen/, 2011). Kacang hijau merupakan tumbuhan semusim yang tegak, percabangannya bermula dari buku terbawah. Pasangan daun pertama berhadapan dan berupa daun tunggal, daun berikutnya berseling-seling serta beranak daun tiga, anak daunnya
bundar telur sampai berbentuk delta. Bunganya besar, berdiameter 1 – 2 cm kehijauan sampai kuning cerah, terletak pada tandan ketiak yang tersusun atas 5 – 25 kuntum bunga, panjang tandan bunga 2 – 20 cm. Polongnya menyebar dan menggantung berbentuk silinder, panjangnya mencapai 15 cm, sering lurus berbulu atau tanpa bulu dan berwarna hitam atau coklat soga (towny brown) berisi sampai 20 butir biji yang bundar. Biji berwarna hijau, memiliki warna yang kusam atau berkilap. Perkecambahannya secara epigeal (Somaatmadja, 1993).
Tanaman kacang hijau berbatang tegak dengan ketinggian sangat bevariasi antara 30 – 60 cm. Cabangnya menyamping pada batang utama, berbentuk bulat dan berbulu, berwarna hijau dan ada yang ungu (Suprapto, 2007).
Daun tanaman kacang hijau termasuk trifoliat (dalam satu tangkai terdapat 3 helai daun), letaknya berselingan dan berbentuk oval berwarna hijau muda sampai hijau tua (Fachruddin, 2000).
Bunga kacang hijau termasuk bunga sempurna (hermaprodite), dapat menyerbuk sendiri, berbentuk kupu-kupu dan berwarna kuning. Biasanya berbunga 30 – 70 hari, dan polongnya menjadi tua 60 – 120 hari setelah tanam. Perontokan bunga banyak terjadi, mencapai 90%. Persilangan masih juga terjadi sampai 5%. Bunga biasanya diserbuki pada malam hari, sebelum mekar pagi hari berikutnya. Polong berbentuk silindris dengan panjang antara 6 – 15 cm dan biasanya berbulu pendek. Sewaktu muda polong berwarna hijau dan setelah tua berwarna hitam atau coklat. Setiap polong berisi 10 – 15 biji (Somaatmadja, 1993 dan Suprapto, 2007).
Biji kacang hijau berbentuk bulat kecil dengan bobot (berat) tiap butir 0.5 mg – 0.8 mg atau berat per 1000 butir antara 36 g – 78 g dan berwarna hijau (Rukmana, 1997).
Pertumbuhan, perkembangan, dan pergerakan tumbuhan dikendalikan beberapa golongan zat yang secara umum dikenal sebagai hormon tumbuhan atau fitohormon. Hormon tumbuhan merupakan bagian dari proses regulasi genetik dan berfungsi sebagai prekursor. Rangsangan lingkungan memicu terbentuknya hormon tumbuhan. Bila konsentrasi hormon telah mencapai tingkat tertentu, sejumlah gen yang semula tidak aktif akan memulai ekspresi dan merupakan bagian dari proses adaptasi dan pertahanan diri tumbuh-tumbuhan untuk mempertahankan kelangsungan hidup jenisnya. Pemahaman terhadap fitohormon telah membantu peningkatan hasil pertanian dengan ditemukannya berbagai macam zat sintetis yang memiliki pengaruh yang sama dengan fitohormon alami, mencakup hasil, memperbesar ukuran dan meningkatkan kualitas produk, atau menyeragamkan waktu berbunga tanaman buah musiman (http://plantshormon.blogspot.com/, 2008).
Syarat Tumbuh Iklim
Faktor iklim seperti curah hujan, suhu, radiasi surya, dan kelembaban sangat mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman. Tanaman kacang-kacangan membutuhkan air yang cukup selama pertumbuhannya (kondisi tanah yang lembab). Kondisi air yang berlebihan (tergenang) tidak baik bagi pertumbuhan tanaman. Apabila air irigasi tidak tersedia, maka curah hujan 100 – 200 mm /bulan dinilai cukup bagi pertumbuhan tanaman (Arsyad, 2003).
Kacang hijau dapat ditanam di daerah iklim hangat dan di daerah subtropik. Sebagian besar genotipnya memperlihatkan tanggapan terhadap hari pendek. Kacang hijau adalah tanaman musim hangat dan tumbuh dibawah suhu rata-rata yang berkisar 20 – 40 oC dengan suhu optimumnya 20 – 30 oC (Somaatmadja, 1993).
