4 TINJAUAN PUSTAKA Botani Kedelai Kedelai (Glycine max (L.) Merr) merupakan tanaman yang telah dibudidayakan sejak tahun 2500 SM di dataran Cina, berasal dari daerah Manchuria dan Jepang, Asia Timur (Suprapto, 2002). Kedelai termasuk dalam famili Leguminosae. Tanaman ini memiliki percabangan sedikit, sistem perakaran tunggang, dan batang berkambium. Kedelai dapat berubah menjadi tumbuhan setengah merambat dalam keadaan pencahayaan rendah (Adisarwanto, 2008). Sistem perakaran kedelai terdiri atas akar tunggang dan akar sekunder (serabut). Akar tunggang umumnya hanya tumbuh pada kedalaman lapisan olah tanah yang tidak terlalu dalam yaitu 30 50 cm. Akar tunggang dapat mencapai kedalaman hingga lebih dari 2 m pada kondisi lahan optimal. Akar serabut tumbuh hingga kedalaman tanah 20 30 cm. Akar adventif dapat terbentuk saat terjadinya cekaman kekeringan dan salinitas tinggi (Adisarwanto, 2006). Pertumbuhan tanaman kedelai dibagi menjadi tipe indeterminate dan determinate. Pertumbuhan tipe indeterminate memiliki bunga yang hanya tumbuh pada ketiak tangkai daun (rasim) aksilar dan pembungaan dimulai sebelum perpanjangan batang tanamannnya berakhir, pembentukkan bunga dan polong kedelai terjadi sebelum tanaman kedelai tumbuh secara utuh. Pertumbuhan tipe determinate memiliki bunga yang tumbuh pada rasim aksilar dan terminal serta pertumbuhan vegetatifnya akan berakhir dengan pembungaan di ujung batang (Poehlman dan Sleper, 1995). Buku pada batang kedelai merupakan tempat tumbuhnya bunga. Buku yang menghasilkan buah disebut buku subur (Purwono dan Purnamawati, 2007). Jumlah buku pada batang dipengaruhi oleh tipe tumbuh batang dan periode panjang penyinaran. Jumlah buku batang indeterminate lebih banyak daripada batang determinate (Adisarwanto, 2007). Polong terbentuk saat 7 10 hari setelah bunga pertama muncul. Polong muda berwarna hijau dan akan berubah menjadi kuning kecoklatan saat masak. Tiap polong berisi 1 5 biji, tergantung varietas. Warna biji juga bervariasi seperti kuning, hitam, atau cokelat (Purwono dan Purnamawati, 2007).
5 Pertanian Organik Pertanian organik merupakan sistem pertanian yang memanfaatkan siklus organik secara optimal untuk mendukung tercapainya pertanian yang berkelanjutan. Pertanian organik merupakan suatu sistem terpadu yang bertujuan untuk meningkatkan potensi dan daya dukung lingkungan terhadap agroekosistem dalam jangka panjang (Rigby dan Caceres, 2001). Pertanian organik menerapkan sistem pertanian berwawasan lingkungan dengan tujuan untuk melindungi keseimbangan ekosistem alam dengan meminimalkan penggunaan bahan-bahan sintetik (Winarno et al., 2003). Pertanian organik juga bertujuan untuk memperoleh hasil optimal yang disertai dengan rotasi tanaman, penggunaan pupuk hijau, kompos, cover crop, dan mulsa. Rotasi tanaman sebagai salah satu cara untuk mengendalikan organisme pengganggu tanaman (OPT). Pupuk hijau dan kompos digunakan sebagai sumber hara untuk kesuburan tanah, sedangkan cover crop dan mulsa diterapkan untuk mencegah pertumbuhan gulma (Suwena, 2002). Budidaya organik berupaya untuk meniadakan atau membatasi kemungkinan dampak negatif yang ditimbulkan oleh budidaya konvensional. Strategi pertanian organik adalah memindahkan hara secepatnya dari