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 sub divisi Angiospermae. Tanaman kedelai termasuk ke dalam kelas Dicotyledonae, berordo Polypetales dengan famili Papilionaceae (Leguminosae). Nama spesies dari tanaman ini adalah Glycine max (L.) Merill dengan genus Glycine. Sistem perakaran kedelai terdiri dari dua macam, yaitu akar tunggang dan akar sekunder yang tumbuh dari akar tunggang. Selain itu kedelai juga sering kali 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. Disamping 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, yaitu stadia kotiledon yang tumbuh saat tanaman masih berbentuk kecambah dengan dua helai
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 setelah proses pembentukan bunga berhenti. Ukuran dan bentuk polong menjadi maksimal pada saat awal periode pemasakan biji. Hal ini kemudian diikutioleh perubahan warna polong, dari hijau menjadi kuning kecoklatan pada saat masak. (Hidayat, 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). 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). 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). Varietas Kedelai Cahyono (2007), menjelaskan bahwa berdasarkan pengamatan di lapangan, varietas-varietas unggul tertentu memberikan hasil yang cukup baik apabila ditanam pada lahan-lahan subur. Varietas unggul dapat memberikan hasil panen yang baik, karena varietas-varietas tersebut umumnya tahan terhadap hama dan penyakit, tahan kekeringan, tahan rebah, polong tidak mudah pecah, tanaman mudah membentuk bintil, dan produksinya tinggi. Penggunaan varietas unggul yang mempunyai adaptasi tinggi terhadap pola tanam pada kondisi setempat merupakan faktor penting yang dapat meningkatkan hasil kedelai persatuan luas. Setiap varietas adalah spesifik dapat menghasilkan produksi yang optimal jika ditanam pada area geografis yang sesuai. Melihat sifat-sifat berbagai varietas unggul, serta adanya pengaruh geografis suatu daerah terhadap perkembangan
kedelai, maka disuatu daerah yang memiliki ketinggian tertentu hanya bisa ditanam dan dikembangkan varietas tertentu pula (Andrianto dan Indarto, 2004). Varietas-varietas kedelai yang dianjurkan mempunyai kriteria-kriteria tertentu, misalnya umur panen, produksi per hektar, daya tahan terhadap hama dan penyakit. Varietas-varietas ini diharapkan sesuai dengan keadaan tempat yang akan ditanami. Dengan ditemukannya varietas-varietas baru (unggul) melalui seleksi galur atau persilangan (crossing), di harapkan varietas dapat di pertanggungjawabkan baik dalam hal produksi, umur produksi, maupun daya tahan terhadap hama dan penyakit (Andrianto dan Indarto, 2004). Varietas merupakan salah satu aspek yang perlu diperhatikan dalam usaha pengelolaan teknik budidaya tanaman. Pemilihan varietas memegang peranan penting dalam budidaya kedelai, karena untuk mencapai tingkat produktivitas yang tinggi sangat ditentukan oleh potensi genetiknya. Bila pengelolaan lingkungan tumbuh tidak dilakukan dengan baik, maka potensi daya hasil biji yang tinggi dari varietas unggul tersebut tidak dapat tercapai (Adisarwanto, 2006). Cikuray, merupakan varietas kedelai yang dapat beradaptasi baik pada dataran rendah juga cocok ditanam didataran tinggi,. Memiliki kandungan protein sebesar 35% dan kandungan lemak 17% dengan umur tanam 82-85 hari dan memiliki tingkat ketahanan rebah yang tinggi dan mampu toleran terhadap karat daun (BPKS,2012). Kedelai varietas detam-2, Varietas lokal ini mempunyai keunggulan ketahanan terhadap ulat grayak dan pengisap polong yang tinggi. Varietas kedelai dengan potensi hasil 2.96 t/ha memiliki protein sekitar 45,58% dan lemak 14,83% dan memiliki kecerahan kulit biji yang kusam dan memiliki bulu berwarn coklat tua (BPTPI, 2010).
