TINJAUAN PUSTAKA Asal-Usul, Taksonomi kedelai, dan Morfologi Kedelai Kedelai merupakan tanaman pangan yang berasal dari Cina dan telah dibudidayakan di Indonesia sekitar abad ke-16 di pulau Jawa dan Bali. Masuknya kedelai disebabkan oleh perkembangan perdagangan internasional, yang kemudian meluas ke seluruh wilayah dunia pada abad ke-19 (Adisarwanto, 2005). Menurut laporan Rhumphius dalam Suprapto (1992), kedelai telah digunakan di Indonesia sebagai bahan makanan dan kompos pertanian sejak 1750. Kedelai merupakan tanaman angiospermae yang termasuk kelas dicotyledonae dan famili leguminosae. Kedelai berasal dari tanaman liar Glycine soja dan Soja max yang kemudian disepakati nama ilmiah untuk kedelai adalah Glycine max L. Merill. Kedelai memiliki akar tunggang dengan serabut yang tumbuh pada akar tunggang. Akar adventif seringkali muncul ketika ada cekaman lingkungan tertentu, seperti kadar air tanah yang terlalu tinggi. Pertumbuhan akar kedelai bisa mencapai 2 meter pada lahan yang sangat gembur. Menurut Suprapto (1992), kedelai mempunyai keistimewaan seperti pada jenis kacang-kacangan lainnya, yaitu mampu bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium japonicum, dimana bakteri tersebut akan terbentuk 15-20 hari setelah tanam. Rhizobium yang terdapat dalam bintil akar mengikat nitrogen langsung dari udara sehingga tanah di sekitarnya akan subur karena dipenuhi dengan zat lemas/nitrogen (Mulyokusumo, 1983). Batang kedelai berbentuk semak, setiap batang ada cabang yang banyak atau sedikit dan ada yang tidak menghasilkan cabang sama sekali. Pertumbuhan kedelai dapat dibedakan menjadi tiga yaitu determinate, indeterminate dan semi determinate. Menurut Suprapto (1992) perbedaan antara tipe determinate dan indeterminate adalah sebagai berikut. Tipe determinate mempunyai ujung batang sama besar dengan bagian tengah, pembungaan serempak dari atas ke pangkal, pertumbuhan vegetatif terhenti setelah berbunga, tinggi batang pendek sampai sedang dan daun teratas sama besar dengan daun bagian tengah. Tipe intermediet mempunyai ciri ujung batang lebih kecil agak melilit dan ruas panjang, pembungaan berangsur dari pangkal ke
5 atas, fase vegetatif masih berlanjut setelah pembungaan, batang sedang sampai tinggi dan daun teratas lebih kecil. Semi intermediet merupakan tipe pertumbuhan antara determinate dan indeterminate. Kedelai mempunyai dua macam daun yaitu daun saat perkecambahan berupa kotiledon dan daun setelah perkecambahan yang berbentuk trifoliat. Berdasarkan bentuknya, daun kedelai dibedakan menjadi bentuk bulat (oval) dan lancip (lanceolate). Menurut Adisarwanto (2005), kedelai dengan daun lebar yang tumbuh di lahan subur akan menghasilkan biji dalam jumlah yang banyak. Daun kedelai mempunyai bulu dengan jumlah dan panjang yang berbeda-beda sesuai genotipenya. Kedelai dengan bulu lebat umumnya mempunyai toleransi tinggi terhadap serangan hama tertentu. Bunga pada kedelai merupakan bunga sempurna, berwarna ungu atau putih. Penyerbukan terjadi sebelum bunga mekar sehingga sangat kecil kemungkinan terjadinya kawin silang. Bunga muncul di ketiak daun sekitar 5-7 minggu setelah tanam dan muncul pada penyinaran kurang dari 15 jam. Menurut Suprapto (1992), tanaman kedelai di Indonesia tumbuh baik pada suhu tinggi (di atas 30ºC) dan panjang hari rata-rata 12 jam sehingga tidak semua introduksi genotipe unggul dari luar negeri dapat berproduksi optimal bila ditanam di Indonesia. Pada suhu tinggi dan kelembaban rendah, sinar matahari banyak diterima oleh ketiak daun sehingga pembungaan cukup banyak. Walaupun jumlah bunga kedelai sangat banyak, lebih dari 60% mengalamai keguguran sebelum membentuk polong. Polong kedelai mulai muncul seminggu setelah pembungaan dengan rata-rata 3 biji per polong. Pada setiap ketiak daun akan muncul hingga 10 polong. Ukuran biji beragam, yaitu benih kecil dengan berat 7-9 g/100 butir, benih sedang 10-13 g/100 butir dan benih besar dengan berat lebih dari 13 g/100 butir. Biji kedelai dapat berbentuk bulat, bulat telur dan agak gepeng tergantung genotipe. Warna biji bervariasi mulai dari hitam, cokelat, kuning, hijau maupun campuran dari warnawarna tersebut. Stuktur biji kedelai terdiri dari kulit biji (testa) yang terdapat hilum dan mikrofil serta bagian embrio.