sisa tanaman, kompos, dan pupuk kandang menjadi biomassa tanah yang selanjutnya menjadi hara dalam larutan tanah setelah mengalami proses mineralisasi. Pertanian organik dapat mendaur-ulang unsur hara melalui satu atau lebih tahapan bentuk senyawa organik sebelum diserap tanaman. Hal ini bertolak belakang dengan sistem pertanian konvensional yang memberikan unsur hara secara cepat dan langsung (Sutanto, 2002). Kedelai Organik Budidaya kedelai secara organik menggunakan bahan-bahan organik sebagai sumber hara. Pupuk organik yang merupakan hasil akhir dari perubahan atau peruraian bagian-bagian atau sisa-sisa tanaman dan binatang dapat menjadi (alternatif) sumber hara bagi tanaman kedelai (Sutedjo, 1994). Bahan organik dapat menyerap air sebanyak 5 10 kali beratnya, misalnya 1 kg bahan organik dapat menyerap 5 10 L air (Bintoro et al., 2007). Pupuk organik memiliki
6 keunggulan dalam hal memperbaiki struktur tanah, meningkatkan bahan organik tanah, harga relatif murah, mengandung unsur hara makro dan mikro, menambah daya serap air, dan memperbaiki kehidupan mikroorganisme dalam tanah (Indriani, 2001). Mikroorganisme yang terdapat dalam pupuk organik dapat menyebabkan unsur hara yang tidak tersedia bagi tanaman menjadi mudah diserap tanaman, sehingga dapat memperbaiki pertumbuhan dan produksi tanaman. Penelitian yang dilakukan Melati et al. (2008) memperlihatkan adanya kecenderungan bahwa pemberian pupuk organik secara tunggal dengan pupuk kandang ayam lebih baik dibandingkan dengan pupuk organik yang lain. Namun, perlakuan kombinasi pupuk organik menghasilkan jumlah dan bobot polong isi per tanaman lebih baik dibandingkan dengan perlakuan pupuk tunggal. Kombinasi pupuk organik memiliki peranan masing-masing seperti: pupuk kandang ayam berperan membantu proses dekomposisi pupuk hijau dan kompos, pupuk hijau menyumbang hara yang terkandung (terutama N), sedangkan kompos berperan dalam meningkatkan bahan organik karena kandungan unsur makronya rendah. Pemberian pupuk organik dan adanya residu abu sekam padi dapat menurunkan intensitas serangan hama pada pertanaman kedua rata-rata sebesar 75% dari kontrol. Lebih rendahnya intensitas serangan hama pada perlakuan yang menggunakan abu sekam padi diduga disebabkan oleh kandungan utama yang terdapat di dalamnya yaitu silikat dan karbon. Peranan silikat bagi tanaman selain sebagai unsur hara mikro juga dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap hama dan penyakit melalui pengerasan jaringan. Abu sekam dapat diberikan sebagai kombinasi dengan pupuk organik untuk menekan intensitas serangan hama, namun tidak dianjurkan untuk diberikan secara tunggal karena menyebabkan jumlah maupun bobot polong kedelai rendah (Melati et al., 2008). Pengendalian hama penyakit tanaman kedelai organik dapat dilakukan dengan metode pengendalian hayati melalui penggunaan tanaman pengendali organisme pengganggu tanaman (OPT) maupun pestisida biologis, seperti tahi kotok (Tagetes erecta) dan serai (Cymbopogon nardus). Menurut Kusheryani dan Aziz (2006), lahan pertanaman kedelai yang ditanami dengan tanaman penolak OPT jenis Tagetes erecta memiliki total intensitas serangan hama dan penyakit yang lebih rendah dibandingkan dengan tanaman penolak OPT yang lain.
