BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mucuna bracteta 2.1.1 Botani Mucuna bracteata adalah jenis kacangan penutup tanah yang berasal dari dataran tinggi Kerala India Selatan, dapat juga dijumpai di beberapa dataran tinggi pulau Sumatera, seperti disepanjang Bukit Barisan, didaerah Sipirok dengan nama daerah Biobio. Walaupun termasuk kedalam jenis kacangan penutup tanah baru, namun jenis kacangan ini sudah pernah dipelajari dan telah disusun sistem klasifikasinya. Nama latin dari kacangan ini adalah Mucuna bracteata dengan klasifikasi sebagai berikut : Kingdom Divisio Sub division Class Ordo Famili Sub family Genus Spesies : Plantae : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledoneae : Fabales : Fabaceae : Faboideae : Mucuna : Mucuna Bracteata Selain Mucuna bracteata, jenis kacangan ini juga memiliki spesies lain dalam genus yang sama seperti Mucuna cochinchinensis yang sudah dikenal sebelum sebagai kacangan penutup tanah, Mucuna pruriens, Mucuna macrocarpa, Mucuna hubery, Mucuna killipiana, Mucuna gigantae, dan lain sebagainya yang sampai saat ini masih belum dieksplorasi (Harahap, 2008). 4
Jenis kacangan Mucuna bracteata memiliki beberapa keunukan dan keunggulan tertentu dibandingkan dengan kacangan penutup tanah lainnya yaitu: Pertumbuhan yang jagur Mudah dibangun dengan jumlah biji yang rendah Tidak disukai ternak Toleran terhadap cekaman kekeringan Menghasilkan senyawa kimia bersifat alelopati bagi gulma pengganggu Produksi biomasa tinggi Resistensi tinggi terhadap hama dan penyakit dan bukan merupakan inang 2.1.2 Morfologi a. Daun Helaian daun berbentuk oval, satu tangkai daun terdiri dari 3 helaian anak daun, berwarna hijau, muncul disetiap ruas batang. Ukuran daun dewasa (trifoliate) dapat mencapai 15 x 10 cm, helaian daun akan menutup apabila suhu lingkungan tinggi (termonasti), sehingga sangat efisien dalam mengurangi penguapan di permukaan daun tanaman (Harahap, 2008). Gambar 2.1. Daun Mucuna bracteata 5
b. Batang Tumbuh menjalar, merambat/membelit/memanjat, berwarna hijau muda sampai hijau kecokelatan. Batang ini memiliki diameter 0,4-1,5 cm berbentuk bulat berbuku dengan panjang buku 25-34 cm, tidak berbulu, teksturnya cukup lunak, lentur, mengandung banyak serat dan berair. Berbeda dengan kacangan lainnya, batang kacangan ini bila dipotong akan mengeluarkan banyak getah berwarna putih dan akan berubah menjadi cokelat setelah kering, dan noda getah ini sangat sulit dibersihkan. Batang yang sudah tua akan mengeluarkan bintil-bintil kecil berwarna putih yang bila bersinggungan dengan tanah akan berdiferensiasi menjadi akar baru (Harahap, 2008). Gambar 2.2. Batang Mucuna bracteata c. Akar Mucuna bracteata memiliki sistem perakaran tunggang sebaimana kacangan lainnya, berwarna putih kecokelatan, tersebar diatas permukaan tanah dan dapat mencapai kedalaman 1 meter dibawah permukaan tanah. Tanaman ini juga memiliki bintil akar yang menandakan adanya simbiosis mutualisme antara tanaman dengan bakteri Rhizobium sp sehingga dapat memfikasasi nitrogen bebas menjadi nitrogen yang tersedia bagi tanaman. Bintil akar ini berwarna merah muda segar dan relatif sangat banyak, berbentuk bulat dan berukuran diameter sangat bervariatf antar 0,2-2,0 cm (Harahap, 2008). 6
