4 TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Menurut Van Steenis (2003), tanaman kedelai diklasifikasikan ke dalam Kingdom Plantae dengan divisi Spermatophyta. Kedelai merupakan tanaman berbiji terbuka yaitu dengan subdivisi Angiospermae. Tanaman kedelai termasuk ke dalam kelas Dicotyledonae, berordo Polypetales dengan famili Papilionaceae (Leguminosae). Nama spesies dari tanaman ini adalah Glycinemax (L.) Merill. dengan genus Glycine. Sistem perakaran kedelai terdiri dari dua macam, yaitu akar tunggang dan akar sekunderyang tumbuh dari akar tunggang. Selain itu kedelai juga seringkali membentuk akar adventif yang tumbuh dari bagian bawah hipokotil. Pada umumnya, akar adventif terjadi karena cekaman tertentu, misalnya kadar air tanah yang terlalu tinggi (Irwan, 2006). Pertumbuhan batang kedelai dibedakan menjadi dua tipe, yaitu tipe determinate dan indeterminate. Perbedaan sistem pertumbuhan batang ini didasarkan atas keberadaan bunga pada pucuk batang. Pertumbuhan batang tipe determinate ditunjukkan dengan batang yang tidak tumbuh lagi pada saat tanaman mulai berbunga. Sementara pertumbuhan batang tipe indeterminate dicirikan bila pucuk batang tanaman masih bisa tumbuh daun, walaupun tanaman sudah mulai berbunga. Di samping itu, ada varietas hasil persilangan yang mempunyai tipe batang mirip keduanya sehingga dikategorikan sebagai semi-determinate atau semi-indeterminate (Irwan, 2006). Tanaman kedelai mempunyai dua bentuk daun yang dominan, yaitustadia kotiledon yang tumbuh saat tanaman masih berbentuk kecambah dengan dua helai
5 daun tunggal dan daun bertangkai tiga (trifoliate leaves)yang tumbuh selepas masa pertumbuhan(andrianto dan Indarto, 2004). Tanaman kedelai di Indonesia yang mempunyai panjang hari rata-rata sekitar 12 jam dan suhu udara yang tinggi (>30 C), sebagian besar mulai berbunga pada umur antara 5-7 minggu. Tanaman kedelai termasuk peka terhadap perbedaan panjang hari, khususnya saat pembentukan bunga. Periode berbunga pada tanaman kedelai cukup lama yaitu 3-5 minggu untuk daerah subtropik dan 2-3 minggu di daerah tropik, seperti di Indonesia.jumlah bunga pada tipe batang determinate umumnya lebih sedikit dibandingkan pada batang tipe indeterminate. Warna bunga yang umum pada berbagai varietas kedelai hanya dua, yaitu putih dan ungu (Irwan, 2006). Polong kedelai pertama kali terbentuk sekitar 7-10 hari setelah munculnya bunga pertama. Panjang polong muda sekitar 1 cm. Jumlah polong yang terbentuk pada setiap ketiak tangkai daun sangat beragam,antara 1-10 buah dalam setiap kelompok. Pada setiap tanaman, jumlah polong dapat mencapai lebih dari 50, bahkan ratusan. Kecepatan pembentukan polong dan pembesaran biji akan semakin cepat setelahproses pembentukan bunga berhenti. Ukuran dan bentuk polong menjadi maksimal pada saat awal periode pemasakan biji. Hal ini kemudian diikuti oleh perubahan warna polong, dari hijau menjadi kuning kecoklatan pada saat masak. (Hidajat, 1985). Biji kedelai terbagi menjadi dua bagian utama, yaitu kulit biji dan embrio. Pada kulit biji terdapat bagian yang disebut pusar (hilum) yang berwarna coklat, hitam, atau putih. Pada ujung hilum terdapat mikrofil,berupa lubang kecil yang terbentuk pada saat proses pembentukan biji (Suprapto, 1992).
