FIKSASI NITROGEN SECARA BIOLOGIS SUATU ALTERNATIF PENYEDIAAN

UNSUR HARA NITROGEN PADA TANAMAN KEDELAI

Oleh

Ir. UTAMI, MS.

NIP. : 1954 0527 1983 032001

PRODI : AGROEKOTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

2018

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terimakasih penulis panjatkan ke Hadapan Ida Sang Hyang Widi

Wasa, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

karya ilmiah yang berjudul: Fiksasi Nitrogen Secara Biologis Merupakan Alternatif

Penyediaan Unsur Nitrogen pada Tanaman Kedelai. Karya ilmiah ini diambil dari beberapa

buku tentang fisiologi tumbuhan dan beberapa studi pustaka.

Penulis menyadari bahwa karya tulis ini masih jauh dari sempurna, sehingga penulis

sangat mengharapkan saran dan petunjuk yang mengarah pada penyempurnaan karya

ilmiah ini. Selanjutnya besar harapan penulis semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi yang

memerlukan.

Denpasar, 13 Juli 2018

Penulis

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .............................................................................................................. ii

DAFTAR ISI ......................................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL .................................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................ v

I. PENDAHULUAN ....................................................................................................... 1

II. PENDEKATAN MASALAH DAN PEMBAHASAN ....................................................... 4

2.1 Metabolisme Hara ........................................................................................... 4

2.2 Kendala-Kendala Penyediaan Unsur Nitrogen pada Tanaman Kedelai ........... 5

2.3 Penyediaan Unsur Nitrogen melalui Fiksasi Nitrogen secara Biologis pada

Tanaman Kedelai ............................................................................................... 8

2.3.1 Fiksasi nitrogen secara biologis .............................................................. 8

2.3.2 Peranan mikrobia dalam penyediaan dan penyerapan hara ................. 12

2.3.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi fiksasi nitrogen secara biologis ...... 13

2.3.4 Inokulasi rhizobium pada tanaman kedelai ........................................... 15

III. KESIMPULAN ………................................................................................................... 20

IV DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 21

iv

DAFTAR TABEL

NO Judul Tabel HAL.

1 Pengaruh Pemupukan N terhadap Tinggi Tanaman, Jumlah Polong Isi, dan

Hasil Kedelai di KP Muara ……………………………………………………………………………………….. 6

2 Pengaruh Inokulasi Rhizobium dan Pemupukan N terhadap Berat Biji Kering

Kedelai (t/ha) KP Tanan Bago dan Tulang Bawang ………………………………………………….. 18

3 Respon Inokulasi di Daerah Tropik dan Sub Tropik …………………………………………………... 19

v

DAFTAR GAMBAR

NO Teks Hal

1 Tahapan Proses Pembentukan Organ Fiksasi Nitrogen pada sistem

Simbiose Leguminosa dengan Legume dengan Rhizobium ……………………………… 11

2 Rata-rata Jumlah Bintil Akar pada Umur 4 Minggu setelah Tanam dan

Saat Pengisian Polong ……………………………………………………………………………………… 18

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kedelai merupakan salah satu jenis tanaman pangan dari kelompok leguminosa yang

penting di Indonesia sebagai sumber karbohidrat dan protein. Tanaman kedelai diusahakan

secara luas dan tersebar di seluruh wilayah Indonesia, baik pada penanaman lahan kering

dan terutama pada lahan basah pada musim kering.

Sejalan dengan bertambahnya jumlah penduduk, maka tingkat kebutuhan akan kedelai

juga semakin bertambah pula. Untuk memenuhi kebutuhan ini, ternyata di negara kita

masih diperlukan produk dari luar negeri yaitu impor kedelai. Dalam rangka untuk

memenuhi kebutuhan akan kedelai tersebut,maka produksi kedelai dalam negeri harus

lebih ditingkatkan. Peningkatan produksi kedelai dapat dilakukan secara ekstensifikasi dan

intensifikasi. Tetapi dengan terbatasnya lahan baru yang dapat dibuka untuk areal

pertanian tanaman pangan, maka usaha peningkatan produksi tanaman kedelai hanya dapat

dilakukan dengan jalan intensifikasi.

Untuk dapat meningkatkan produktivitas kedelai, maka harus dilakukan suatu usaha

menekan faktor-faktor pembatas pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai. Salah satu

faktor pembatas pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai adalah penyediaan unsur hara

nitrogen. Unsur hara nitrogen merupakan unsur hara essensiil utama yang dibutuhkan oleh

tanaman dalam jumlah yang relatif banyak. Adapun fungsi unsur nitrogen dalam

pertumbuhan tanaman adalah :sebagai penyusun protein, penyusun enzim, dan transfer

energi. Jika unsur nitrogen terdapat dalam keadaan kurang, maka pertumbuhan dan

produksi tanaman akan terganggu (Dwijoseputro, 1980, Sitompul, 1991).