Gambar 2.3. Akar Mucuna bracteata d. Bunga Bunga berbentuk tandan, masing-masing tangkai bunga terdiri dari 3 bunga sehingga bunga yang muncul rata-rata 75 bunga; kelopak bunga berwarna hijau, kemudian muncul mahkota bunga yang berwarna ungu; sampai kemunculan bakal polong membutuhkan waktu 25-30. Bunga mucuna bracteata termasuk dalam golongan bunga sempurna kerena memiliki benang sari dan kepala putik dalam satu bunga, Bunga terdiri dari 6 bagian, antara lain : tangkai bunga, mahkota, pelindung tangkai sari, tangkai sari, dan kepala putik (Harahap, 2008). Gambar 2.4. Bunga Mucuna bracteata 7
e. Buah dan biji Dalam satu rangkaian bunga yang berhasil menjadi polong sebanyak 4-15 polong, tergantung dari umur tanaman dan lingkungan setempat termasuk perubahan musim. Polong-polong ini diselimuti oleh bulu-bulu halus berwarna merah keemasan yang berubah warna menjadi hitam ketika matang, bulu-bulu ini juga dapat menimbulkan alergi dan iritasi ringan pada kulit. Polong yang berbulu ini memiliki panjang 5-8 cm, dan memiliki 2-4 biji untuk setiap polongnya. Biji berwarna cokelat tua sampai hitam mengkilap, dari 1 kg polong basah dapat menghasilkan 250 gram biji kering dengan serat 850 biji kering/100 gram. Dari mulai munculnya bunga sampai polong siap panen dibutuhkan waktu sekitar 50-60 hari (Harahap, 2008). Gambar 2.5. Biji Mucuna bracteata 2.2 Syarat Tumbuh 2.2.1 Iklim Iklim merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan produksi kacangan, namun setiap jenis kacangan juga memiliki respon yang berbeda-beda terhadap faktor iklim tersebut termasuk Mucuna bracteata. Oleh sebab itu pemilihan lokasi untuk penanaman kacangan ini tertuma dengan tujuan untuk memproduksi biji harus sesuai dengan kondisi lingkungan yang dikehendaki oleh kacangan itu sendiri (Harahap, 2008). 8
a. Ketinggian Tempat Secara umum Mucuna bracteata dapat tumbuh dengan subur disemua tingkat ketinggian, baik dataran rendah maupun dataran tinggi. Namun untuk dapat memasuki fase generative yang sempurna, maka Mucuna bracteata membutuhkan daerah dengan ketinggian > 1.000 meter dpl dengan demikian, ketinggian tempat merupakan kunci utama untuk sampai mendapatkan biji Mucuna bracteata, karena jika ditanam didataran rendah yakni < 1.000 meter dpl, maka tanaman akan tumbuh dengan jagur namun tidak dapat menghasilkan bunga. Ketinggian juga mempengaruhi unsur-unsur iklim lain seperti temperatur, curah hujan dan kelembaban (Harahap, 2008). b. Temperatur Keadaan temperatur harian suatu daerah sangat menetukan jenis tanaman yang dapat tumbuh diatasnya. Ada tanaman yang menghendaki suhu rendah untuk pertumbuhannya. Mucuna bracteata merupakan salah satu jenis tanaman yang dapat tumbuh di daerah bertemperatur tinggi maupun rendah, namaun untuk berbunga Mucuna bracteata menghendaki temperatur harian minimum 12 C dan maksimum 23 C, jika suhu minimum diatas 18 C, maka dapat mencegah atau memperlambat proses pembungaan (Harahap, 2008). c. Curah Hujan Air merupakan suatu unsur yang menentukan pertumbuhan dan perkembangan tanaman mulai dari perkecambahan sampai tanaman berproduksi. Namun agar proses pembentukan polong tidak terganggu, sebaiknya ditanam di lokasi yang cukup air dengan curah hujan 1000-2500 mm/tahun dan 3-10 hari hujan/bulan, menyebabkan kacangan Mucuna bracteata yang ditanam di dataran rendah tidak pernah menghasilkan bunga (Harahap, 2008). d. Kelembaban Mucuna bracteata menghendaki areal yang tinggi dari permukaan laut untuk dapat memasuki fase generatif dan umumnya semakin tinggi suatu tempat maka kelembaban udaranya semakin tinggi yang disebabkan oleh tingginya curah hujan 9