6 Syarat Tumbuh Iklim Indonesia mempunyai iklim tropis yang cocok untuk pertumbuhan kedelai karena kedelai menghendaki cuaca yang cukup panas. Pada umumnya pertumbuhan kedelai sangat ditentukan oleh ketinggian tempat dan biasanya akan tumbuh baik pada ketinggian tidak lebih dari 500 m di atas permukaan air laut. Suhu yang dikehendaki tanaman kedelai antara 21-34ºC, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman kedelai 23-27ºC. Pada proses perkecambahan benih kedelai memerlukan suhu yang cocok sekitar 30ºC (Wardiyono, 2008). Apabila tanah cukup lembab dan suhunya ada di atas 21 0 C biji berkecambah lebih cepat. Biasanya pada suhu ini tanaman akan muncul di atas permukaan tanah sekitar 5 hari setelah waktu tanam. Suhu yang rendah dan kelembaban tanah yang sangat tinggi menghambat perkecambahan dan menyebabkan busuknya biji (Irwan, 2006). 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 (Departemen Pertanian, 1996). Penanaman yang dilaksanakan pada musim hujan berlebihan, akan mengalami gangguan yang merugikan pertumbuhan terutama disebabkan karena serangan penyakit dan hambatan dalam pengolahan lepas panen (Wardiyono, 2008).
7 Tanah Tanah yang ideal untuk usaha tani kedelai adalah yang bertekstur liat berpasir, liat berdebu-berpasir, debu berpasir, drainase sedang-baik, mampu menahan kelembaban tanah dan tidak mudah tergenang. Kandungan bahan organik tanah sedang-tinggi (3-4%) sangat mendukung pertumbuhan tanaman, apabila hara tanahnya cukup (Sumarno dan Manshuri, 2007). Untuk dapat tumbuh baik kedelai menghendaki tanah yang subur, gembur dan kaya akan humus atau bahan organik. Bahan organik yang cukup dalam tanah akan memperbaiki daya olah dan juga merupakan sumber makanan bagi jasad renik yang akhirnya akan membebaskan unsur hara untuk pertumbuhan tanaman (Irwan, 2006). Toleransi keasaman tanah sebagai syarat tumbuh bagi kedelai adalah ph 5,8-7,0 optimum pada ph 6,8. Pada ph kurang dari 5,5 pertumbuhannya sangat terhambat karena keracunan aluminium. Pertumbuhan bakteri bintil dan proses nitrifikasi (proses oksidasi amoniak menjadi nitrit atau proses pembusukan) akan berjalan kurang baik (Suprapto, 1992). Sumber N Hayati Secara definisi pupuk hayati adalah mikroorganisme hidup yang ditambahkan kedalam tanah dalam bentuk inokulan atau dalam bentuk lain untuk memfasilitasi hara tertentu bagi tanaman. Pupuk hayati adalah mikroorganisme yang dipakai untuk memperbaiki kesuburan tanah (Damanik, dkk, 2010). Illetrisoy adalah pupuk hayati rakitan Balai Penelitian Tanaman Kacang- Kacangan dan Umbi-Umbian, yang berisi mikroba-mikroba yang bermanfaat untuk pertumbuhan dan produksi kedelai dan sedang diuji coba untuk
8 diaplikasikan untuk tanaman kedelai di lahan-lahan marjinal seperti lahan kering masam dan non masam (Harsono dkk., 2010). Keunggulan pupuk hayati illetrisoy di antaranya adalah : (1) Mengandung tiga isolat bakteri Bradyrhizobium japonicum yang efektif dan toleran pada tanah masam hingga ph 4,0(2) Mampu menggantikan kebutuhan pupuk urea lebih dari 50% pada tanaman kedelai di tanah masam dan non masam, (3) Penggunaannya sangat mudah, yaitu dicampur dengan benih kedelai pada saat tanam dengan dosis 40 gram Agrisoy/8 kg benih, sehingga dalam satu hektar hanya dibutuhkan 200 gram Agrisoy (Balitkabi, 2015). Menurut Prihastuti (2013), aplikasi pupuk hayati Illetrisoy pada tanaman kedelai menunjukkan perbaikan sifat kimia dan biologi tanah ditinjau dari kenaikan kandungan unsur hara tanah (terutama N dan K) dan total populasi mikroba hingga seratus kali. Simbiosis yang efektif dan efisien akan menghasilkan N tertambat yang tinggi, dimana N dapat digunakan oleh tanaman untuk tumbuh dan berkembang, sehingga pertumbuhannya akan menjadi lebih baik (Pasaribu dan Simanjuntak, 1983). Sumber N Organik Penggunaan jerami sebagai bahan organik dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk N, memperbaiki kesuburan tanah dengan menyediakan unsur hara terutama K, selain itu dapat memperbaiki sifat fisik tanah. Kandungan hara jerami padi saat panen tergantung pada kesuburan tanah, kualitas dan kuantitas air irigasi, jumlah pupuk yang diberikan, kultivar dan musim/iklim (Suriadikarta dan Adimihardja, 2001).
