TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Klasifikasi dari tanaman kedelai menurut Rukmana dan Yuyun, 1996 adalah sebagai berikut : Kingdom/subkingdom Divisio Sub divisio Kelas/subkelas Ordo/subordo Famili/subfamili Tribe/subtribe Genus Spesies : Plantae/Cormobionta : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledoneae/Archichlamydae : Fabales/Leguminosinae : Fabaceae/Leguminosae/Papilionaceae : Phaseoleae/phaseolinae (Glycininae) : Glycine : Glycine max (L.) Merrill Susunan tubuh tanaman kedelei terdiri atas dua macam alat (organ) utama yaitu pertama organ vegetatif meliputi akar, batang dan daun yang berfungsi sebagai alat pengambil, pengangkut, pengolah, pengedar dan penyimpan makanan sehingga disebut alat hara (organ nutritivum). Kedua organ generatif meliputi bunga, buah dan biji yang berfungsi sebagai alat berkembangbiak/organum reproduktivum (Rukmana dan Yuyun, 1996). Susunan akar kedelai pada umumnya sangat baik. Pertumbuhan akar tunggang lurus masuk ke dalam tanah dan mempunyai banyak akar cabang. Pada akar cabang banyak terdapat bintil akar berisi bakteri Rhizobium japonicum, yang mempunyai kemampuan mengikat zat lemas bebas (N 2 ) dari udara yang kemudian dipergunakan untuk menyuburkan tanah (Andrianto dan Indarto, 2004).
Kedelai berbatang semak dengan tinggi 30-100 cm. Batang dapat dibedakan membentuk 3-6 cabang. Tipe pertumbuhan dapat dibedakan menjadi 3 macam yakni determinat, indeterminat dan semi determinat. Batang kedelai berwarna ungu dominan berwarna hijau (Departemen Pertanian, 1990). Daun kedelai merupakan daun majemuk yang terdiri dari tiga helai anak daun umumnya berwarna hijau muda atau hijau kekuning-kuningan. Bentuk daun ada yang oval, juga ada yang segi tiga. Warna dan bentuk daun kedelai ini tergantung pada varietas masing-masing (Andrianto dan Indarto, 2004). Bunga kedelai berwarna putih, ungu pucat atau ungu. Bunga dapat menyerbuk sendiri. Saat berbunga bergantung pada kultivar (varietas) dan iklim. Suhu mempengaruhi proses pembungaan. Semakin pendek penyinaran dan semakin tinggi suhu udaranya, akan semakin cepat berbunga (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998). Tanaman kedelai memiliki bunga sempurna (hermaphrodite), yakni pada tiap kuntum bunga terdapat alat kelamin betina (putik) dan kelamin jantan (benang sari). Mekarnya bunga berlangsung pada jam 08.00-09.00 dan penyerbukannya bersifat sendiri (self pollinated). Kuntum bunga tersusun dalam rangkaian bunga, namun tidak semua bunga dapat menjadi polong (buah). Sekitar 60% bunga akan rontok sebelum membentuk polong. Tiap polong kedelai berisi antara 1-4 biji. Jumlah polong pertanaman tergantung pada varietas kedelai, kesuburan tanah dan jarak tanam yang digunakan. Kedelai yang ditanam pada tanah yang subur pada umumnya dapat menghasilkan 100-200 polong/pohon (Rukmana dan Yuyun, 1996).
