3 TINJAUAN PUSTAKA Botani dan Morfologi Tanaman Kedelai Hitam Tanaman kedelai merupakan tanaman budidaya yang berasal dari daerah Cina Utara sekitar 2500 SM yang kemudian menyebar ke bagian selatan cina, Jepang, Korea, dan negara lain di bagian Asia Tenggara (Poehlman dan Sleper, 1996). Adie dan Krisnawati (2007) menambahkan bahwa penyebaran kedelai di kawasan Asia, khususnya Jepang, Indonesia, Filipina, Vietnam, Thailand, Malaysia, Birma, Nepal, dan India dimulai sejak abad ke-15 atau ke-16. Perkembangan kedelai pertama kali di Indonesia ditemukan pada publikasi oleh Rumphius dalam Herbarium Amboinense yang diselesaikan pada tahun 1673 dan menyebutkan bahwa kedelai ditanam di Amboina (Ambon). Berikut ini adalah klasifikasi dari kedelai hitam (Glycine max (L.) Merr.) : Divisi : Spermatophyta Sub-Divisi : Angiospermae Kelas : Dikotiledon Ordo : Polypetales Famili : Leguminosae Sub-Famili : Papilionoideae Genus : Glycine Sub-Genus : Soja Spesies : Glycine max (L.) Merr. Kedelai merupakan tanaman semusim, tanaman tegak, bercabang, memiliki daun tunggal dan daun trifoliate, bulu pada daun dan polong, serta umur tanaman antara 72-90 hari. Akar tanaman kedelai terdiri dari akar tunggang dan akar sekunder yang tumbuh dari akar tunggang. Untuk memperluas permukaan kontaknya dalam menyerap unsur hara, akar juga membentuk bulu akar yang merupakan penonjolan dari sel-sel epidermis akar. Selain itu pula akar tanaman kedelai mengeluarkan beberapa substansi khususnya triptofan yang menyebabkan perkembangan bakteri dan mikroba lain di sekitar daerah perakaran membentuk bintil akar. Salah satunya adalah Rhizobium japonicum sehingga akar mampu menambat nitrogen dan bermanfaat bagi tanaman (Adie dan Krisnawati, 2007)
4 Hidajat (1985) menyatakan bahwa batang tanaman kedelai ditumbuhi bulu berwarna abu-abu atau coklat, tetapi ada juga varietas kedelai yang tidak berbulu. Pertumbuhan batang tanaman kedelai dibedakan menjadi tiga tipe yaitu determinate, semideterminate, dan indeterminate. Tipe tumbuh determinate dan indeterminate memiliki ciri khas yang berbeda, sedangkan tipe semideterminate memiliki ciri gabungan antara tipe determinate dan indeterminate (Tabel 1). Jumlah buku dan ruas yang membentuk batang utama tergantung dari respon genotipe terhadap panjang hari dan tipe tumbuh. Adie dan Krisnawati (2007) menambahkan bahwa batang kedelai dapat mencapai tinggi 40-90 cm. Batang dapat membentuk 3-6 cabang, tetapi bila jarak antar tanaman rapat, cabang menjadi berkurang, atau tidak bercabang sama sekali. Batang tanaman kedelai berasal dari poros embrio yang terdapat pada biji masak. Jumlah buku pada kondisi normal berkisar 15-30 buah, tipe pertumbuhan indeterminate umumnya memiliki buku lebih banyak dibandingkan dengan tipe pertumbuhan determinate. Jumlah buku pada batang tanaman dipengaruhi oleh tipe tumbuh batang dan periode panjang penyinaran pada siang hari. Tabel 1. Tipe Pertumbuhan Tanaman Kedelai Sifat Tipe Determinate Tipe Indeterminate Pertumbuhan vegetatif Berhenti setelah berbunga Berlanjut setelah berbunga Jumlah buku setelah Tidak bertambah Bertambah berbunga Masa berbunga Tidak lama Lama Mulai berbunga Lebih lama Lebih cepat Letak bunga pertama Terbentuk pada buku bagian atas batang Terbentuk pada buku bagian bawah batang Jumlah bunga yang Banyak Sedikit terbuka setiap hari Bentuk tanaman Agak silindris Agak kerucut Ujung batang Hampir sama besar dengan batang bagian tengah Lebih kecil dari batang bagian tengah Batang Pendek - sedang Tinggi, melilit Daun Daun teratas sama besar dengan daun pada bagian tengah Daun teratas lebih kecil dari daun pada batang bagian tengah Sumber : Adie dan Krisnawati (2007)