9 Biochar merupakan butiran halus dari limbah pertanian sekam padi, jerami padi dan arang kayu yang berpori (porous), bila digunakan sebagai suatu pembenah tanah dapat mengurangi jumlah CO 2 dari udara. Biochar lebih efektif menahan unsur hara untuk ketersediaannya bagi tanaman dibanding bahan organik lain seperti sampah dedaunan, kompos atau pupuk kandang. Biochar juga menahan P yang tidak bisa diretensi oleh bahan organik tanah biasa, biochar juga menyediakan media tumbuh yang baik bagi berbagai mikroba tanah. Karbon hitam yang berasal dari biomassa, atau arang hayati (biochar) dihasilkan melalui pembakaran pada temperatur 300-500ºCdalam kondisi oksigen yang terbatas. Hasilnya, bahan organik sangat aromatis dengan konsentrasi karbon 70-80% (Lehmann, 2009). Pemberian biochar sebesar 12 ton/ha berpengaruh nyata terhadap tinggi tanaman, total luas daun, dan bobot kering biji per plot. Hal ini dikarenakan biochar mampu meningkatkan ketersediaan nitrogen yang dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman (Sampurno, 2015). Sumber N Anorganik Urea CO(NH2)2 merupakan pupuk anorganik padat yang paling banyak digunakan di Indonesia yang bersifat sangat higroskopis dengan kandungan N yang tinggi (46%). Untuk dapat diserap oleh akar tanaman urea harus mengalami proses ammonifikasi (NH4) lebih kurang 1-3 hari dan nitrifikasi (NO3) kurang dari 7 hari. Cepat dan lambatnya perubahan bentuk amide dari urea ke bentuk senyawa N yang dapat diserap oleh tanaman sangat bergantung pada beberapa faktor ialah keadaan populasi aktivitas mikroorganisme, kadar air dari tanah, temperatur tanah dan banyaknya pupuk urea yang diberikan Perubahan dari
10 nitrogen organik menjadi nitrogen anorganik dan dapat digunakan tanaman umumnya hanya mencapai 2% - 3%. Perubahan ini dapat merupakan sumber nitrogen tanah dalam waktu yang relatif lama untuk tanaman, bila tidak terdapat gangguan lain yang mempercepat proses mineralisasi. Dalam proses mineralisasi bahan organik ini berperan enzim-enzim yang menghidrolisis protein komplek (Damanik, dkk., 2010). Pemberian pupuk urea sebagai sumber hara N merupakan perlakuan yang memberikan respons terbaik terhadap tinggi tanaman, diameter batang, jumlah bintil akar, jumlah bintil akar efektif, panjang akar, bobot bintil akar, bobot bintil akar efektif, jumlah polong, jumlah polong berisi, bobot polong berisi, bobot polong kering biji per tanaman, dan bobot kering 100 biji walaupun belum nyata secara statistik. Hal ini karena pupuk anorganik mengandung unsur N yang lebih tinggi dan cepat tersedia dan diserap oleh akar (Afrianti, 2013). Varietas Peningkatan produksi kedelai dapat dilakukan dengan menghasilkan varietas kedelai yang memiliki hasil panen yang tinggi, tahan terhadap penyakit, dan toleran terhadap kekeringan atau keasaman tanah. Ukuran biji besar merupakan sifat yang penting dalam perakitan varietas unggul di Indonesia yang memiliki potensi produksi tinggi (Wahdina, 2004). Varietas berperan penting dalam produksi kedelai, karena untuk mencapai hasil yang tinggi sangat ditentukan oleh potensi genetiknya. Potensi hasil di lapangan dipengaruhi oleh interaksi antara faktor genetik dengan pengelolaan kondisi lingkungan. Bila pengelolaan lingkungan tumbuh tidak dilakukan dengan