Malikka, merupakan varietas kedelai hitam asli lokal Bantul yang dapat beradaptasi baik pada dataran tinggi maupun dataran rendah baik pada musim hujan maupun musim kemarau. Memiliki kandungan protein sebesar 37% dan kandungan lemak 20%. Kelebihannya yaitu memiliki Polong lebat yang muncul dari nodia pertama, Polong masak tidak mudah pecah dengan umur tanam 85-90 hari dan toleran terhadap ulat grayak dan ulat jengkal (Permentan,2007). Bahan Organik Bahan organik merupakan salah satu faktor penentu peningkat tingkat kesuburan tanah. Banyak sifat tanah baik fisik, biologi dan kimia secara langsung dipengaruhi oleh ketersediaan bahan organik tanah. Pada umumnya jumlah bahan organik dalam tanah relatif sedikit yaitu sekitar kurang dari 3 5 % dari berat basah dan top soil tanah mineral (Indriani, 2006). Oleh karena itu banyak tanah-tanah yang tingkat kesuburannya sangat rendah, sehingga perlu dilakukan penambahan bahan organik. Penambahan bahan organik di antaranya dapat dilakukan dengan pemberian kompos, baik yang berasal dari kotoran hewan maupun sisa-sisa limbah produksi pertanian. Sumber bahan organik dapat berupa kompos, pupuk hijau, pupuk kandang, sisa panen (jerami, brangkasan, tongkol jagung, bagas tebu, dan sabut kelapa), limbah ternak, limbah industri yang menggunakan bahan pertanian, dan limbah kota (sampah), atau bisa disimpulkan secara singkat adalah pupuk yang sebagian atau seluruhnya terdiri dari bahan organik yang berasal dari sisa tanaman dan atau kotoran hewan, yang telah melalui proses, rekayasa, berbentuk padat atau cair yang digunakan untuk mensuplai hara tanaman, memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah (Indriani, 2006).
Pemberian bahan organik dalam kombinasi yang berbeda akan memberikan sumbangan jumlah unsur hara yang lebih lengkap. Samadi dan Cahyono (1996) mengatakan produksi suatu tanaman ditentukan oleh aktifitas atau kegiatan yang berlangsung dari sel dan jaringan, sehingga dengan tersedianya unsur hara yang lengkap dapat digunakan oleh tanaman dalam proses asimilasi dan proses-proses fisiologis lainnya. Namun dalam penambahan unsur hara tanah dosis yang tepat juga harus diperhatikan. Poerwowidodo (1992) menyatakan bahwa peningkatan pertumbuhan tanaman akibat penambahan pemupukan terus terjadi sampai pertumbuhan optimal dan jika faktor ini dilakukan terus menerus sampai pada suatu titik yang bersifat melebihi maka pertumbuhan tanaman akan menurun dan pemberian pupuk yang berlebihan dapat menghambat dan mengganggu pertumbuhan. Kompos Jerami Padi Kompos merupakan semua bahan organik yang telah mengalami degradasi/ penguraian/ pengomposan sehingga berubah bentuk dan sudah tidak dikenali bentuk aslinya, berwarna kehitam-hitaman dan tidak berbau (Indriani, 2008). Kompos akan meningkatkan kesuburan tanah dan merangsang perakaran yang sehat. Kompos memperbaiki struktur tanah dengan meningkatkan kandungan bahan organik tanah dan akan meningkatkan kemampuan tanah untuk mempertahankan kandungan air tanah (Isroi, 2008). Limbah jerami padi, brangkasan jagung dan tongkol jagung merupakan sumber bahan organik yang potensial untuk meningkatkan kesuburan tanah. Limbah tersebut selama ini belum dimanfaatkan secara optimal karena proses dekomposisinya membutuhkan waktu yang lama, sehingga petani sering membakar limbah tersebut untuk mempercepat pengolahan tanah (Sisworo, 2000).