5 Hidajat (1985) menyatakan bahwa daun pertama yang keluar dari buku di sebelah atas kotiledon, beberapa daun tunggal (unifoliate) terbentuk sederhana dan letaknya bersebrangan. Adie dan Krisnawati (2007) menambahkan bahwa daun kedelai terbagi menjadi empat tipe, yaitu : (1) kotiledon atau daun non biji, (2) daun helai atau daun primer, (3) daun bertiga (trifoliet), dan (4) profila. Tabel 2. Karakteristik Fase Tumbuh Vegetatif pada Tanaman Kedelai Sandi Fase Fase Pertumbuhan Keterangan Ve Kecambah Tanaman baru muncul di atas tanah Vc Kotiledon Daun keping (kotiledon) terbuka dan dua daun tunggal di atasnya juga mulai terbuka V1 Buku kesatu Daun tunggal pada buku pertama telah berkembang penuh, dan daun berangkai tiga pada buku di atasnya telah terbuka V2 Buku kedua Daun berangkai tiga pada buku kedua telah berkembang penuh, dan daun pada buku di atasnya telah terbuka V3 Buku ketiga Daun berangkai tiga pada buku ketiga telah berkembang penuh, dan daun pada buku keempat telah terbuka Vn Buku ke-n Daun berangkai tiga pada buku ke n telah berkembang penuh Sumber : Adie dan Krisnawati (2007) Bunga kedelai berbentuk seperti kupu-kupu, berwarna putih atau ungu. Mahkota bunga terdiri dari lima helai yang menyelubungi bakal buah dan benang sarinya. Alat perkembangbiakan bunga kedelai terdiri atas sembilan benang sari yang membentuk tabung mengelilingi satu putik berada di tengah-tengahnya (Sumarno, 1982). Bunga kedelai terdiri atas 5-35 bunga pada setiap ketiak daun (Hidajat, 1985). Adie dan Krisnawati (2007) menerangkan bahwa pada kondisi optimal, rata-rata jumlah bunga yang berhasil membentuk polong isi adalah 84 %. Penelitian yang dilakukan oleh Susanto dan Sundari (2011) menambahkan bahwa rentan umur berbunga tanaman kedelai pada lingkungan tidak ternaungi berkisar antara 36-48 HST. Polong pertama kali muncul sekitar 7-10 hari setelah munculnya bunga pertama. Polong berwarna hijau dengan panjang polong muda sekitar 1 cm. Jumlah polong terbentuk pada setiap ketiak daun sangat beragam, antara 1-10
6 polong dalam setiap kelompok. Adie dan Krisnawati (2007) menyatakan bahwa satu polong berisi satu hingga lima biji, namun pada umumnya berisi dua sampai tiga biji per polong. Polong kedelai berbulu dan berwarna kuning kecoklatan dan abu-abu. Selama proses pematangan, polong yang mula-mula berwarna hijau berubah menjadi kehitaman, keputihan atau kecoklatan. Adie dan Krisnawati (2007) menerangkan bahwa biji merupakan komponen kedelai yang bernilai ekonomis. Bentuk biji kedelai berbeda tergantung kultivar, dapat berbentuk bulat, agak gepeng, atau lonjong, namun sebagian besar kultivar yang ada di Indonesia memiliki bentuk biji lonjong. Biji kedelai di Indonesia dikelompokkan berdasarkan ukuran besar (berat >14 g/100 biji), sedang (berat 10-14 g/100 biji), dan kecil (berat <10 g/100 biji). Menurut Penelitian Baharsjah et al. (1985) lama penyinaran yang pendek dan suhu yang akan menghasilkan biji yang kecil-kecil, sedangkan lama penyinaran yang panjang dan suhu tinggi akan memyebabkan terbentuknya biji yang besar. Tabel 3. Karakteristik Fase Tumbuh Reproduktif pada Tanaman Kedelai Sandi fase Fase Pertumbuhan Keterangan R1 Mulai berbunga Terdapat satu bunga mekar pada batang utama R2 Berbunga penuh Pada dua atau lebih buku batang utama terdapat bunga mekar R3 Pembentukan polong Terdapat satu atau lebih polong sepanjang 5 mm pada batang utama R4 Polong berkembang penuh Polong pada batang utama mencapai panjang 2 cm atau lebih R5 Polong mulai berisi Polong pada batang utama berisi biji dengan ukuran 2 mm x 1 mm R6 Biji penuh Polong pada batang utama berisi berwarna hijau atau biru yang telah memenuhi rongga polong R7 Polong mulai kuning, coklat, matang Satu polong pada batang utama menunjukan warna matang (abu-abu atau kehitaman) R8 Polong matang penuh 95 % telah matang (kuning kecoklatan atau kehitaman) Sumber : Adie dan Krisnawati (2007)