Pertumbuhan yang optimum yang tercapai pada suhu 20 – 25 oC. Suhu 12 – 20 oC adalah suhu yang sesuai bagi sebagian besar proses pertumbuhan tanaman, tetapi dapat menunda proses perkecambahan benih dan pemunculan biji. Pada suhu yang lebih tinggi dari 30 oC, fotorespirasi cenderung mengurangi hasil fotosintesis (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Pada banyak jenis tanaman, khususnya pada jenis tanaman semusim suhu memainkan peranan yang sangat penting dalam proses pembentukan dan perkembangan bunga (Barden, Halfacre and Parish, 1987).
Tanah
Jenis tanah yang dikehendaki tanaman kacang hijau adalah liat berlempung atau tanah lempung yang banyak mengandung bahan organik, seperti tanah podsolik merah kuning (pmk) dan latosol. Kacang hijau dapat tumbuh pada ketinggian < 2000 m dpl, dan tumbuh subur pada tanah liat atau liat berpasir yang cukup kering, dengan pH 5.5 – 7.0 (Rukmana, 1997).
Tanaman kacang hijau hampir dapat tumbuh pada semua jenis tanah yang banyak mengandung bahan organik, dengan drainase yang baik. Namun demikian, tanah yang paling cocok bagi tanaman kacang hijau ialah tanah liat berlempung atau tanah lempung, misalnya podsolik merah kuning (PMK) dan latosol (Fachruddin, 2000).
Tanah yang mempunyai pH 5.8 paling ideal untuk pertumbuhan kacang hijau, sedangkan tanah yang sangat asam tidak baik karena penyediaan makanan terhambat. Kacang hijau menghendaki tanah dengan kandungan hara fosfor, kalium, kalsium, magnesium, dan belerang. Unsur hara ini cukup penting untuk meningkatkan produksinya (Suprapto, 2007).
Suplai nitrogen di dalam tanah merupakan faktor yang sangat penting dalam kaitannya dengan pemeliharaan atau peningkatan kesuburan tanah. Peranan N terhadap pertumbuhan tanaman adalah jelas, karena senyawa organik di dalam tanaman pada umumnya mengandung N antara lain asam-asam amino, enzim dan bahan lainnya yang menyalurkan energi (Buckman dan Brady, 1982).
Pori tanah yang lebih besar akan meningkatkan perkembangan akar dan kemampuan akar menyerap air dan unsur hara yang pada akhirnya dapat mempengaruhi pertumbuhan serta hasil tanaman (Buckman dan Brady, 1982).
Lahan yang akan ditanami tanaman kacang hijau bisa sawah beririgasi, lahan sawah tadah hujan, lahan kering tegalan, serta lahan pasang surut dan lebak. Lahan kacang hijau prioritas pertama (sawah beririgasi) mempunyai keuntungan lahan lebih produktif, ketersediaan air lebih terjamin, biaya produksi relatif rendah (karena tanpa mengolah tanah secara intensif), terhindar resiko erosi, takaran
pupuk lebih rendah, dan kualitas biji hasil panen lebih baik (Andrianto dan Indarto, 2004).
Keberadaan air di alam dapat menjadi pembatas pertumbuhan tanaman, apabila jumlahnya terlalu banyak (menimbulkan genangan) sering menimbulkan cekaman aerasi dan jika jumlahnya terlalu sedikit, sering menimbulkan cekaman kekeringan. Besarnya kerusakan tanaman sebagai dampak genangan tergantung pada fase tumbuhan. Fase yang peka genangan : fase perkecambahan, fase pembungaan dan pengisian. pada tingkat yang berlebihan menyebabkan genangan pada tanaman (Manik, dkk , 2008).
Varietas
Varietas tanaman yang selanjutnya disebut dengan varietas adalah sekelompok tanaman dari suatu jenis atau spesies yang ditandai oleh bentuk tanaman, pertumbuhan tanaman, daun, bunga, buah, biji, dan ekspresi karakteristik genotip yang dapat membedakan dari jenis atau spesies yang sama oleh sekurang-kurangnya satu sifat yang menentukan dan apabila diperbanyak tidak mengalami perubahan (Mangoendidjojo, 2003).
Varietas hibrida adalah generasi F1 dari suatu persilangan sepasang atau lebih tetua yang mempunyai sifat unggul. Dengan demikian biji varietas ini selalu harus disediakan melalui persilangan tetua tersebut. Penanaman biji varietas
hibrida pada generasi berikutnya (generasi F2 dan selanjutnya) akan menghasilkan tanaman yang rata-ratanya tidak unggul lagi, akibat adanya segregasi tanaman F2 (Poespodarsono, 1988).