Polong kedelai muda berwarna hijau. Warna polong matang beragam antara kuning hingga kuning kelabu, coklat atau hitam. Jumlah polong tiap tanaman dan ukuran biji ditentukan secara genetik, namun jumlah nyata polong dan ukuran nyata biji yang terbentuk dipengaruhi oleh lingkungan semasa proses pengisian biji. Periode pengisian biji merupakan periode paling kritis dalam masa pertumbuhan kedelai. Apabila terdapat gangguan dalam periode ini akan berakibat berkurangnya hasil (Hidajat, dkk., 1985). Biji kedelai berkeping dua yang terbungkus oleh kulit biji. Embrio terletak diantara keping biji. Warna kulit biji bermacam-macam, ada yang kuning, hitam, hijau dan coklat. Pusar biji atau hilum adalah jaringan bekas biji kedelai yang menempel pada dinding buah. Bentuk biji kedelai pada umumnya bulat lonjong, ada yang bundar atau bulat agak pipih. Besar biji bervariasi, tergantung varietas. Di Indonesia besar biji sering diukur dengan bobot per 100 biji kering dan bervariasi dari 6-30 gram. Kedelai digolongkan berbiji kecil bila bobot 100 bijinya antara 6-10 g, berbiji sedang bila bobot 100 biji 13 g, dan lebih dari 13 g termasuk berbiji besar (Suprapto, 2001). Semua varietas kedelai mempunyai bulu pada batang, cabang, daun dan polongnya. Lebat atau tidaknya bulu serta kasar atau halusnya bulu tergantung pada varietas masing-masing. Begitu pula warna bulu berbeda-beda, ada yang berwarna coklat dan ada pula putih kehijauan (Andrianto dan Indarto, 2004).
Syarat Tumbuh Iklim Melihat kondisi iklim di negara kita maka kedelai umumnya ditanam pada musim kemarau, yakni setelah panen padi musim hujan. Lamanya musim hujan sangat mempengaruhi aktivitas bakteri tanah dalam menyediakan nitrogen namun ketergantungan ini dapat diatasi, asalkan selama 30-40 hari suhu didalam dan dipermukaan tanah pada musim panas sekitar 35 0-39 0 C, dengan kelembaban sekitar 60-70% (Andrianto dan Indarto, 2004). Kedelai menghendaki air yang cukup pada masa pertumbuhannya, terutama pada saat pengisian biji. Curah hujan yang optimal untuk budidaya kedelai adalah 100-200 mm/bulan, sedangkan tanaman kedelai dapat tumbuh baik di daerah yang memiliki curah hujan sekitar 100-400 mm/bulan (Irwan, 2006a). Suhu yang dikehendaki tanaman kedelai antara 21 0-34 0 C, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman kedelai 23 0-27 0 C. Pada proses perkecambahan benih kedelai memerlukan suhu yang cocok sekitar 30 0 C (Warintek, 2008). Pertumbuhan kedelai sangat peka terhadap perubahan lingkungan tumbuh yang disebabkan oleh kondisi iklim, baik mikro maupun makro. Pada stadia tumbuh, berbunga, pembentukan dan pengisian polong, ketersediaan air sangat diperlukan. Pemanenan kedelai harus dilakukan pada saat umur masak optimal (masak fisiologis) agar diperoleh mutu hasil dan produksi yang tinggi, umur masak optimal sangat beragam sesuai dengan varietasnya. Pada umumnya varietas
unggul dikembangkan saat umur masak optimal juga dapat melalui tanda-tanda visual polong dan tanaman panen dilakukan bila tanaman sudah matang dimana 95% polong telah matang, berwarna kecoklatan, dan daun telah rontok (Deptan, 2003). Tanah Tanaman kedelai dapat tumbuh di berbagai agroekosistem dengan jenis tanah, kesuburan tanah, iklim, dan pola tanam yang berbeda. Hal ini mengindikasikan adanya spesifikasi cara bertanam kedelai. Kedelai bersifat adaptif untuk daerah pertanaman tertentu misalnya di tanah asam, hendaknya memilih varietas kedelai unggul yang mempunyai tingkat adaptasi tinggi terhadap tanah masam sehingga akan diperoleh hasil optimal. Selain itu, varietas yang ditanam tersebut harus sudah bersifat adaptif dengan kondisi lahan yang akan ditanami sehingga tidak mengalami hambatan dalam pertumbuhannya (Irwan, 2006a). Kedelai tidak menuntut struktur tanah yang khusus sebagai satu persyaratan tumbuh. Bahkan pada kondisi lahan yang kurang subur dan agak asam pun kedelai dapat tumbuh dengan baik, asal tidak tergenang air yang akan menyebabkan busuk akar. Kedelai dapat tumbuh baik pada berbagai jenis tanah, asal drainase dan aerase tanah cukup baik. Tanah-tanah yang cocok yaitu: alluvial, regosol, grumosol, dan andosol. Kedelai juga membutuhkan tanah yang kaya akan humus/bahan organik (Warintek, 2008).