terutama untuk daerah tropis seperti dataran tinggi sumatera utara. Walaupun begitu mucuna bracteata tidak menyukai kelembaban udara yang terlalu tinggi. Jika kelembaban udara terlalu tinggi, maka bunga-bunga yang telah terbentuk akan busuk, layu dan kering. Kelembaban udara yang dikehendaki oleh kacangan ini < 88% (Harahap, 2008). e. Lama Penyinaran Kacangan penutup tanah ini termasuk ke dalam tanaman berhari pendek dan hanya membutuhkan 6-7 jam penyinaran matahari penuh untuk setiap harinya. Jika ditanam didaerah panas dengan penyinaran matahari panjang, maka Mucuna bracteata akan merunduukkan daun dan batangnya akan mengurangi penguapan yang umumnya terjadi di siang hari. Walaupun begitu dari pengamatan yang dilakukan ditiga lokasi penelitian ppks dapat disimpulkan bahwa kacangan mucuna bracteata dapat beradaptasi dengan baik untuk daerah tropis seperti Indonesia (Harahap, 2008). 2.2.2 Tanah Pada umumnya Mucuna bracteata dapat tumbuh baik pada semua jenis tanah, baik tanah liat, liat berpasir, lempung, lempung berpasir atau tanah pasir, Tanaman ini juga dapat tumbuh pada kisaran ph yang cukup luas yaitu 4,5-6,5, Namun pertumbuhan Mucuna bracteata akan lebih baik jika tanaman pada tanah yang kaya bahan organik, gembur, dapat menyimpan air, pertumbuhan vegetatif akan sedikit jika mucuna bracteata ditanam diareal yang tergenang air. Untuk dilahan gambut menurut penelitian yang dilakukan Pusat Penelitian Kelapa Sawit mengenai LCC yang ditanam ditanah gambut. Mucuna bracteata mampu menutupi 75% areal yang ditanaminya dibandingkan dengan LCC lainnya seperti Calopogonium mucunoides yang hanya 60% (Harahap, 2008). 10
2.3 Pemanfaatan Mucuna bracteata Sebagai Bahan Penutup Tanah di Perkebunan Pembangunan Legumme Cover Crop (LCC) atau kacangan penutup tanah pada perkebunan untuk menanggulangi erosi permukaan tanah dan pencucian hara tanah, memperkaya hara N tanah, memperbaiki struktur tanah, dan menekan pertumbuhan gulma. Mucuna bracteata merupakan kacangan penutup tanah yang dinilai relative lebih mampu menekan pertumbuhan gulma pesaing disamping memiliki keunggulan lainnya yaitu, pertumbuhan yang cepat dan menghasilkan biomassa yang tinggi, mudah ditanam denga hiput yang rendah, tidak disukai ternak karena daunnya mengandung kadar fenol yang tinggi, toleran terhadap serangan hama dan penyakit, memiliki perakaran yang dalam, sehingga dapat memperbaiki sifat fisik tanah, mengasilkan serasah yang tinggi sebagai humus yang terurai lambat sehingga menambah kesuburan tanah, mengurangi laju erosi tanah, serta sebagai leguminosa yang dapat menambat N bebas dari udara (Sebayang, 2004). 2.3.1 Pengendalian Gulma Hampir seluruh gulma utama yang ada diperkebunan dapat dikendalikan oleh kacangan Mucuna bracteata, Pengendalian gulma akan lebi efektif jika ditanam pada musim hujan untuk mengurangi tingkat cekaman air yang dapat menimbulkan kematian. Semakin tinggi populasi Mucuna bracteata maka semakin cepat ia menutupi areal yang terbuka dan semakin lebih mudah dalam pengendalian gulma. 2.3.2 Bintil Akar Yang Mampu Memfiksasi N Bebas Kacangan Mucuna bracteata juga memiliki bintil akar yang mampu memfiksasi N bebas di udara menjadi N dalam bentuk ion yang tersedia bagi tanaman. Secara umum jumlah unsur hara dalam tanah akibat penanaman Mucuna bracteata di perkebunan akan bertambah baik dari sumbangan biomassa dalam bentuk serasah maupun fiksasi N bebas menjadi N tersedia bagi tanaman. 11