6 Pertumbuhan Kedelai Fase pertumbuhan kedelai sangat penting diperhatikan untuk memutuskan waktu pemupukan, penyiangan, pengendalian hama dan penyakit serta waktu panen. Fase tersebut terdiri dari dua fase yaitu fase vegetatif dan generatif. Fase vegetatif terdiri dari 6 tingkatan fase yaitu fase pemunculan, fase kotiledon, fase buku I, fase buku II, fase buku III dan fase buku ke-n. Pertumbuhan vegetatif dimulai dengan munculnya kotiledon di permukaan tanah dilanjutkan dengan berkembangnya daun kotiledon hingga terbuka penuh. Selanjutnya daun trifoliat akan tumbuh dan berkembang di atas buku daun kotiledon hingga mencapai buku ke-n. Fase generatif dimulai saat muncul bunga pertama sampai dengan pemunculan dan pemasakan polong (Adisarwanto, 2005). Adapun fase pertumbuhan kedelai dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Tabel 1. Penandaan fase pertumbuhan vegetatif kedelai Fase Tingkat Fase Keterangan VE Stadia pemunculan Kotiledon muncul ke permukaan tanah VC Stadia kotiledon Daun unfoliolat berkembang, tepi daun tidak menyentuh tanah V1 Stadia buku Daun terbuka penuh pada buku unfoliolat pertama V2 Stadia buku kedua Daun trifoliolat terbuka penuh pada buku kedua di atas buku unfoliolat V3 Stadia buku ketiga Pada buku ketiga batang utama terdapat daun yang terbuka penuh Vn Stadia buku ke-n Pada buku ke-n, batang utama telah terdapat daun yang terbuka penuh Sumber : Adisarwanto, 2005 Penyimpanan Benih Menurut Justice dan Bass (2002), penyimpanan benih adalah mengkondisikan benih pada suhu dan kelembaban optimum untuk benih agar bisa mempertahankan mutunya. Tujuan dari penyimpanan benih adalah untuk mengawetkan cadangan makanan tanaman bernilai ekonomis dari satu musim ke musim berikutnya.