Kendala utama jerami padi maupun brangkasan jagung sebagai bahan organik adalah tingginya kadar selulosa sehingga pelapukannya memerlukan waktu yang lama. Komposisi kimia jerami padi rata-rata adalah 6,86% protein, 30,2% serat dan 7,7% lignin (Tangendjaja, 1991). Oleh karena itu diperlukan adanya mikroorganisme yang mampu mendekomposisi bahan yang mengandung selulosa dan lignin tinggi dengan cepat (Sisworo, 2000) Jerami adalah bahan organik yang banyak tersedia dari kegiatan budidaya padi sawah (Doberman dan Fairhurst, 2002). Jerami memiliki kandungan kalium yang sangat baik untuk kesuburan tanah. Pemberian jerami ke tanah secara terus menerus dapat memperbaiki dan meningkatkan kesuburan tanah. Kandungan kalium yang terdapat pada 5 ton jerami setara dengan 50 kg pupuk KCL (BPTP, 2010). Sutanto (2002) menambahkan bahwa jerami merupakan sumber hara makro yang baik karena tersedia langsung di lahan usaha tani dimana 1,5 ton jerami sama dengan 1 ton gabah kering dan mengandung 9 kg N, 2 kg P dan S, 25 kg Si, 6 kg Ca dan 2 kg Mg. Untuk mempercepat hilangnya limbah jerami, petani sering membakar jerami tersebut (BPTP, 2010), ataupun membawa jerami keluar lahan usaha untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar, makanan ternak, bahan dasar biogas, media jamur merang maupun dijual untuk bahan basah industri kertas (Sutanto, 2002). Pembakaran jerami menyebabkan hilangnya seluruh kandungan unsur Natrium, 25 % unsur Fosfor, 20 % unsur Kalium, 5-60 % unsur Sulfur (Doberman dan Fairhurst, 2002). Suriadikarta dan Adimiharja (2001) menyatakan bahwa jerami padi dapat menjadi sumber K yang murah dan mudah tersedia, karena setiap 5 ton jerami
minimum mengandung 90 Kg KCl. Pembakaran jerami akan mengakibatkan kehilangan hara C sebanyak 94%, P 45%, K 75%, C 70%, Ca 30% dan Mg 20% dari total kandungan unsur hara tersebut dalam jerami. Pemberian dosis pupuk organik berfariasi pada tanah yang haranya sangat rendah dan strukturnya padat adalah berkisar antara 5-15 ton/ha, 15-20 ton/ha atau 20-30 ton/ha (Sarwanto dan Widiastuti 2000). Biochar Karbon hitam (C), atau biochar, dapat mengatasi beberapa keterbatasan tersebut dan menyediakan opsi tambahan bagi pengelolaan tanah. semua bahan organik yang ditambahkan ke dalam tanah nyata meningkatkan berbagai fungsi tanah tak terkecuali retensi dari berbagai unsur hara esensial bagi pertumbuhan tanaman. 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. Lehmann dan Rondon (2006) dan Rondon et al. (2007) melaporkan bahwa 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 300-500ºC dalam kondisi oksigen yang terbatas. Hasilnya, bahan organik sangat aromatis dengan konsentrasi karbon 70-80% (Lehmann,2009). 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. Dalam tanah, biochar menyediakan habitat bagi mikroba tanah, tapi tidak dikonsumsi dan umumnya biochar yang diaplikasikan dapat tinggal dalam tanah selama ratusan atau bahkan
ribuan tahun. Dalam jangka panjang biochar tidak mengganggu keseimbangan karbon-nitrogen, tetapi bisa menahan dan menjadikan air dan nutrisi lebih tersedia bagi tanaman. bila digunakan sebagai pembenah tanah bersama pupuk organik dan anorganik, biochar dapat meningkatkan produktivitas, serta retensi dan ketersediaan hara bagi tanaman. Apliksasi biochar ke tanah dianggap sebagai suatu pendekatan yang baru dan unik untuk menjadikan suatu penampung (sink) bagi CO 2 udara dalam jangka panjang pada ekosistem darat. Di samping efek positifnya untuk mengurangi emisi dan menambah