Toleransi ph yang baik sebagai syarat tumbuh yaitu antara 5,8-7, namun pada tanah dengan ph 4,5 kedelai masih dapat tumbuh baik, yaitu dengan menambah kapur 2,4 ton per ha (Andrianto dan Indarto, 2004). Mutu Benih Penangkaran benih di lapangan sangat menentukan mutu benih yang akan dihasilkan. Biji yang bermutu rendah tidak akan menjadi bermutu tingggi meskipun disimpan dengan teknologi penyimpanan modern. Pentingnya mutu benih sebelum disimpan sangat berkaitan erat dengan teknologi produksi benih. Benih kedelai yang baru dipanen dan akan disimpan dalam jangka waktu agak lama hendaknya mempunyai daya tumbuh di atas 85 % (Rumiati, dkk. 1993). Faktor yang mempengaruhi mutu benih antara lain faktor genetik, lingkungan dan status benih (kondisi fisik dan fisiologi benih). Genetik merupakan faktor bawaan yang berkaitan dengan komposisi genetika benih. Setiap varietas memiliki identitas genetika yang berbeda. Sebagai contoh, mutu daya simpan benih kedelai lebih rendah dibandingkan dengan mutu daya simpan benih jagung, hal ini diakibatkan perbedaan gen yang ada di dalam benih. Faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap mutu benih berkaitan dengan kondisi dan perlakuan selama prapanen, pascapanen, maupun saat pemasaran benih. Faktor kondisi fisik dan fisiologi benih berkaitan dengan performa benih seperti tingkat kemasakan, tingkat kerusakan mekanis, tingkat keusangan (hubungan antara vigor awal dan lamanya disimpan), tingkat kesehatan, ukuran dan berat jenis, komposisi kimia, struktur, tingkat kadar air dan dormansi benih (Wirawan dan Sri, 2002).
Kadar air merupakan faktor yang paling mempengaruhi kemunduran benih. Kemunduran benih meningkat sejalan dengan meningkatnya kadar air benih. Beberapa faktor yang mempengaruhi daya kecambah benih kedelai selama penyimpanan adalah mutu dan daya kecambah sebelum disimpan, kadar air benih, kelembapan ruangan penyimpanan, suhu tempat penyimpanan, hama dan penyakit di tempat penyimpanan dan lama penyimpanan. Menurut Direktorat Bina Perbenihan (1996), untuk mendapatkan benih bermutu tinggi, sebelum disimpan biji kedelai calon benih harus dibersihkan dari kotoran dan benda lainnya seperti kulit polong, potongan batang dan ranting, batu, krikil atau tanah, biji luka, memar retak atau yang kulitnya terkelupas, biji yang mempunyai bercak ungu, biji berbelang cokelat yang mungkin mengandung virus mosaik, biji yang kulitnya keriput atau warnanya tidak mengkilat dan biji-biji tanaman lain (Direktorat Bina Perbenihan, 1995). Perkecambahan Kedelai Sejak fase awal pertumbuhan, suhu dan kelembaban harus tetap mampu menjamin pertumbuhan tanaman. Pemasakan benih harus terjadi saat hujan tidak terlalu berlebihan agar benih dapat dipanen dengan kadar air yang aman. Kondisi lngkungan yang sesuai selama masa pertumbuhan akan merangsang tanaman untuk berbunga dan menghasilkan benih. Perubahan tanaman dari fase vegetatif menjadi fase reproduktif tergantung pada rangsangan eksternal. Kebanyakan spesies tidak akan memasuki fase reproduktif jika pertumbuhan vegetatifnya belum selesai dan belum mencapai tahapan yang matang untuk berbunga.