2

Tanaman kedelai banyak diusahakan pada lahan sawah setelah tanaman padi yang

bersamaan dengan awal musim kemarau. Penanaman biasanya dilakukan dengan cara

menyebar biji atau dengan sistem tugal tanpa pengolahan tanah terlebih dulu

(Soeharsono,et al.,1985). Selanjutnya Soeharsono (1985) mengatakan, bahwa tanah sawah

yang tidak diolah menyebabkan terbentuknya suatu lapisan yang keras, sehingga perakaran

sulit untuk menembus lapisan tersebut. Hal ini menyebabkan ketersediaan unsur hara

khususnya nitrogen akan sulit didapat, meskipun dengan pemberian pupuk. Tanah yang

tidak diolah menyebabkan ketersediaan unsur hara, khususnya nitrogen akan sulit didapat

jika deberikan melalui pemupukan. Penempatan pupuk diatas tanah tidak akan efektif,

karena jauh dari daerah perakaran yang aktif menyerap unsur hara, dan tidak efisien karena

akan cepat hilang akibat adanya penguapan. Dalam keadaan demikian tanaman akan

tergantung pada kandungan unsur hara N dalam tanah yang sering keberadaannya tidak

mencukupi bagi tanaman (Sitompul, 1991).

Sebaliknya jika tanah tersebut diolah, maka permasalahan yang dihadapi adalah

semakin banyaknya evaporasi. Pada hal tanpa evaporasi yang tinggi, permasalahan air

sudah dihadapi karena penanaman terjadi pada musim kemarau. Kurangnya jumlah air

menyebabkan tidak efektifnya pemberian pupuk nitrogen, karena tidak ada media yang

memudahkan pengambilan unsur hara tersebut.

Atas dasar permasalahan tersebut, maka suatu cara yang sesuai untuk mendapatkan

nitrogen selain dari pemupukan perlu dikaji dan diteliti. Salah satu cara untuk mendapatkan

tambahan unsur nitrogen dalam tanah adalah dengan meningkatkan fiksasi nitrogen secara

biologis, dengan cara memberikan bakteri Rhizobium kedalam tanah. Sehingga dengan

demikian tanah mendapatkan tambahan hara dari adanya aktivitas bakteri rhizobium, selain

dari perlakuan pemberian pupuk yang ada.

3

1.2 Tujuan

Pada penulisan ini bertujuan untuk:

1. Mengkaji pemberian rhizobium dalam usaha peningkatan fiksasi nitrogen secara

biologis.

2. Untuk mendapatkan informasi tentang hal yang berkaitan dengan pengaruh

pemberian rhizobium terhadap fiksasi nitrogen secara biologis.

4

II PENDEKATAN MASALAH DAN PEMBAHASAN

2.1 Metabolisme Hara

Bentuk unsur hara nitrogen yang umum diserap oleh tanaman adalah NO3- dan

NH4+. Berdasarkan hal tersebut assimilasi nitrogen dibedakan antara assimilasi nitrat (NO3- )

dan assimilasi amonium (NH4+). Assimilasi nitrat pada kebanyakan tumbuhan tinggi lebih

banyak di daun, sedangkan assimilasi amonium lebih banyak terjadi di bagian akar. Dalam

assimilasi nitrat, maka nitrat yang diabsorpsi direduksi menjadi amonium melalui dua reaksi

berturut-turut yaitu: 1) nitrat menjadi nitrit dengan enzim nitrat reduktase, 2) nitrit

direduksi menjadi amonium dengan enzim nitrit reduktase. Secara garis besar urutan reaksi

assimilasi nitrat sampai menjadi protein adalah sebagai berikut :

NO3- NO2- NH3(NH4) amida asam amino protein

nitrat reduktase nitrit reduktase

Pupuk nitrogen merupakan hara essensiil yang paling banyak dibutuhkan tanaman.

Oleh karena itu satu hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemupukan nitrogen adalah

pengaruhnya terhadap penggunaan karbohidrat dalam tubuh tanaman. Pada umumnya

pemupukan nitrogen dalam jumlah banyak menyebabkan konsentrasi karbohidrat menurun,

sebaliknya pada pemberian nitrogen yang tepat maka kandungan karbohidrat dapat

meningkat.

Pupuk nitrogen secara komersial sudah dapat diproduksi secara sintesis (pabrik).

Dalam fiksasi nitrogen (N) secara mutlak harus ada enzim nitrogenase. Aktivitas nitrogenase

dapat dideteksi dengan dua cara yaitu: 1) dideteksi dari etilen, dan 2) dideteksi dari ada

tidaknya leg hemogloben (warna pink). Kalau ada warna pink berarti bakterinya aktif.

5

Diteksi dari etilen maksudnya adalah menangkap gas H2 yang dihasilkan dari proses

pengubahan N2 menjadi NH3 dengan gas etilen (C2H2) sehingga gas itu berubah menjadi

C2H4 (etilen).

2.2 Kendala-Kendala Penyediaan Unsur Nitrogen pada Tanaman Kedelai

Nitrogen merupakan unsur hara essensiil utama yang dibutuhkan tanaman dalam

jumlah yang relatif banyak, sebagai penyusun protein, enzim, transfer energi, dan penyusun

asam nukleat. Apabila unsur ini terdapat dalam keadaan kurang, maka aktifitas metabolisme

yang terkait akan terganggu, sehingga pertumbuhan tanaman tersebut terhambat dan hasil

tanaman menjadi rendah pula (Sitompul, 1991).