7 Kesalahan dalam informasi penyimpanan benih dapat merugikan program pertanian negara karena pertanian menjadi kurang efisien, plasma nutfah tidak terawat dan perniagaan benih internasional menyusut. Tabel 2. Penandaan fase pertumbuhan generatif kedelai Fase Tingkat Fase Keterangan R1 Mulai berbunga Munculnya bunga pertama pada buku mana pun pada batang utama R2 Berbunga penuh Bunga terbuka penuh pada satu atau dua buku paling atas pada batang utama dengan daun yang telah terbuka penuh R3 Mulai berpolong Polong telah terbentuk dengan panjang 0,5 cm pada salah satu buku batang utama R4 Berpolong penuh Polong telah mempunyai panjang 2 cm pada salah satu buku teratas pada batang utama R5 Mulai pembentukan biji Ukuran biji dalam polong mencapai 3 mm pada salah satu buku batang utama R6 Berbiji penuh Setiap polong pada batang utama telah berisi biji satu atau dua R7 Mulai masak Salah satu warna polong pada batang utama telah berubah menjadi cokelat kekuningan atau warna masak R8 Masak penuh 95% jumlah polong telah mencapai warna polong masak Sumber : Adisarwanto, 2005 Faktor-faktor yang mempengaruhi daya simpan benih adalah vigor awal sebelum simpan dan faktor enforced. Vigor awal sebelum simpan terdiri dari faktor innate dan faktor induce. Faktor innate merupakan faktor genetik yang nilainya tergantung dari genotipe tanaman, sedangkan faktor induce adalah faktor yang terdapat pada lingkungan di lapangan, pengolahan sampai benih siap disimpan. Faktor enforced adalah faktor lingkungan simpan yang terdiri dari biotik dan abiotik. Menurut Justice dan Bass (2002), faktor genetik yang mempengaruhi daya simpan benih adalah struktur kulit benih dan komposisi kimia benih. Benih merupakan tanaman mini yang vigornya dipengaruhi oleh cara dan kondisi penyimpanan. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penyimpanan
8 benih, yaitu kadar air, kelembaban dan suhu ruang. Penyimpanan benih merupakan bagian dari proses distribusi benih setelah pengemasan sampai benih siap ditanam. Secara umum ada empat cara untuk menyimpan benih dengan baik, yaitu penyimpanan terbuka (open storage), penyimpanan dalam ruang dingin (cold storage), penyimpanan dalam container terkendali, dan penyimpanan dengan bahan penyerap (Adisarwanto, 2005). Benih adalah tanaman mini yang dapat mengalami penurunan kualitas karena pengaruh faktor lingkungan yang kurang menunjang. Untuk mengatasi meningkatnya laju deteriorasi benih, diperlukan suatu upaya penyimpanan benih pada lingkungan yang optimum sesuai dengan sifat benih tersebut. Setiap jenis benih memiliki umur simpan yang berbeda-beda tergantung kultivar tersebut (Justice dan Bass, 2002). Tujuan penyimpanan benih menurut Kuswanto (2003) adalah untuk mendukung kegiatan produksi tanaman dalam menyediakan benih bermutu sebelum datang musim tanam. Wirawan dan Wahyuni (2003) menambahkan bahwa, lamanya daya simpan benih dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu genetik dari tanaman induk, kondisi lingkungan simpan, keadaan fisik maupun fisiologis benih. Menurut Departemen Pertanian (1986), benih kedelai yang baik memiliki ciriciri benih berdaya kecambah tinggi (di atas 80%), benih tumbuh serentak, cepat dan sehat, murni (tidak tercampur genotipe lain), bersih (tidak tercampur benih atau kotoran lain), sehat, bernas/padat, tidak keriput/luka bekas gigitan serangga, benih baru (kurang dari 6 bulan sejak saat benih dipanen). Menurut Suprapto (1992), bila benih kedelai disimpan pada ruang terbuka hanya akan bertahan maksimal 4 bulan. Penyimpanan pada kantong plastik kedap udara dapat mempertahankan vigor benih lebih lama bila disimpan kurang dari 6-7 bulan dan penyimpanan pada ruang terkendali pada suhu sekitar 18ºC dan kelembaban sekitar 55% dapat dilakukan selama 1 tahun, namun benih harus segera ditanam setelah keluar dari gudang. Menurut Kartono (2002), benih kedelai baik disimpan pada jangka waktu yang lama pada suhu kurang dari 20ºC serta kelembaban di bawah 50% dengan mempertahankan mutu dan daya kecambah tetap tinggi. Selain pengaturan suhu dan kelembaban ruang simpan, mutu dan daya kecambah benih juga dapat dipertahankan