Sehubungan dengan ini terdapat dua rangsangan yang menyebabkan perubahan itu terjadi yaitu suhu dan panjang hari (Mugnisjah dan Setiawan, 2006) Benih yang dipanen sebelum tingkat kemasakan fisiologisnya tercapai tidak mempunyai viabilitas tinggi. Bahkan pada beberapa jenis tanaman, benih yang demikian tidak akan dapat berkecambah. Diduga pada tingkat tersebut benih belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan juga pembentukan embrio sebelum sempurna (Sutopo, 2004). Metabolisme benih yang berkaitan dengan proses kehidupan benih, pada umumnya menjabarkan proses perkecambahan benih dan proses deteriorasi (kemunduran). Nilai akhir dari uji viabilitas merupakan resultante pengaruh faktor genetik dan faktor lingkungan melalui proses metabolisme. Proses metabolisme perkecambahan terdiri dari proses katabolisme dan anabolisme. Katabolisme terhadap simpanan bahan makanan sehingga menghasilkan energi terjadi pada organ penyimpanan bahan cadangan seperti endosperm dan daun lembaga, dan anabolisme yang menghasilkan sintesa protein baik sebagai umpan katabolisme ataupun untuk pembentukan sel-sel baru bagi pertumbuhan terjadi dalam poros lembaga (Sadjad,1994). Biji kedelai yang kering akan berkecambah bila memperoleh air yang cukup. Bila biji kedelai ditanam di dalam tanah, air dalam kapasitas lapang selama 5 hari setelah tanam merupakan keadaan yang baik untuk perkecambahan biji. Suhu optimumnya sekitar 27 0-30 0 C. Biji kedelai mudah menurun daya kecambahnya, terutama bila kadar air dalam biji di atas 13% dan disimpan pada ruangan yang suhunya diatas 25 0 C, serta kelembaban nisbah ruang diatas 80%. Biji kedelai yang disimpan pada gudang tanpa pendingin hanya tahan sekitar 3-5
bulan. Lebih dari 6 bulan sebagian besar biji tidak dapat tumbuh lagi bila ditanam. Kedelai yang bijinya kecil lebih tahan dalam penyimpanan daripada yang bijinya besar. Kecambah kedelai tergolong epigeous, yang berarti keping biji muncul di atas tanah. Bagian batang berkecambah di bawah keping disebut hipokotil. Warna hipokotil ungu atau hijau, dan erat hubungannya dengan warna bunga. Kedelai yang hipokotilnya ungu bunganya ungu. Dan yang hijau bunganya berwarna putih (Suprapto, 2001). Benih bermutu ialah benih yang telah dinyatakan sebagai benih yang berkualitas tinggi dari jenis tanaman unggul dan memiliki daya tumbuh lebih dari 90%. Memiliki viabilitas atau dapat mempertahankan kelangsungan pertumbuhannya menjadi tanaman yang baik atau mampu berkecambah juga tumbuh dengan normal. Disebut sebagai benih yang matang terdiri dari tiga struktur dasar yaitu embrio, jaringan penyimpan bahan makanan dan kulit benih. Embrio terdiri dari sumbu embrio yang mengandung daun lembaga atau kotiledon, plumula, hipokotil dan bahan akar. Jaringan penyimpan bahan makanan dari suatu benih mungkin dalam bentuk daun lembaga, endosperma atau perisperma (Kartasapoetra. 2003). Benih tanaman dengan ukuran yang lebih besar akan memiliki cadangan makanan yang lebih banyak dari pada benih dengan ukuran yang lebih kecil sehingga kemampuan berkecambah juga akan lebih tinggi karena cadangan makanan yang dirubah menjadi energi juga semakin banyak. walaupun benih berasal dari varietas yang sama, ukuran yang lebih besar akan mampu tumbuh relatif cepat dibandingkan dengan ukuran benih yang lebih kecil. Kandungan cadangan makanan akan mempengaruhi berat suatu benih. Hal ini tentu akan