Menurut Setyati (1979) menjelaskan bahwa jumlah nitrogen dalam tanah tidak

tetap, sehingga banyak tanaman sering mengalami kekurangan unsur nitrogen. Dijelaskan

lebih lanjut bahwa jumlah unsur nitrogen yang terbawa oleh bagian tanaman yang dipanen

cukup banyak dan disamping itu sebesar 60-75 kg N/ha hilang akibat proses pencucian, 40-

50 kg N/ha hilang akibat denitrifikasi oleh bakteri tertentu dan sebesar 20-25 kg N/ha hilang

akibat adanya proses erosi.

Hasil penelitian yang dilaksanakan di Sukamandi menunjukkan bahwa kehilangan

nitrogen melalui volatilisasi NH3 lebih dari 70% dari urea yang digunakan (Wetselaar et al.

1984). Mineral tanah tidak ada yang mengandung nitrogen, sehingga pada umumnya

ketersediaan unsur hara nitrogen lahan-lahan pertanian di daerah tropis sangat sedikit.

Oleh karenanya, pemberian unsur hara nitrogen melalui pemupukan mempunyai efek yang

nyata dan cepat diketahui perubahannya (Supardi, 1983).

6

Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Pasaribu dkk., 1985, bahwa pemberian

pupuk nitrogen (N) dapat meningkatkan hasil kedelai, selanjutnya hasil dapat dilihat pada

Tabel 1.

Tabel 1. Pengaruh Pemupukan N terhadap Tinggi Tanaman, Jumlah Polong Isi, dan Hasil

Kedelai di KP Muara

Pupuk N Tinggi tanaman Polong isi Hasil

(kg/ha) (Cm) (buah) (t/ha)

0 52,6 35,5 1,46

45 55,4 39,3 1,55

90 60,1 43,6 1,67

Sumber : (Pasaribu dkk., 1985).

Dengan adanya peningkatan hasil dari adanya respon tanaman terhadap pemberian

pupuk nitrogen (N), maka banyak petani yang menggunakan pupuk tersebut melampaui

dosis rekomendasi. Beberapa faktor lain penyebab penggunaan dosis pupuk nitrogen secara

berlebihan adalah tersedianya urea yang cukup banyak, mudah didapat dan harganya juga

relatif murah (Rochayati,1990).

Selanjutnya dengan penggunaan pupuk urea di lahan sawah telah jauh melampaui

dosis rekomendasi, sehingga dari hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi pupuk urea

pada lahan sawah umumnya masih rendah.

Para petani di beberapa lokasi telah menggunakan urea dengan takaran 300-400 kg

urea/ha, melampaui takaran rekomendasi, yaitu 200-250 kg urea/ha. Baru-baru ini pihak

pemerintah secara tidak langsung, sedikit-demi sedikit mengurangi subsidi pupuk dengan

menaikkan harga pupuk urea dari Rp. 185,-/kg menjadi Rp. 200,-/kg. Petani yang telah

7

menggunakan takaran pupuk tinggi, khususnya nitrogen akan menghadapi masalah, yaitu

apakah para petani akan menurunkan takaran, dengan konsekwensi produksi menurun,

ataukah tetap menggunakan takaran pupuk yang tinggi dengan harga pokok yang harus naik

(Fagi, 1987).

Dengan penggunaan pupuk buatan yang terus-menerus, apalagi dengan dosis yang

melampaui batas pada tanah-tanah sawah di Indonesia maka akan merusak struktur tanah

yang dapat mengakibatkan produktifitas tanah menjadi menurun (G0, 1980).

Tanaman kedelai banyak diusahakan pada lahan sawah setelah tanaman padi yang

bersamaan dengan awal musim kemarau. Biji kedelai biasanya di sebar langsung atau

ditugal tanpa pengolahan tanah terlebih dahulu. Lahan sawah yang demikian jika tidak

dilakukan pengolahan tanah maka tanah akan mengeras, sehingga perakaran tanaman sulit

untuk mengambil unsur hara, terutama terhadap pupuk buatan sebagai sumber nitrogen

(N) (Cox et al., 1986 ).

Dengan pemberian pupuk buatan pada kondisi lahan yang demikian menurut

Go,(1990), maka akan sulit diambil oleh akar tanaman. Hal ini disebabkan karena unsur hara

nitrogen mudah mengalami penguapan. Permasalahan yang dihadapi adalah kandungan air

tanah. Seperti kita ketahui, bahwa pada tanaman kedelai kebanyakan ditanam pada musim

kemarau, sehingga dapat dipastikan bahwa air menjadi faktor pembatas pertumbuhan

tanaman. Apalagi bila lahan tersebut diolah, maka sumber air yang sedikit akan terkuras

adanya penguapan yang sangat tinggi, Pada tanah-tanah yang mempunyai kondisi

persediaan air yang terbatas, maka persediaan nitrogen seperti juga padaunsur hara yang

lain melalui proses mass flow (arus massa) dan diffusi akan mengalami banyak hambatan,

karena tidak adanya air sebagai media yang membantu berlangsungnya proses-proses

tersebut (Sitompul,1991; Suastika,1987).

8

2.3 Penyediaan Unsur Nitrogen melalui Fiksasi Nitrogen secara Biologis

2.3.1 Fiksasi nitrogen secara biologis

Unsur nitrogen sebenarnya banyak terdapat di udara yaitu dengan prosentase

N2=78%, CO2= 0,03%, dan O2 = 21%. Dari jumlah yang cukup besar ini ternyata nitrogen (N)

ini dalam bentuk yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman secara langsung (N2).