9 tetap tinggi dengan penangan panen dan pascapanen serta perawatan benih yang baik. Penyimpanan benih dalam kemasan kedap udara dan kadar air <12% pada suhu <20ºC dapat mempertahankan daya kecambah benih sampai 5 tahun. Kadar air awal dan jenis bahan kemasan dapat mempengaruhi kadar air benih. Penyimpanan kedap udara dapat menghambat kegiatan biologis benih, menjaga benih dari cekaman suhu dan kelembaban yang tinggi serta meminimalkan kontaminasi hama dan penyakit selama periode simpan. Penyimpanan dalam kemasan kedap udara dipengaruhi oleh ukuran kantong plastik/alumunium foil yang sesuai dengan jumlah benih dan lamanya periode simpan, perlunya perekat plastik/alumunium foil, tidak ada ruang udara di dalam kemasan, dan peletakan kemasan benih yang baik, teratur dan tidak menempel dinding atau lantai. Mutu benih dapat dipengaruhi oleh jenis bahan kemasan dan kadar air selama benih disimpan. Menurut Tatipata et al. (2004), kantong plastik dan alumunium foil dapat mempertahankan mutu benih tetap tinggi setelah 6 bulan bila disimpan dengan kadar air 8% dan 10%. Sedangkan penyimpanan menggunakan karung terigu memiliki ruang pertukaran udara yang bisa menurunkan kualitas benih kedelai. Vigor Benih Kedelai Vigor merupakan kemampuan benih untuk berkecambah dan tumbuh menjadi tanaman normal pada kondisi lingkungan sub optimum. Menurut Purwanti (2004), benih kedelai mudah sekali mengalami kemunduran dibandingkan tanaman lain sehingga berpengaruh pada vigor benih. Benih kedelai yang telah mengalami penurunan vigor akan menunjukkan jumlah perkecambahan di lapangan yang rendah. Hal ini akan lebih terlihat bila benih bervigor rendah ditanam pada kondisi yang kurang menguntungkan. Pencegahannya dapat dilakukan dengan penyimpanan benih pada kondisi yang sesuai dengan kebutuhan benih yaitu pada suhu rendah. Menurut Copeland dan Mc. Donald (1983), ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk uji vigor, yaitu pengujian pada suhu rendah, uji pengusangan cepat, uji konduktivitas, uji kecambah pada suhu rendah, uji daya berkecambah, uji
10 keserempakan tumbuh, uji tetrazolium, uji kecepatan tumbuh, brick grit test, uji stres osmotik, dan uji respirasi benih. Uji konduktivitas merupakan uji vigor benih berdasarkan daya hantar listrik benih menggunakan alat conductivity meter. Benih yang direndam dalam akuabides akan mengalami pelebaran pori-pori sehingga benih yang mengalami kerusakan membran plasma akan mengeluarkan beberapa mineral dan asam amino serta terjadi proses imbibisi (masuknya air ke dalam benih melalui dinding sel). Conductivity meter menunjukkan angka yang tinggi jika terjadi kerusakan membran atau vigor benih semakin rendah. Uji konduktivitas ini mempunyai beberapa kelebihan yaitu cepat, teliti, murah, dan mudah dilakukan. Kekurangan dari uji konduktivitas adalah keterbatasan jumlah benih yang diuji hanya sebanyak 25 butir (Copeland dan Mc. Donald, 1983). Menurut Purwanti (2004), benih kedelai hitam memiliki vigor yang lebih baik daripada benih kedelai berwarna kuning, ditandai dengan daya kecambah rendah, pertumbuhan bibit rendah dan berat kering rendah. Benih kedelai yang memiliki ukuran lebih kecil mempunyai daya berkecambah dan vigor yang lebih baik daripada benih berukuran besar. Benih berukuran kecil lebih vigor karena benih tersebut membutuhkan energi untuk melakukan respirasi yang sedikit sehingga membutuhkan sedikit cadangan makanan. Vigor benih kedelai hitam dapat dipertahankan tinggi dengan daya tumbuh >90% setelah 6 bulan bila disimpan dalam kemasan kantong plastik dan kaleng pada suhu rendah. Benih kedelai kuning dapat mempertahankan daya tumbuh 80%, vigor dan daya tumbuh tinggi bila disimpan pada suhu ruang rendah, sedangkan penyimpanan pada suhu tinggi deteriorasi dipercepat mulai dua bulan disimpan yaitu 41%.