mempengaruhi besar produksi dan kecepatan tumbuh benih, karena benih yang berat dengan kandungan cadangan makanan yang banyak akan menghasilkan energy yang lebih besar saat mengalami proses perkecambahan. Hal ini akan mempengaruhi besarnya kecambah yang keluar dan berat tanaman saat panen. Kecepatan tumbuh kecambah juga akan meningkat dengan meningkatnya besar benih (Deptan, 2003). Viabilitas Benih Berdasarkan pada kondisi lingkungan pengujian viabilitas benih dapat dikelompokkan ke dalam viabilitas benih dalam kondisi lingkungan sesuai (favourable) dan viabilitas benih dalam kondisi lingkungan tidak sesuai (unfavourable). Pengujian viabilitas benih dalam kondisi lingkungan tidak sesuai termasuk kedalam pengujian vigor benih. Perlakuan dengan kondisi lingkungan sesuai sebelum benih dikecambahkan tergolong untuk menduga parameter vigor daya simpan benih, sedangkan jika kondisi lingkungan tidak sesuai diberikan selama pengecambahan benih maka tergolong dalam pengujian untuk menduga parameter vigor kekuatan tumbuh benih (Mugnisjah dkk,1994). Permasalahan yang dihadapi dalam penyiapan atau pengadaan benih kedelai adalah viabilitas benih kedelai yang cepat mengalami penurunan. Sering terjadi viabilitas benih kedelai menurun sampai kurang dari 80% dalam waktu 2-3 bulan. Faktor-faktor yang berperan sebagai penyebab tingginya laju penurunan viabilitas benih kedelai selama penyimpanan adalah benih kedelai yang disimpan memiliki vigor awal yang rendah, benih disimpan atau dikemas pada kadar air yang tinggi, kondisi penyimpanan yang lembab dan panas, dan kerusakan benih
oleh hama, penyakit terbawa benih dan kerusakan benih secara mekanis (Purwantoro, 2009). Biasanya benih diuji daya kecambah dan viabilitasnya di laboratorium yang dilengkapi dengan alat dan para pekerja untuk menentukan mutu benihnya. Pada uji daya kecambah, benih dikatakan berkecambah bila dapat menghasilkan kecambah dengan bagian-bagian yang normal atau mendekati normal. Ada suatu pengujian viabilitas yang bertujuan untuk mengetahui dengan cepat semua benih yang hidup, baik dorman maupun tidak dorman yaitu dengan pengirisan bagian embrio benih dan uji tetrazolium (Justice dan Louis, 1994). Vigor benih Analisis uji daya berkecambah dilakukan dua kali masing-masing pada hari ketiga dan kelima sesudah penanaman. Maksudnya agar kondisi dalam media pasir dapat dioptimasi, dihindarkan dari benih yang membusuk, atau dari yang tumbuh terlalu kuat. Benih yang sudah tumbuh normal sesuai ukuran yang sudah dibakukan diambil dan dihitung. Umumnya kenormalannya ditentukan berdasar ketegaran struktur tumbuh yang terdiri dari akar primer, akar seminal sekunder, hipokotil, kotiledon, dan daun pertama yang tumbuh dalam kotiledon, atau koleoptil dan daun pertama yang tumbuh di dalamnya. Jumlah kecambah normal dihitung dalam persen terhadap semua benih yang ditanam dan menjadi gambaran persentase tanaman yang mampu tumbuh secara normal dilapangan yang berkondisi optimum. Dalam media ada juga yang tumbuh abnormal menurut ukuran standar dicatat jumlahnya, demikian juga yang mati untuk menghitung