Bakteri tertentu dapat menambat N udara menjadi amoniak (Nh3). Menurut perkiraan maka

jumlah N yang terfiksasi secara biologi oleh bakteri dan ganggang hijau biru adalah 3-4 kali

lebih banyak yaitu kurang lebih 5x107 ton/tahun dibanding dengan N yang terfiksasi secara

buatan (pabrik). Selanjutnya menurut Sitompul (1991) di atas 1 hektar tanah diperkirakan

terdapat kurang-lebih 3,5x105 mg/ha N. Jumlah ini cukup untuk kebutuhan tanaman yang

diperkirakan 100-200 kg/ha N.

Kerjasama antara bakteri rhizobium dengan tanaman akan menghasilkan suatu

enzim nitrogenase yang dapat merubah N2 menjadi NH3+, peristiwa ini dikenal dengan

fiksasi nitrogen secara biologis. Menurut hubungannya dengan tanaman, Evans dan Barber

(1977 dalam Marshner,1986) mengelompokkan mikroorganisme yang mampu memfiksasi

N2 darin udara menjadi 3 kelompok, yaitu: 1) Kelompok yang hidup bersimbiosis dengan

tanaman legum (rhizobium) memiliki kontribusi yang paling besar dalam menyumbang N

tanah (57.600 kg N/ha/tahun), 2) Kelompok yang hidup berasosiasi dengn tanaman

(Azospirillum, Azotobacter) hanya memberi kontribusi N sebesar 12.313 kg/N/tahun, dan 3)

Kelompok yang hidup bebas di dalam tanah, merupakan kelompok yang memberi kontribusi

terkecil yaitu 0,125 kg N/ha/tahun.

Secara global fiksasi N secara biologis memberi kontribusi sebesar kurang lebih 140

juta ton senyawa N yang setara dengan 78 juta ton pupuk N. Fiksasi N adalah pengikatan N2

(nitrogen an organik) kepada bentuk organik melalui proses kimia , fisika, dan biologis.

9

Pentingnya fiksasi N karena N sering sebagai faktor pembatas dalam produksi tanaman

budidaya. Rata-rata biomas tanaman mengandung 1-2 % dan sumber n selama ini

didominasi oleh proses kimia-fisik (urea) sementara N banyak terdapat di atmosfer ( 78 %

adalah N). Disamping itu tanah pertanian selalu kurang N karena sifat N sangat labil, mudah

tercuci, dan selalu diambil tanaman. Fiksasi N dapat mengurangi polusi udara dan

mengurangi pemberian pupuk urea.

Sebagai syarat terjadinya fiksasi N adalah harus ada enzim nitrogenase, harus

anaerob, harus ada reduktan (sumber elektron), harus ada ATP, dan tidak ada inhibitor.

Organisme pemfiksasi N2 terdiri atas orgasisme asimbiotik (hidup bebas), simbiotik

(pembentuk bintil) dan simbiotik (tidak membentuk bintil). Golongan asimbiotik (hidup

bebas) terdiri atas bakteri (bakteri aerobik seperti Azotobacter dan Azospirillum serta

bakteri anaerob seperti clostridium pasteureanum, Rhodospirilum dan Chromatium) dan

ganggang hijau biru (Nostoc dan Anabaena). Golongan simbiotik (pembentuk bintil) terdiri

atas Rhizobium (berhubungan dengan legume), Actinomycetes, ganggang hijau biru dan

pembentuk bintil daun (filoster) pada tanaman berkayu di hutan tropis. Sedangkan

golongan simbiotik (tidak membentuk bintil) terdiri atas ganggang hijau biru, berasosiasi

dengan paku-pakuan Azolla) dan dengan lumut, bakteri (Azotobactreacea) berasosiasi

dengan rumput-rumputan contohnya Azotobacter paspali dan Azospirillum brasilence.

Pada tanaman kedelai seperti pada jenis tanaman leguminose lainnya,sesungguhnya

mampu mengikat nitrogen atmosfeer melalui kerjasama dengan bakteri Rhizobium.

Selanutnya Sitompul,1989) mengatakan bahwa fiksasi nitrogen mempunyai kemampuan

untuk menahan water stres ringan, sedangkan faktor utama yang mempengaruhi respon

fiksasi nitrogen terhadap water stres adalah suplai fotosintat.

10

Dari kajian diatas ini, maka penyediaan unsur hara nitrogen pada tanaman kedelai di

lahan sawah pada musim kemarau ataupun di lahan kering diharapkan dapat menggunakan

fiksasi nitrogen secara biologis.

Penjelasan tentang apa dan bagaimana fiksasi nitrogen secara biologis berlangsung,

serta faktor=faktor yang mempengaruhi sebagian telah dijelaskan, dan usaha-usaha untuk

meningkatkan fiksasi nitrogen secara biologis akan dibahas lebih lanjut, khususnya pada

tanaman kedelai. Proses ini cukup toleran terhadap kondisi kekurangan air dan dapat

berlangsung, asal saja kondisi stres air tidak melebihi water potensial daun sebesar 0,7 Mpa

(Sitompul et al. 1988). Dalam Sitompul (1989) lebih lanjut mendapatkan bahwa faktor

utama yang mengontrol proses ini dalam keadaan kekurangan air adalah penyediaan

fotosintat dari tajuk tanaman (shoot) ke nodul bintil akar), yang merupakan tempat proses

pengikatan nitrogen udara. Jadi bukan air langsung atau difusi oksigen ke nodul.