Varietas atau klon introduksi perlu diuji adaptabilitasnya pada suatu lingkungan untuk mendapatkan genotif ungul pada lingkungan tersebut. Pada umumnya suatu daerah memiliki kondisi lingkungan yang berbeda terhadap genotif. Respon genotif terhadap faktor lingkungan ini biasanya terlihat dalam penampilan fenotip dari tanaman bersangkutan (Darliah, dkk, 2001).
Hasil maksimum akan dapat dicapai apabila suatu kultivar unggul menerima respon terhadap kombinasi optimum dari air, pupuk dan praktek budidaya lainnya. Semua kondisi input ini penting dalam mencapai produktivitas tinggi (Nasir, 2002).
Perbedaan susunan genetik merupakan salah satu faktor penyebab penampilan tanaman. Program genetik yang akan diekspresikan pada suatu fase pertumbuhan yang berbeda dapat diekspresikan pada berbagai sifat tanaman yang mencakup bentuk dan fungsi tanaman yang menghasilkan keragaman pertumbuhan tanaman. Keragaman penampilan tanaman akibat perbedaan susunan genetik selalu dan mungkin terjadi sekalipun tanaman yang digunakan berasal dari jenis yang sama (Sitompul dan Guritno, 1995).
Gen-gen dari tanaman tidak akan dapat menyebabkan perkembangan suatu karakter terkecuali apabila gen-gen tersebut berada dalam lingkungan yang sesuai dan sebaliknya tidak akan ada pengaruh gen-gen terhadap perkembangan karakteristik dan merubah tingkat keadaan lingkungan terkecuali gen yang diperlukan ada. Apabila keragaman penampilan tanaman timbul akibat perbedaan
sifat dalam tanaman (genetik) atau perbedaan keadaan lingkungan atau kedua-duanya dan apabila keragaman tanaman masih tetap timbul sekalipun bahan tanaman dianggap mempunyai susunan genetik yang sama atau berasal dari jenis tanaman yang sama dan ditanam pada tempat yang sama, hal ini berarti cara yang diterapkan tidak mampu menghilangkan perbedaan sifat dalam tanaman atau keadaan lingkungan atau kedua-duanya (Allard, 2005).
Biji
Biji merupakan alat untuk melanjutkan hidup species suatu tumbuhan yaitu dengan cara mempertahankan dan memperpanjang kehidupan embryonic axis. Didalam biji terdapat embryo serta cadangan makanan yang menunjang embryo muda untuk berkecambah sampai berfotosintesis. Penyimpanan cadangan makanan merupakan salah satu fungsi utama biji. Penyimpanan cadangan berhubungan erat dengan proses pemasakan dan pengisian biji. Didalam proses pemasakan dan pengisian biji terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat optimumnya proses tersebut, faktor internal dipengaruhi oleh jenis tanaman dan keberagaman gen antar varietas dalam species, faktor ekternal yang berorientasi pada lingkungan dipengaruhi oleh kondisi iklim, dan kondisi lahan, serta teknik budidaya (Ma’rufah, 2008).
Varietas kacang hijau yang berdaya hasil tinggi belum tentu memberikan keuntungan yang tinggi kepada petani. Selera konsumen atau permintaan pasar terhadap kualitas tertentu, seperti ukuran dan warna biji, turut menentukan harga jual. Kriteria mutu biji kacang hijau yang baik adalah biji berukuran besar (65–70 g/1000 biji), tidak mengandung biji keras, kandungan protein tinggi (> 30%),
bentuk biji bundar, dan warna biji hijau kusam. Varietas unggul yang sudah dilepas mempunyai kandungan protein berkisar antara 18−26% (Suhartina 2005).
Sifat lain yang turut menentukan mutu biji kacang hijau adalah ukuran dan warna biji. Ukuran biji berhubungan erat dengan kandungan biji keras. Varietas kacang hijau yang berbiji kecil mengandung biji keras lebih tinggi daripada varietas berbiji besar, makin besar ukuran biji maka kandungan biji keras makin rendah. Oleh karena itu, kacang hijau yang berbiji besar dan biji berwarna hijau kusam lebih disenangi petani karena rasanya lebih enak (pulen) serta harga jualnya lebih tinggi daripada yang berbiji kecil. Karakterisasi terhadap kacang hijau berbiji besar 70−73 g/1.000 biji (Hakim, 2008).