7 Adie dan Krisnawati (2007) menyatakan bahwa berdasarkan umur panen, kedelai di Indonesia terbagi atas tiga golongan yaitu varietas berumur genjah (<80 hari), varietas berumur sedang (80-85 hari), dan varietas berumur dalam (>85 hari). Umur panen kedelai yang memiliki hasil yang lebih daripada umur panen sedang dan dalam. Yullianida dan Susanto (2007) menambahkan dari hasil penelitiannya bahwa selain ditentukan oleh faktor genetik, umur masak panen juga ditentukan oleh kondisi lingkungan, seperti perbedaan iklim dan elevasi. Syarat Tumbuh Tanaman Kedelai Keberhasilan produksi kedelai bergantung pada komponen lingkungan yang menjadi faktor penentu seperti faktor iklim, kesuburan tanah, serta serangan organisme pengganggu tanaman. Iklim dan tanah merupakan faktor lingkungan yang sangat menentukan keberhasilan budidaya kedelai. Sumarno dan Manshuri (2007) menerangkan bahwa kedelai memerlukan suhu yang sesuai berkisar 22 o - 27 o C dan curah hujan antara 100-150 mm/bulan. Lahan yang tergolong baik bagi pertumbuhan kedelai adalah wilayah dengan ph 5.5-7.0 dan ph optimal 6.0-6.5, serta hara NPK cukup. Arsyad et al. (2007) menerangkan bahwa pengembangan areal tanaman kedelai dapat dilakukan pada lahan sawah, lahan kering (tegalan), lahan bukaan baru, dan lahan pasang surut yang telah direklamasi. Kedelai memerlukan tanah yang memiliki aerasi dan drainase air yang cukup baik. Kedelai tidak dapat tumbuh dengan baik pada tanah kering berpasir serta tanah dangkal. Jenis tanah yang sesuai bagi pertumbuhan tanaman kedelai adalah alluvial, regosol, grumusol, latosol, dan andosol. Sumarno dan Manshuri (2007) menambahkan bahwa pada sebagian besar lahan yang ditanami kedelai di Indonesia, masalah yang sering dihadapi adalah dangkalnya lapisan olah tanah. Baik di lahan sawah maupun tegalan, kedalaman lapisan olah kurang dari 25 cm, kebanyakan 15-20 cm. Lapisan bajak yang dangkal akan membatasi perkembangan akar kedelai, tanaman mudah tercekam kekeringan, dan penyerapan hara terbatas yang kemudian berdampak terhadap nya produktivitas kedelai. Tanaman kedelai
8 mempunyai adaptasi yang sangat luas sehingga produktivitas tanaman pada berbagai agroklimat pun sangat beragam (Tabel 4). Tabel 4. Kriteria Agroklimat untuk Tanaman Kedelai di Indonesia Faktor Agroklimat Sangat Sesuai Kurang Sesuai Sesuai bersyarat sesuai Suhu rata-rata ( o C) 20-30 18-35 > 35 <18 dan >40 Panjang hari (jam) 12-12.5 11.5-12 10.0-11.0 < 10 Curah hujan 1500-2000 1000-2500 2500-3500 >3500 Tahunan (mm/th) <1000 Selama musim tanam kedelai (mm/3 bln) 300-400 200-300, 400-600 100-200, 600-900 <100, >900 Elevasi (m dpl) 1-700 700-1000 1000-1300 > 1300 Kedalaman lapisan olah >40 30-40 15-29 <15 tanah Tekstur tanah Agak Sedang Agak Kasarhalus halus kandungan liat (%) 36-43 43-50 51-68 Rendah, tinggi Bahan organik tanah Sedangtinggi Sedang Agak Rendah N tanah Sedangtinggi Sedang Rendah Sangat P tersedia Tinggi Sedang Rendah Sangat K tersedia Tinggi Sedang Rendah Sangat Ca, Mg Sedang Sedang Rendah Sangat Kejenuhan Al <8 8.0-10.0 11.0-19.0 >20 Sumber : Sumarno dan Manshuri, 2007 Kasarsangat halus Pemuliaan Tanaman Kedelai Pemuliaan tanaman merupakan suatu metode yang sistematik dalam merakit keragaman genetik menjadi suatu bentuk yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. Hasil dari pemuliaan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan melalui peningkatan produksi dari varietas yang memiliki daya hasil tinggi. Pemuliaan tanaman bertujuan untuk memperbaiki sifat-sifat tanaman baik sifat kualitatif maupun kuantitatif. Tujuan akhirnya diarahkan untuk memperoleh nilai ekonomi yang tinggi dengan meningkatnya nilai dan jumlah hasil yang diperoleh.