Fiksasi nitrogen dari udara merupakan terminal dari suatu rangkaian proses yang

kompleks, meliputi multiplikasi dari bakteri di daerah perakaran, penempelan bakteri ke

permukaan akar, pembengkokan dan percabangan akar,penarikan bakteri yang sesuai

dengan tanaman inang, pembentukan benang infeksi, pembentukan bintil

akar,perkembangan sel terinfeksi, pembentukan bakteroid, sintesa nitrogenase dan

leghaemoglobin. Tahapan proses ini dapat dilihat secara skematis pada Gambar 1 berikut.

11

Gambar 1 Tahapan proses pembentukan organ fiksasi nitrogen pada sistem simbiose

leguminosa dengan Rhizobium (Paul dan Clark, 1989 dalam Sitompul 1991).

Selanjutnya Sitompul (1991) mengatakan bahwa bakteri yang masuk kedalam sel

akar disebut dengan bakteroid, mempunyai sifat yang berbeda dengan bakteri yang hidup

bebas dalam tanah. Bakteroid mensintesa enzim nitrogenase yang bertanggung jawab

terhadap reduksi N2 menjadi NH3+ (ammonium). Enzim nitrogen ini dapat dimiliki oleh

bakteri jika sudah memasuki sel tanaman(jika sudah menjadi bakteroid). Bakteri rhizobium

yang belum memasuki sel tanaman tidak dapat mensintesis enzim nitrogenase. Enzim

nitrogenase terdiri dari dua komponen m yaitu :

Komponen I : MoFe protein (Protein I) yang disebut dengan Dinitrogenase.

Komponen II : Fe Protein (Protein II) yang disebut dengan Dinitrogenase reduktase.

12

Agar enzim ini berfungsi, maka kedua komponen ini harus ada. Perbandingan

diantara kedua komponen ini menentukan laju fiksasi nitrogen. Perbedaan perbandingan

diantara kedua komponen tersebut dapat terjadi pada tanaman selama perkembangannya.

2.3.2 Peranan Mikoriza dalam Penyediaan dan Penyerapan Hara Mineral

Peranan umum dari mikoriza tanah adalah sebagai penghancur organik sehingga

dapat membantu proses mineralisasi dan mineral yang dilepaskan dapat diambil kembali

oleh tanaman. Disamping itu terdapat beberapa jenis mikrobia yang berperan spesifik dalam

memacu pertumbuhan tanaman seperti cendawan mikoriza, rhizobium, dan Frankia.

Para peneliti menyarankan menggunakan mikoriza berdasarkan penelitiannya bahwa

tanaman yang diinokulasikan lebih baik pertumbuhannya dari pada yang tidak. Selain itu

telah banyak ditunjukkan bahwa jenis fungi yang diinokulasikan lebih efektif daripada infeksi

yang terjadi secara alami.

Mikoriza adalah fungi (cendawan) pada tanah yang hidup membentuk hubungan

asosiasi mutualistik atau hubungan simbiosis mutualisme antara cendawan dan perakaran

tumbuhan tingkat tinggi. Dalam hubungan ini cendawan tidak merusak atau membunuh

tanaman inangnya, bahkan terjadi proses timbal balik yang kompleks atau memberikan

suatu keuntungan dimana tanaman inang memperoleh hara dari mikoriza sedangkan

mikoriza memperoleh karbohidrat dan faktor pertumbuhan lainnya dari tanaman inang,

Berdasarkan struktur tubuhnya dan cara infeksinya pada sistem perakaran inang maka

mikoriza dikelompokkan menjadi 3 golongan yaitu: ektomikoriza, endomikoriza, dan

ektendomikoriza.

13

Adapun peran dan manfaat mikoriza (MVA) adalah sebagai berikut :

Terdapat beberapa peran dan manfaat yang diperoleh tanaman inang dengan adanya

asosiasi dengan tanaman inang:1) Dapat meningkatkan penyerapan unsur hara, mikoriza

dapat secara efektif meningkatkan penyerapan unsur hara makro: N, P, K, Ca, Mg, dan Fe;

juga beberapa unsur hara mikro : Ca, Mn, Zn. .2) Dapat menyerap unsur hara dalam bentuk

terikat dan tidak tersedia bagi tanaman,3) Dapat meningkatkan ketahanan terhadap

kekeringan. 4) Dapat tahan terhadap serangan patogen akar,dan 4) Dapat menghasilkan

hormon dan zat pengatur tumbuh.

2.3.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fiksasi Nitrogen secara Biologis

Pada prinsipnya terdapat 3 faktor yang mempengaruhi fiksasi Nitrogen secara

biologis yaitu tanah, tanaman, dan rhizobium. Ketiga faktor ini saling berkaitan satu sama

lain.

Tanah menyediakan unsur hara yang berguna bagi pertumbuhan tanaman.