7 Pupuk Kandang Ayam Pupuk kandang adalah pupuk yang berasal dari kotoran padat dan cair dari ternak yang tercampur dengan sisa makanannya serta alas kandang. Pupuk kandang yang diberikan ke lahan pertanian akan memberikan keuntungan, antara lain: memperbaiki struktur tanah, sumber unsur hara bagi tanah, menambah kandungan humus atau bahan organik dalam tanah, meningkatkan (efektifitas) jasad renik, meningkatkan kapasitas penahan air, mengurangi erosi dan pencucian serta peningkatan KTK tanah. Berdasarkan hasil penelitian, pemberian pupuk kandang ayam dosis 20 ton/ha memberikan hasil yang nyata tertinggi terhadap peubah yang diamati, antara lain: tinggi tanaman, indeks luas daun (ILD), jumlah cabang, jumlah ruas, bobot kering akar, bobot kering tajuk, bobot polong panen/petak, bobot polong isi dan hampa pada tanaman kedelai (Sinaga, 2005). Kotoran ayam memiliki kandungan N, P 2 O 5, K 2 O, dan kadar air (KA) sebesar 1.5, 1.3, 0.8, dan 57% (Lingga, 1991). Pupuk kandang ayam mengandung unsur nitrogen tiga kali lebih besar daripada pupuk kandang yang lainnya. Kandungan unsur hara dari pupuk kandang ayam lebih tinggi disebabkan oleh bagian cair (urine) bercampur dengan bagian padat (Sutedjo, 2002). Hasil penelitian Kurniasih (2006) menunjukkan bahwa budidaya organik menggunakan pupuk kandang ayam menghasilkan produktivitas tertinggi dibandingkan dengan budidaya menggunakan pupuk hijau dan konvensional. Produktivitas kedelai pada budidaya konvensional dan organik dengan pupuk kandang ayam sebesar 1.80 dan 6.03 kg/10 m 2. Namun perlakuan pupuk kandang dapat meningkatkan intensitas serangan hama. Sebaliknya intensitas kejadian penyakit dilaporkan lebih rendah dibandingkan dengan aplikasi pupuk hijau. Hal tersebut diduga karena pada proses dekomposisi pupuk kandang dihasilkan asam organik yang lebih tinggi untuk menekan serangan patogen. Pemberian pupuk kandang ayam dapat meningkatkan bobot kering bintil akar sebanyak 162% dibandingkan dengan tanpa pemberian pupuk. Pemberian pupuk kandang ayam dapat meningkatkan ketersediaan P dalam tanah dan kadar P dalam daun, sehingga pemupukan 15 ton pupuk kandang ayam per ha dapat menghasilkan biji kedelai kering 4 kali lebih banyak dari tanaman yang tidak mendapat pupuk kandang (Melati et al., 2008).
8 Pupuk Hijau Pupuk hijau merupakan salah satu bahan organik yang digunakan sebagai pupuk dalam pertanian organik. Pupuk hijau berasal dari bagian-bagian tanaman seperti daun, tangkai, dan batang yang dapat dimanfaatkan sebagai penambah bahan organik tanah dan unsur-unsur lainnya terutama nitrogen (Lingga, 1998; Sutanto, 2002). Pupuk hijau dapat memberikan keuntungan dalam memperkaya bahan organik tanah, memberikan lingkungan yang kondusif bagi perkembangan mikroorganisme tanah, mengembalikan unsur hara yang tercuci, dan menambah unsur N dalam tanah. Penggunaan pupuk hijau sebagai pupuk langsung dan penutup tanah sebaiknya dilakukan dengan menebarkan benih sekitar 3 4 bulan sebelum penanaman tanaman semusim (Marsono dan Sigit, 2001). Tithonia diversifolia atau bunga matahari Meksiko adalah salah satu jenis tanaman legume yang dapat tumbuh baik pada tanah yang kesuburannya rendah. T. diversifolia merupakan tanaman semak yang tumbuh di pinggir jalan, tebing, dan sekitar lahan pertanian. T. diversifolia dapat diperbanyak secara generatif maupun vegetatif melalui akar, setek batang, atau tunas. T. diversifolia merupakan tanaman yang mengandung unsur N dan K yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk hijau dan sumber bahan organik tanah. Daun Tithonia kering mengandung 3.5 4.0% N, 0.35 0.38% P, 3.5 4.1% K, 0.59% Ca, dan 0.27% Mg. Pupuk hijau dari Tithonia juga dapat mensubstitusi pupuk KCl (Hartatik, 2007). Selanjutnya Olabode et al. (2007) menambahkan bahwa selain memiliki unsur hara yang tinggi, T. diversifolia memiliki kemampuan untuk menyerap hara secara maksimal sehingga penggunaan T. diversifolia sebagai pupuk hijau sangat dianjurkan untuk meningkatkan kesuburan tanah. Penggunaan T. diversifolia sebagai pupuk organik dapat meningkatkan berat segar tanaman karena mampu menyediakan nitrogen sebagai bahan dasar pembentukkan klorofil dan mudah terdekomposisi, sehingga dapat menyediakan unsur hara yang dibutuhkan tanaman (Widiwurjani dan Suhardjono, 2006). Olabode et al. (2007) juga menambahkan bahwa Tithonia merupakan sumber bahan organik yang baik karena memiliki nisbah C/N rendah (8 8.5), fraksi terlarut bahan organik tinggi, dan kandungan lignin yang rendah (6.5%) sehingga mudah terdekomposisi dan cepat menyediakan unsur hara ke dalam tanah.
9 Fungi Mikoriza Arbuskula (FMA) Mikoriza adalah suatu struktur sistem perakaran yang terbentuk sebagai manifestasi adanya simbiosis mutualisme antara fungi (Myces) dan perakaran tumbuhan tingkat tinggi (Setiadi, 2002). FMA merupakan bagian dari mikoriza yang terdiri atas genus Glomus, Schlerocystis, Gigaspora, Scutellispora, Acaulospora, dan Entrophospora (Setiadi et al., 1992). Kompatibilitas antara FMA dan tanaman inang adalah kemampuan kedua simbion menggunakan fungsi simbiosis secara penuh. Bagi mikoriza, fungsi tersebut ialah menembus akar inang dan membentuk arbuskula tempat bahan (fosfat dan karbohidrat) dipertukarkan dan mempengaruhi perkembangbiakan FMA. Tanaman inang dapat menjalankan fungsi tumbuh dan berkembang secara sempurna (Koide dan Schreiner, 1992). Fungsi FMA yang menjadi pembahasan utama adalah FMA mampu meningkatkan serapan hara P. FMA mampu menghasilkan enzim ekstraseluler asam fosfatase yang dapat mengkatalisis pelepasan P dari kompleks organik di dalam tanah menjadi bentuk P anorganik (tersedia) bagi tanaman, sehingga hara diserap dengan mudah oleh hifa eksternal FMA dan ditransfer ke inang melalui akar yang terinfeksi (Jakobsen and Rosendahl, 1990; Marshner and Dell, 1994). Terjadinya asosiasi antara FMA dapat diketahui dengan melihat ada atau tidaknya infeksi akar pada tanaman inang. Infeksi FMA dapat diketahui dengan adanya struktur-struktur yang dihasilkan oleh FMA antara lain: hifa, vesikula, arbuskula, maupun spora (Setiadi dan Setiawan, 2011). Persentase infeksi akar dan produksi spora oleh FMA dipengaruhi oleh spesies FMA itu sendiri, lingkungan, dan tanaman inangnya sehingga baik jumlah spora maupun persentase infeksi akar tidak dipengaruhi oleh satu faktor saja, melainkan akumulasi dari berbagai faktor yang dapat mempengaruhinya (Gunawan, 1993). Kolonisasi akar kedelai oleh FMA dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil kedelai (Ganry et al., 1985) dan konsentrasi P tanaman kedelai (Bethlenfalvey et al., 1985). Inokulasi FMA dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk P pada tanaman kedelai (Simanungkalit, 1993). Efisiensi hasil, jumlah polong, dan serapan P tertinggi pada tanaman kedelai dicapai tanpa pemberian pupuk P. Hasil jumlah polong dan serapan P kedelai menurun dengan meningkatnya jumlah pupuk P yang diberikan.