11 baik, potensi hasil yang tinggi dari varietas unggul tersebut tidak dapat tercapai (Adisarwanto 2006). Suatu penampilan yang ditunjukkan oleh individu tidak hanya disebabkan oleh genotif atau hanya oleh lingkungan untuk mengekspresikannya. Jika dua individu dipelihara dalam lingkungan yang sama maka perbedaan apapun yang akan muncul pasti disebabkan oleh genotifnya (Loveless, 1989). Beberapa varietas yang mempunyai biji besar, toleran terhadap lahan kering masam serta mempunyai produksi tinggi 2,0-3,9 t/ha seperti Rajabasa. Sejak tahun 2003 sampai 2008, Balitkabi Malang telah menghasilkan beberapa varietas unggul baru kedelai umur genjah (70 hari 85 hari) dan produksi tinggi (2,21 3,40 t/ha) seperti Gepak Ijo, Gepak Kuning, Grobogan, Arjasari, Gumitir, Argopuro, Baluran, dan Kipas Merah.Varietas Panderman yang mempunyai umur 85 hari yang bijinya besar dan tahan terhadap ulat grayak. Beberapa varietas yang tahan kering dan masam serta mempunyai produksi yang tinggi (2,5 t/ha) seperti varietas Tanggamus, Sibayak, Nanti, Rata, dan Seulawan (Balitkabi, 2008). Menurut hasil penelitian Balitkabi Malang (2008), menunjukkan bahwa beberapa varietas yang mempunyai produksi tinggi seperti Grobogan (2,70 t/ha), ukuran biji 18 g/100 biji (biji besar) dan umur masak sekitar 76 hari (umur genjah),varietas Detam-1 (2,51 t/ha), ukuran biji 14,84 g/100 biji (biji sedang), dan umur masak sekitar 85 hari (umur sedang), varietas Detam-2 (2,46 t/ha), ukuran biji 13,54 g/100 biji (biji sedang), dan umur masak 82 hari (umur sedang), varietas Ijen (2,49 t/ha), ukuran biji 11,23 g/100 biji (ukuran sedang), dan umur masak 83 hari (umur sedang), varietas Anjasmoro (2,25 t/ha), ukuran biji 14,8-15,3 g/100 biji besar), umur masak 92 hari (umur dalam/panjang), varietas
12 Mahameru (2,04-2,16 t//ha), ukuran biji 16,5-17,0 g/100 (biji besar), dan umur masak 94 hari (umur dalam/panjang), varietas Tanggamus (1,22 t/ha), ukuran biji 11 g/100 (ukuran sedang), dan umur masak 88 hari (umur sedang), varietas Kaba (2,13 t/ha), ukuran biji 10,37 g/100 biji (biji sedang), dan umur masak 85 hari (umur sedang), varietas Sinabung (2,16 t/ha), ukuran biji 10,68 g/100 biji (biji sedang), dan umur masak 88 hari (umur sedang), varietas Burangrang (2,05 t/ha), ukuran biji 17 g/100 biji (biji besar), dan umur masak 82 hari (umur sedang), varietas Argomulyo (2,0 t/ha), ukuran biji 16 g/ha, dan umur masak 81 hari (umur sedang, dan varietas Willis (1,60 t/ha), ukuran biji 10 g/ha (biji sedang), dan umur masak 87 hari (umur sedang). Lahan Kering Lahan kering merupakan salah satu agroekosistem yang mempunyai potensi besar untuk usaha pertanian, baik tanaman pangan, hortikultura (sayuran dan buah-buahan) maupun tanaman tahunan dan peternakan. Berdasarkan Atlas Arahan Tata Ruang Pertanian Indonesia skala 1:1.000.000 (Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat 2001), Indonesia memiliki daratan sekitar 188,20 juta ha, terdiri atas 148 juta ha lahan kering (78%) dan 40,20 juta ha lahan basah (22%) (Abdurachman, dkk, 2008). Pada umumnya lahan kering memiliki tingkat kesuburan tanah yang rendah, terutama pada tanah-tanah yang tererosi, sehingga lapisan olah tanah menjadi tipis dan kadar bahan organik rendah. Kondisi ini makin diperburuk dengan terbatasnya penggunaan pupuk organik, terutama pada tanaman pangan semusim. Di samping itu, secara alami kadar bahan organik tanah di daerah tropis cepat menurun, mencapai 30 60% dalam waktu 10 tahun (Brown dan Lugo 1990
13 dalam Suriadikarta et al. 2002). Bahan organik memiliki peran penting dalam memperbaiki sifat kimia, fisik, dan biologi tanah. Meskipun kontribusi unsur hara dari bahan organik tanah relatif rendah, peranannya cukup penting karena selain unsur NPK, bahan organik juga merupakan sumber unsur esensial lain seperti C, Zn, Cu, Mo, Ca, Mg, dan Si (Suriadikarta, dkk, 2002)