Penyediaan unsur hara bagi tanaman dipengaruhi oleh beberapa faktor: yaitu faktor fisik,

kimia, dan biologi tanah. Faktor fisik meliputi tekstur, strutur tanah, suhu, kelembaban, dan

sebagainya. Organisme yang ada di dalam tanah juga merupakan faktor yang

mempengaruhi keadaan tanah. Kondisi yang ada di dalam tanah diharapkan yang dapat

menunjang kehidupan tanaman maupun bakteri rhizobium yang akan bersimbiose.

Tanaman akan menentukan berhasilnya suatu bakteri rhizobium dalam bekerjasama,

karena tanaman menghasilkan fotosintat yang dibutuhkan rhizobium untuk membentuk

enzim nitrogenase. Hal ini semua belum ada artinya jika jenis rhisobium yang ada tidak

sesuai/cocok dengan tanaman. Jadi jenis rhizobium yang serasi hubungannya dengan

14

tanaman akan mempengaruhi simbiose ini. Selanjutnya Sitompul,(1991) mendapatkan

beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan fiksasi ini secara fisiologis adalah :

Oksigen dan energi ATP

Enzim nitrogenase sangat sensitif terhadap oksigen. Konsentrasi oksigen seperti yang

terdapat di atmosfeer (21%) akan menghambat kerja enzim nitrogenase dalam mereduksi

N2 menjadi NH3+. Sebaliknya fiksasi nitrogen membutuhkan energi ATP yang disintesa,

terutama melalui proses oksidasi fosforilasi yanf berarti membutuhkan oksigen. Untuk

mengatasi kebutuhan yang berlawanan ini maka leghaemoglobin berperan membantu

dengan jalan mengikat, mentransfer, dan menyediakan oksigen pada proses respirasi.

Reduktan dan fotosintat

Sumber elektron dari nitrogenase beraasal darijenis reduktan (sumber elektron),

yaitu peredoksin dan flafodoxin, dimana sumberawal dari reduktan dan ATP adalah

fotosintat. Senyawa ini dihasilkan dalam daun melalui proses fotosintesis, yang kemudian

dikirim ke bintil akar. Fotosintat tersebut melalui proses metabolisme akan menghasilkan

reduktan dan amino (Sitompul, 1991).

Untuk mengatasi faktor-faktor yang demikiankompleksnya, maka beberapa cara

yang diperlukan adalah :

a) Pemberian strain rhizobium yang serasi dengan tanaman inangnya dengan jalan

inolulasi rhizobium.

b) Menciptakan kondisi yang masih dapat ditolerir oleh tanaman maupun rhizobium,

Jika kondisi tidak sesuai bagi tanaman, terutama pada saat awal pertumbuhan

tanaman , maka fotosintat yang dihasilkan kurang, hal ini akan berpengaruh

terhadap proses reduksi N2 menjadi NH3+.

15

2.3.4 Inokulasi Rhizobium pada Kedelai

Inokulasi dengan rhizobium merupakan upaya yang bertujuan untuk menyediakan

strain rhizobium yang paling serasi pada penanamn sesuatu jenis leguminosa. Kehadiran

strain rhisobium yang serasi merupakan syarat utama untuk menjamin terbentuknya bintil

akar yang efektif. Hal ini akan tercapai jika faktor-faktor dalam tanah dan lingkungan turut

mendukung (Kang et al.,1977)

Inokulasi dengan rhizobium pada umumnya diperlukan untuk:

a) Penanaman suatu jenis leguminosa (tanaman kedelai) di tanah yang belum

mengandung populasi rhizobium yang serasi atau di tanah yang baru untuk pertama

kali ditanami tanaman tersebut.

b) Penanaman suatu jenis (varietas) leguminosa (kedelai) baru di suatu daerah. Sebagai

inokulan digunakan strain-strain rhizobium yang paling serasi untuk jenis (varietas)

tanaman tersebut.

c) Penanaman suatu jenis leguminosa pada tanah yang mengandung faktor-faktor yang

menganggu perkembangan rhizobium dan bintil akar. Dalam hal ini, inokulasi

merupakan upaya yang khusus, yaitu berupa kombinasi yang terdiri dari pemberian

inokulum rhizobium dan penambahan bahan-bahan yang berpengaruh positif

terhadap perkembangan rhizobium dalam rizossfer (Brockwell, 1984).

Pembahasan lebih lanjut ditekankan pada pengertian ketiga yang menekankan

pentingnya inokulasi pada tanah-tanah yang mengalami gangguan pada perkembangan

rhizobium dan bintil akar. Dalam hal ini pada tanaman kedelai yang ditanam pada lahan

sawah, seperti yang telah disebutkan di atas.

16

Tanaman kedelai biasanya di tanam pada lahan sawah pada akhir musim hujan atau

pada awaltanam padi dan ditanami polowijo akan mengakibatkan terganggunya populasi

bakteri rhizobium , sehingga jumlah nitrogen yang dapat difiksasi juga menurun. Pada

pemberian bakteri rhizobium (inokulasi) akan meningkatkan kembali populas bakteri

rhizobium yang efektif. Menurut Sitompul (1990), bahwa bakteri rhizobium yang efektif

lebih toleran terhadap kekurangan air pada batas-batas tertentu.