2.4 Bakteri Rhizobium sp Bakteri Rhizobium sp adalah salah satu kelompok bakteri yang berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman. Jika bersimbiosis dengan tanaman legum, kelompok bakteri akan menginfeksi akar tanaman dan membentuk bintil akar dari mitra legumnya. Rhizobium yang berasosiasi dengan tanaman legum mampu memfikasasi nitrogen 100-300 kg/ha dalam suatu musim tanaman dan meninggalkan sejumlah nitrogen untuk tanaman berikutnya. Rhizobium mampu mencukupi 80% kebutuhan nitrogen tanaman legum dan meningkatkan produksi antara 10-25%. Tanggapan tanaman untuk memfiksasi nitrogen dari udara tergantung pada kondisi medium tumbuh dan efektivitas populasi asli (Rahmawati, 2006). 2.4.1 Penambatan Nitrogen oleh Rhizobium sp Udara di atmosfer kurang lebih 80% adalah gas nitrogen (N). Tetapi unsur N tidak dapat digunakan secara langsung oleh sebagian besar organism. Kebanyakan organisme menggunakan nitrogen dalam bentuk NH sebagai penyusun asam amino, protein, dan asam nukleat. Fiksasi nitrogen merupakan proses yang mengubah N2 menjadi NH4 yang kemudian akan digunakan secara biologi. Proses ini dapat terjadi secara alamiah oleh mikroba. Mikroba yang fungsi utamanya sebagai penyedia unsur nitrogen melalui penambatan nitrogen atmosfer dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu mikroba yang hidup bebas (free-living microbes) artinya bekerja secara non simbiotik dan mikroba yang melakukan hubungan simbiotik dengan tanaman tertentu (Yuwono, 2006). Rhizobium sp yang efektif pada bintil akar mampu memenuhi seluruh atau sebagian kebutuhan N bagi tanaman. Berdasarkan kemampuan tersebut Rhizobium sp memiliki andil yang cukup besar dalam peningkatan produktivitas pertanian terutama kacang-kacangan (Rao, 1994). Dalam jaringan bintil akar bakteri 12
tersebut memfiksasi nitrogen dan mengubahnya menjadi ammonium yang selanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman. Hal ini menyebabkan kondisi pertumbuhan tanaman berbintil akar lebih baik dibandingkan tanpa bintil akar. 2.4.2 Mekanisme Pembentukan Bintil Akar Simbiosis Rhizobium dengan tanaman legum dicirikan dengan adanya pembentukan bintil akar pada tanaman inang. Pembentukan bintil akar ditandai dengan sekresi metabolism tanaman ke perakaran yang menstimulasi pertumbuhan bakteri berupa liposakarida. Eksudat akar yang dihasilkan tanaman legum memberikan efek yang menguntungkan untuk pembelahan Rhizobium di tanah (Yuwono,2006). Nodulasi dan fiksasi nitrogen tergantung pada kerja sama dari faktor-faktor yang berbeda yaitu kehadiran strain Rhizobium yang efektif pada sel akar, peningkatan jumlah sel pada Rhizobium di rizosfer, infeksi akar oleh bakteri, pertumbuhan, dan aktivitas Rhizobium itu sendiri (Rao, 1994). Secara umum pembentukan bintil akar pada tanaman legum terjadi melalui beberapa tahap yaitu, pengenalan pasangan sesuai antara tanaman dengan bakteri yang diikuti oleh pelekatan bakteri Rhizobium pada permukaan rambut akar tanaman, invasi rambut akar oleh bakteri melalui pembentukan benang-benang infeksi, perjalanan bakteri ke akar utama melalui benang-benang infeksi, pembentukan sel-sel bakteri yang mengalami deformasi, yang disebut sebagai bakteroid, di dalam sel akar tanaman, pembelahan sel tanaman dan bakteri sehingga terbentuk bintil akar (Yuwono, 2006). 13