Warna biji merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi mutu biji kacang hijau. Kacang hijau yang berwarna hijau kusam mempunyai mutu lebih baik karena rasanya lebih enak (pulen) dan bila dibuat bubur lebih tahan basi daripada yang berwarna hijau mengkilat (Hakim, 2008).
Perkecambahan
Perkecambahan ditentukan oleh kualitas benih (vigor dan kemampuan berkecambah), pengujian awal (pematahan dormansi) dan kondisi perkecambahan seperti: air, suhu, media, cahaya dan terbebas dari hama dan penyakit. Cahaya, suhu, dan kelembaban merupakan tiga faktor utama (Utomo, 2006).
Para ahli fisiologi menyatakan bahwa perkecambahan adalah munculnya radikula menembus kulit benih. Para agronomis menyatakan bahwa perkecambahan adalah muncul dan berkembangnya struktur penting embrio dari dalam benih dan menunjukkan kemampuannya untuk menghasilkan kecambah normal pada kondisi lingkungan yang optimum (Tohari, 1995).
Proses perkecambahan merupakan suatu rangkaian kompleks dari perubahan-perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimia. Tahap pertama perkecambahan benih dimulai dari proses penyerapan air oleh benih diikuti melunaknya kulit benih dan hidrasi dari protoplasma. Setelah biji menyerap air maka biji akan menghasilkan hormon tumbuh seperti giberellic acid (GA) yang menstimulir kegiatan enzim-enzim di dalam biji. Tahap kedua dimulai dengan kegiatan sel-sel dan enzim serta naiknya respirasi benih. Tahap ketiga merupakan terjadinya penguraian bahan-bahan seperti karbohidrat, lemak, dan protein menjadi bentuk melarut dan ditranslokasikan ke titik tumbuh. Tahap keempat merupakan assimilasi dari bahan yang telah diuraikan tadi ke daerah meristematik untuk menghasilkan energi bagi kegiatan pembentukan komponen dan pertumbuhan sel-sel baru. Tahap kelima merupakan pertumbuhan dari perkecambahan mulai dari proses pembelahan, pembesaran dan pembagian sel pada titik-titik tumbuh. Proses pertumbuhan dan perkembangan embrio diawali dari ujung-ujung titik tumbuh akar yang diikuti oleh titik tumbuh tunas. Daun yang terbentuk belum dapat berfungsi optimal sebagai organ fotosintesis, pertumbuhan kecambah sangat bergantung pada persediaan makanan yang ada dalam biji (Utomo, 2006).
Heritabilitas
Untuk dapat menaksir peranan genotip dan lingkungan dapat dihitung melalui keragaman fenotip pada suatu populasi. Keragaman fenotip merupakan jumlah dari keragaman yang disebabkan genotip dan keragaman yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan. Oleh karena itu, yang terutama ingin diketahui tentang pengaruh genotip, maka yang perlu dihitung hanya ratio keragaman genotip
terhadap keragaman fenotip. Ratio ini merupakan konsep heritabilitas. Heritabilitas dapat diartikan proporsi keragaman teramati yang disebabkan oleh sifat menurun. Heritabilitas dapat dinyatakan dengan :
Nilai heritabilitas dinyatakan dalam bilangan 0 dan 1. Heritabilitas dengan nilai 0 berarti bahwa keragaman fenotip hanya disebabkan lingkungan, sedangkan keragaman dengan 1 dinyatakan heritabilitasnya makin tinggi, sebaliknya semakin mendekati 0 heritabilitasnya makin rendah (Poespodarsono, 1988).
Melalui heritabilitas dapat diketahui apakah keragaman yang timbul oleh suatu karakter didominasi oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Dengan demikian pemulia tanaman dapat memperkirakan karakter yang akan memberikan respon terhadap usaha perbaikan yang dilakukan, yaitu karakter yang memiliki respon terhadap usaha perbaikan yang dilakukan, yaitu karakter yang memiliki heritabilitas tinggi (Sjamsudin, 1990).
Ragam fenotip merupakan total ragam biologis yang terdiri dari ragam genetik, ragam lingkungan dan interaksi antara keduanya. Variasi lingkungan ditimbulkan oleh lingkungan, diukur dengan rata-rata tangggapan tetua homozigot dan keturunan F1 terhadap lingkungan tertentu. Variasi genetik timbul dari gen-gen yang sedang segregasi dan interaksinya dengan gen-gen lain, diukur dengan keragaman populasi F2 (Crowder, 1997).
e δ g δ g δ h atau p δ g δ h 2 2 2 2 2 2 2