Selanjutnya menurut Go (1990), bahwa lahan sawah di Indonesia pada umumnya

sakit, karena penggenangan yang terus-menerus akan membuat struktur tanah menjadi

padat, dengan aerasi yang jelek, dan infiltrasi yang lambat, apalagi di tambah dengan

perlakuan pemupukan yang melampaui rekomendasi. Untuk itu suatu alternatif yang

digunakan dalam mengatasi penyediaan unsur hara, khususnya nitrogen adalah fiksasi

nitrogen secara biologi dengan jalan inokulasi bakteri rhizobium.

Dengan rhizobium akan menghasilkan NH3+ , jika telah masuk kedalam tanaman.

Seperti yang telah dikemukakan di bagian depan, bahwa untuk mereduksi N2 menjadi NH3

dibutuhkan suatu hasil fotosintat dari tanaman,untuk itu pada awal pertumbuhan tanaman

membutuhkan unsur-unsur hara, terutama unsur hara nitrogen. Untuk mengatasi hal ini

maka perlu adanya pemberian pupuk awal dengan jumlah yang relatif sedikit. Pada saat

rhizobium sudah mampu memfiksasi nitrogen, maka pemberian nitrogen tidak akan ada

manfaatnya, bahkan jika dosis nitrogen tersebut berlebihan, maka akan dapat menghambat

fikasi nitrogen (Kuwahara,1986).

Lebih lanjut Sumadi (1985) meneliti tentang tanggapan tentang tanaman kedelai

terrhadap inokulasi rhizobium dan pemupukan nitrogen di Taman Bago dan Tulang Bawang.

Dari hasil pernelitian di kebun percobaan Taman Bago, ke dua perlakuan dengan inokulasi

menghasilkan jumlah bintil akar yang sangat nyata lebih tinggi daripada ke dua perlakuan

17

yang tanpa inokulasi, baik pada saat tanaman kedelai berumur 4 minggu setelah tanam,

maupun pada saat periode pengisian polong (Gambar 2). Perlakuan inokulasi tanpa pupuk

nitrogen, menghasilkan jumlah bintil akar yang terbanyak. Pada pemberian nitrogen tanpa

inokulasi menghasilkan jumlah bintil akar yang sama dengan perlakuan kontrol.

Selanjutnya dari hasil penelitian di Tulang Bawang dengan perlakuan inokulasi juga

berpengaruh nyata terhadap jumlah bintil akar pada tanaman kedelai pada saat tanaman

berumur 4 hari setelah tanam. Dari hasil penelitian di kebun percobaan Taman Bago dan di

Tulang Bawang, maka ada kecenderungan jumlah bintil akar tanaman kedelai tertinggi

didapatkan pada tanaman yang diinokulasi tanpa pupuk nitrogen, diikuti oleh perlakuan di

inokulasi dan di beri pupuk nitrogen pada saat tanam. Hal ini sesuai dengan hasil beberapa

penelitian seperti bahwa dengan pemberian sedikit nitrogen pada waktu tanam, maka akan

dapat menstimulir pembentukan bintil akar dan apabila terlalu banyak akan menghambat.

Hal ini diduga pada penelitian ini dengan pemberian 25 kg N/ha terlalu banyak, sehingga

dapat menghambat pembentukan bintil akar. Gambar 2 dibawah ini menunjukkan rata-rata

jumlah bintil akar tanaman kedelai pada umur 4 hari setelah tanam dan pada saat pengisian

polong.

18

Gambar 2. Rata-rata jumlah bintil akar pada umur 4 minggu setelah tanam dan saat

pengisian polong

Sedangkan pengaruh hasil berat biji kering kedelai (t/ha) di Kebun Penelitian Taman

Bago dan di Tulang Bawang dapat dilihat pada Tabel 2. dibawah ini.

Tabel 2. Pengaruh Inokulasi Rhizoum dan Pemupukan N terhadap Berat Bijin Kering Kedelai

(t/ha). Di KP Taman Bago dan Tulang Bawang, Lampung

Perlakuan Taman Bago Tulang Bawang

Tanpa inokulasi (kontrol) 0,16 0,73

Di inokulasi, tanpa pupuk N 0,23 0,75

Di inokulasi, dengan pupuk N saat tanam 0,20 0,76

Tidak di inokulasi, dengan pupuk N,

Saat awak dan 5 mst 0,19 0,72

BNJ 5% 0,07 0,02

KK (%) 35,03 20,95

19

Dengan perlakuan inokulasi memberikan pengaruh yang baik dan dapat

meningkatkan produksi tanaman kedelai di daerah tropik maupun sub tropik, hal ini telah

diteliti di beberapa negara dan telah dihimpun oleh Graham (1983) seperti pada Tabel 3.

dibawah ini.

Tabel 3. Respon Inokulasi di Daerah Tropik dan Sub Tropik

Negara Tambahan hasil (%) *) Peneliti

Australia 22 - 63 Bashby et al.(1983)

Bangladesh 22 - 38 Sobhan (1978)

Brazil 22 - 61 Freire (1978)

Nigeria 22 - 88 Kang et al.(1975)

Phillippines 130 - 160 Paterno et l. (1979)

Tanzania 130 - 102 Chowdhury (1977)

U S A 130 - 64 Scudder (1979)

*) tambahan hasil jika dibandingkan dengan tanpa di inokulasi

20

III. KESIMPULAN

Dari uraian makalah yang telah disusun ini , maka dapat diambil kesimpulan bahwa:

1. Dengan pemberian bakteri rhizobium yang efektif dapat meningkatkan fiksasi nitrogen

secara biologis.