9 Tanaman kedelai merupakan tanaman menyerbuk sendiri. Arsyad et al. (2007) mengemukakan bahwa langkah yang harus ditempuh pada pemuliaan tanaman yang menyerbuk sendiri pada dasarnya terdiri dari introduksi, seleksi tetua, hibridisasi, seleksi setelah hibridisasi, evaluasi dan pengujian, serta pelepasan varietas. Koleksi plasma nutfah merupakan aspek yang sangat penting bagi program pemuliaan. Hal ini dikarenakan dari koleksi itulah diperoleh induk-induk dengan sifat yang diinginkan. Prosedur memilih calon tetua galur murni memiliki dua cara yang banyak dipakai yaitu seleksi massa dan pemuliaan galur murni (Allard, 1960). Sumarno (1982) menambahkan bahwa varietas kedelai dikembangkan dari galur murni yang bersifat homozygote-homogenus. Cara pembentukan galur murni asal persilangan dapat bermacam-macam. Hal yang perlu diperhatikan adalah memilih galur yang secara genetis mempunyai hasil yang tinggi agar mendapatkan keragaman genetis yang luas. Poehlman (1983) menerangkan bahwa pembentukan galur yang berasal dari persilangan kemudian diseleksi untuk mengidentifikasi genotipe yang diinginkan dari segregasi yang muncul pada persilangan. Prosedur seleksi dibagi menjadi tiga jenis yaitu metode pedigree, bulk, dan single seed descent. Metode pedigree merupakan seleksi tanaman berdasarkan kombinasi karakter yang diinginkan dan dimulai sejak generasi F 2. Tetua tanaman F 2 yang terseleksi kemudian di tanam kembali untuk generasi selanjutnya dan dilakukan kembali seleksi, begitu seterusnya sehingga tercapai keturunan yang murni. Metode bulk merupakan seleksi yang ditunda hingga generasi selanjutnya dan biasanya pada generasi F 5 atau F 6 saat waktu segregasi sebenarnya terhenti. Metode bulk ini sederhana, tidak menyusahkan dan tidak mahal. Metode single seed descent merupakan seleksi tanaman F 2 dan tetuanya yang memiliki kemajuan pada generasi selanjutnya berdasarkan satu biji yang ditanam sehingga mencapai keturunan yang murni. Pembentukan galur murni diarahkan untuk mendapatkan galur-galur harapan kedelai yang akan dilepas sebagai varietas unggul. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian (2006) menerangkan bahwa varietas unggul mempunyai peranan penting dan strategis dalam upaya peningkatan produksi. Selain daya
10 hasil yang tinggi, varietas unggul juga berperan dalam mengurangi risiko kehilangan hasil karena cekaman biotis serta cekaman abiotik. Karakter yang dipertimbangkan dalam menciptakan varietas unggul adalah kesesuaiannya dengan preferensi atau permintaan pasar. Pembentukan varietas unggul berdasarkan galur-galur harapan yang terpilih memerlukan pengujian terhadap kestabilan hasil pada berbagai kondisi musim dan lingkungan. Hal ini dikarenakan seorang pemulia harus memutuskan apakah suatu galur memiliki sifat-sifat kuantitatif yang diinginkan pada berbagai kondisi lingkungan (Arsyad et al. 2007). Tahap pengujian pada berbagai kondisi lingkungan dikenal sebagai tahap uji multi lokasi. Tujuan pengujian pada multi lokasi ini adalah untuk mengetahui daya adaptasi dari galur-galur harapan yang akan dilepas sebagai varietas unggul. Tahap uji multi lokasi hanya mengujji 5-10 galur harapan, luas petak pengujian lebih besar (10-15 m 2 ) dengan dua ulangan per lokasi. Varietas lokal perlu diikutkan pada pengujian multi lokasi ini sebagai pembanding. Galur-galur harapan yang memiliki hasil lebih tinggi secara nyata dibandingkan varietas lokal dapat dicalonkan sebagai varietas unggul untuk daerah tersebut (Sumarno, 1982).