jumlah total benih yang diuji. Benih yang abnormal dianggap tidak berpotensi untuk hidup di lapangan dan sama nilainya dengan yang mati ( Sadjad, 1993). Benih mencapai kematangan fisiologis sewaktu terikat dengan tanaman induknya. Pada saat kematangan fisiologis itu benih memiliki viabilitas dan vigor benih yang maksimal, demikian pula dengan berat keringnya. Pertumbuhan tanaman induk yang baik merupakan syarat yang mantap sewaktu kematangan benihnya. Hal inilah yang menjamin tingginya viabilitas dan vigor benih tersebut. Selanjutnya penyakit dan hama, kekurangan air serta kekurangan makanan, baik pada tanaman induk sewaktu pertumbuhan dan perkembangannya atau pada waktu pematangan fisik benih tersebut, faktor yang demikian berpengaruh terhadap tingginya viabilitas dan vigor benih (Kartasapoetra, 2003). Kadar Air Benih Benih yang akan disimpan sebaiknya memiliki kandungan air yang optimal, benih pada saat dipanen biasanya memiliki kadar air 16-20 %, untuk dapat mempertahankan juga memperpanjang viabilitas maksimumnya maka harus diturunkan 4-5 % sebelum disimpan pada tempat penyimpanan tertutup, terutama pada temperatur laboratorium (Sutopo, 2004). Metode praktis untuk menguji kadar air benih meliputi metode oven dan pengukur kadar air listrik. Pada dasarnya metode oven bekerja berdasarkan pada prinsip, bahwa air benih dihilangkan dengan cara pemanasan. Selisih berat benih sebelum dan sesudah pemanasan merupakan kandungan air benihnya. Yang biasa dilakukan adalah mengeringkan benih selama 24 jam pada suhu 100 o -105 o C. pada suhu yang lebih tinggi, bahan yang mudah menguap dapat hilang, serta
minyak dan lemak dapat teroksidasi, yang keduanya dapat menyebabkan perubahan pada berat. Bila suhu pengeringan diturunkan, maka lama pengeringan harus ditambah yang disesuaikan dengan tingkat penurunan suhunya. Semua metode oven mempunyai beberapa kekurangan diantaranya banyaknya peralatan yang dibutuhkan, harus sering menimbang bahan yang diuji, serta lamanya waktu pengujian. Tetapi metode oven merupakan metode praktis yang cukup teliti (Justice dan Louis, 1994). Buah yang mengandung biji yang telah dipetik perlu dikeringakan, untuk menurunkan kadar air yang terkandung di dalamnya. Tinggi rendahnya kandungan air dalam benih memegang peranan penting dan berpengaruh besar terhadap viabilitas dan pertumbuhan umum daripada benih itu. Benih sebagai organisme hidup yang mengadakan respirasi secara terus menerus dapat mudah terkena pengaruh berakibat pada viabilitas dan vigor untuk dikembangkan pada saat diperlukan. Proses respirasi menghasilkan panas dan air dalam benih, semakin tinggi kadar airnya respirasi dapat berlangsung dengan cepat yang berakibat berlangsungnya perkecambahan karena didukung oleh kelembaban lingkungan yang tinggi, hal ini juga menyebabkan organisme perusak seperti jamur dapat hidup sehingga benih mengalami kerusakan (Kartasapoetra, 2003). Hasil pengujian daya tumbuh benih kedelai dangan teknik penyimpanan pada kadar air dan suhu yang berbeda mengindikasikan hasil yang berbeda yaitu benih dengan kadar air 8 % dapat disimpan sampai 3 tahun dalam gudang biasa tanpa menurun daya kecambahnya. Namun, bila kadar airnya 12 % maka dalam waktu 1 tahun daya kecambah turun menjadi 60 % dan menjadi 0 % setelah 3 tahun. Benih dengan kadar air 13 % yang disimpan dalam gudang bersuhu > 25 0 C
dan kelembapan nisbi (Rh) > 75 % daya tumbuhnya hanya 51 % setelah disimpan selama 6 bulan dan 0 % setelah 2 tahun. Benih dengan kadar air 8% secara konstan, apa bila disimpan pada suhu < 20 0 C dalam waktu 4 tahun daya tumbuhnya tidak berubah. Namun, bila kadar airnya > 12 % daya tumbuhnya terus menurun, dan menjadi 0 % setelah 5 tahun. Keadaan demikian sering terjadi di Indonesia (Kartono, 2004).