pengikatan gas rumah kaca, aplikasi biochar ke tanah akan memberikan keuntungan melalui peningkatan produksi tanaman dan kesuburan tanah (Lehmann, 2009). Biochar jauh lebih efektif dalam retensi hara dan ketersediaannya bagi tanaman dibanding bahan organik lain seperti kompos atau pupuk kandang. Hal ini juga berlaku bagi hara P yang tidak diretensi oleh bahan organik biasa. Biochar lebih persisten dalam tanah dibanding bahan organik lain. Karena itu, semua manfaat yang berhubungan dengan retensi hara dan kesuburan tanah dapat berjalan lebih lama dibanding bentuk bahan organik lain yang biasa diberikan. Persistensi biochar yang lama dalam tanah juga membuatnya menjadi pilihan untuk mengurangi dampak perubahan iklim sebagai sink yang sangat potensial bagi CO 2 udara. (Haefele,2007) Manfaat penggunaan biochar dalam pembangunan pertanian akan memberikan manfaat ganda berupa perbaikan produktivitas lahan dan tanaman serta mengurangi emisi CO 2 ke udara. Sesuai dengan laporan FAO (2009), pendekatan adaptasi yang efektif dengan kehidupan yang beragam dan fleksibel antar sektor terkait akan mengurangi ketergantungan penduduk pada sumber daya yang sensitif terhadap iklim (Lehmann, 2009).
Lehmann dan Joseps, (2009) menyatakan bahwa Biochar merupakan bahan kaya karbon yang berasal dari biomassa seperti kayu maupun sisa hasil pengolahan tanaman yang dipanaskan dalam wadah dengan sedikit atau tanpa udara. Menurut Gani, (2009) Biochar telah diketahui dapat meningkatkan kualitas tanah dan digunakan sebagai salah satu alternatif untuk pembenah tanah. Pada tahun 2007 International Rice Research Institute (IRRI) menguji pemberian biochar pada padi di Laos bagian utara. Pemberian biochar terbukti berhasil meningkatkan hasil gabah. pemberian biochar juga meningkatkkan respons terhadap pemberian pupuk dengan kandungan nitrogen (Haefele, 2007). Bokashi Jerami Padi Bokashi jerami padi merupakan hasil olahan jerami padi dengan EM-4, yang cukup potensial sebagai bahan organik. Pemberian bokashi jerami padi dan pupuk P diharapkan akan meningkatkan ketersediaan P, meningkatkan kesuburan fisik, kimia, dan biologi tanah, sehingga dapat meningkatkan hasil kacang tanah (Sedjati,2010). Salah satu pupuk organik yaitu bokashi. Bokashi merupakan pupuk organik yang menggunakan Efectif Microorganism 4 (EM 4) yang dapat mempercepat pembusukan bahan dasarnya. Ada beberapa sampah organik yang bisa digunakan sebagai bahan dasar pembuatan bokashi salah satunya jerami padi. Jerami padi mengandung beberapa unsur organik esensial yang dibutuhkan oleh tanaman (Wulandari et al., 2013). Bokashi merupakan bahan yang dihasilkan melalui fermentasi dengan pemberian bahan aktif berupa Effective Microorganism-4 (EM-4). Penggunaan pupuk bokashi dapat memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah,
menyehatkan tanah dan dapat meningkatkan produksi dan kualitas hasil tanaman (Samuli et al, 2012). Nisbah C/N kompos yang stabil antara 10 sampai 30. Dari segi penyediaan hara maka bahan organik dengan nisbah C/N rendah dikatakan bermutu tinggi karena lebih mudah terdekomposisi dan cepat menyediakan hara tanpa menimbulkan immobilisasi hara. Bahan organik jerami padi dapat memperbaiki sifat biologi tanah sehingga tercipta lingkungan yang lebih baik bagi perakaran tanaman. Selain itu bahan organik jerami padi dapat mensuplai unsur hara terutama K. Jerami padi secara tidak langsung mengandung N dan C yang menyediakan substrat untuk metabolisme jasad renik (Pangaribuan et al,. 2011).