2. Pemberian pupuk nitrogen secara berlebihan dapat menghambat aktifitas bakteri

rhizobium dalam memfiksasi nitrogen

3. Dengan pemberian bakteri rhizobium dapat mengatasi ketersediaan unsur hara nitrogen

pada lahan sawah.

SARAN

Diperlukan penelitian-penelitian lebih lanjut untuk mengetahui: sejauh mana

penyediaan nitrogen untuk tanaman kedelai dapat diatasi dengan dilakukannya inokulasi

rhizobium pada kondisi air yang berfluktuasi, baik pada lahan sawah maupun pada lahan

kering.

21

DAFTAR PUSTAKA

Brockwell, J. , 1984. Environmental Interactions Influencing Innovative Practices in Legume

Inoculation. Aust. J. Agric. Res. 37 : 29-47.

Cox, W. J. & G.O. Jolliff. 1986. Growth and Yield of Sun Flawer and Soybean Under Soil

Water Deficit.

Fagi, A. M., 1987. Status Report Kelompok Kerja Efisiensi Pupuk Bidang Lahan Sawah.

Lokakarya Nasional Efisiensi Pupuk. Cipayung, 16-17 Nopember 1990.

Go Ban Hong, 1990. Syarat tanah untuk Pemupukan Efektif dan Efisiensi. Lokakarya Nasional

Efisinsi Pupuk. Cisarua. 12 – 13 Nopember 1990.

Graham, P. H. 1984. Problems of Soybean Inoculation in the Tropics. In Proceedings of a

World Soybean Research Conference III. IOWA State University. P. 951 -962.

Kang, B. T., D. Nangju, A. Ayanaba, 1975. Effect of fertilizer Use on Cowpea and Soybean

Nodulation and Nitrogen Fixation in the Lowland Tropics. P. 205 -216. In A Ayanaba

and P. J. Dart, ed Biological Nitrogen Fixation in Farming System of the Tropics. John

Willey and Sons, New York.

Pasaribu, D., dan Suprapto, S. 1985. Pemupukan NPK pada Kedelai, dalam KEDELAI. Badan

Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan

Tanaman Pangan. Bogor. Hal 159 -170.

Rochayati, S., Mulyadi dan Ardiningsih, J. S. 1990. Penelitian Efisiensi Penggunaan Pupuk di

Lahan Sawah. Lokakarya Nasional Effisiensi penggunaan Pupuk V. Cisarua. 12 -13

Nopember 1990.

22

Setyati , H.,M. M., 1979. Pengantar Agronoi. P T Gramedia, Jakarta. Hal 91 -109.

Sihombing, D. A. 1985. Prospek dan Kendala Pengembanagan Kedelai di Indonesia dalam

KEDELAI. Badan Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor hal. 1 – 36.

Sitompul, S. M. , Salisbury, J. M., dan Aspinall, D. 1988. The Regulation of Nitrogenase

Activity in Response to Water Stress. Twenty-eight. Annual General Meeting of The

Australian Plant Phisiologist. P. 23.

Sitompul, S. M. 1989. Nitrogen Fixation and Water Stress. Infaba bean (Vicia faba L). Ph. D.

Desertasi. Departement of Agronomy Waite Agricultural Research Institute. University

of Adelaide. P. 244.

Sitompul, S. M. 1991. Biokimia Tanaman Metabolisme Nitrogen. Fakultas Pertanian

Universitas Brawijaya Malang, hal. 92.

Soeharsono dan Adisarwanto, 1985. Budidaya dan Pola Tanaman Kedelai di Lahan Sawah

dalam KEDELAI. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian

dan Pengembanagan Tanaman Pangan. Bogor. Hal. 121 – 134.

Sprent, J., 1979. The Effect of Water Stress on Nitrogen Fixation Root Nodules. I. Effects on

The Physiology of Detached SoybeanNodules. New Phytol.,70 : 9 – 17.

Sumadi, S., 1985. Tanggapan Kedelai Terhadap Inokulasi Rhizobium dan Pemupukan

Nitrogen. Balai Penelitian Tanaman Pangan. Bogor. Hal. 137 – 140.

Supardi, G., 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Insitut Pertanian Bogor. Hal. 591..

Wetselaar, R., N. Mulyani, Hadiwahyono,J. Prawira Sumantri dan A. M. Damdam. 1984.

Deep Ponit – Placed Urea in a Flooded Soil: Research Result in West Java. Makalah

23

disampaikan dalam The Workshop on Urea Deep Placement Tehnology. AARD – IFDC

Spec. Publ. Sp - Dec.

Yutono, 1995. Inokulasi Rhizobium pada Kedelai dalam KEDELAI. Badan Penelitian dan

Pengembangan Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan.

Bogor. Hal. 217 – 230.

Suastika, K., 1987. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Bagian Fisiologi Tumbuhan. Fakultas

Pertanian Universitas Udayana. Denpasar.

Marschner, H. 1986. Mineral Nutrition in Higher Plants. Academic Press Inc, London Ltd.

674 p.