FIKSASI NITROGEN SIMBIOTIK PADA KEDELAI VARlET ASORBA DAN LOKON

Widjang H. Sisworo* , Havid Rasjid*, dan Elsje L. Sisworo*

ABSTRAK - ABSTRACT

FIKSASI NITROGEN SIMBIOTIK PADA KEDELAI VARIETAS ORBA DAN LOKON.

Percobaan lapangan ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan kedelai varietas Orba danLokon mengikat N2 udara. Hasil yang diperoleh menunjukkan varietas Orba dan Lokon memi­liki kemampuan mengikat N2 udara yang berbeda. Orba dapat mengikat N2 udara dua kalilebih banyak dan mempunyai daya basil yang lebih tinggi daripada Lokon. Nitrogen dalamtanaman kedelai diperoleh dari pupuk, fiksasi, dan tanah berturut-turut sebesar 5, 39, dan 56persen dari seluruh kebutuhan tanaman.

SIMBIOTIC NITROGEN FIXATION BY ORBAANDLOKON VARIETIES OF SOYBEAN.A field experiment bas been conducted to study the ability of Orba and Lokon varieties ofsoyebean to fix atmospheric nitrogen. Results obtained showed that Orba and Lokon havedifferent capabilities in fixing atmospheric N. Apparanedy Orba was able to fix more atmos­pheric N twice than compared with Lokon and produced a high'er yield. Nitrogen in plant wasderived from fertili:,;er, from fixation, and from soil at the values of 5, 39, and 56 percentrespectively from the total plant requirement.

PENDAHULUAN

Tanaman kedelai dikenal sangat sukar pengelolaannya dan hasilnya tidak dapatditingkatkan dengan (mudah hanya dengan) perbaikan pemupukan saja, Kedelaimenimbun protein dalam biji yang jauh lebih banyak dari tanaman sereal, sehinggaselama pertumbuhannya kedelai memerlukan zat hara N yang lebih banyak. Menurut

NELSON dan WEAVER (1) varietas kedelai yang sekarang banyak ditanam mampumenghasilkan biji sebanyak 3500 kg per hektar dan zat hara nitrogen yang dibutuh­kan lebih dari 300 kg N/ha. Walaupun dernikian, ISHIZUKA (2) berpendapatbahwa pemberian nitrogen dalam jumlah banyak untuk meningkatkan serapan Nhanya dapat meningkatkan dengan nyata pertumbuhan vegetatif kedelai tanpadisertai oleh kenaikan basil biji. Hal ini diakibatkan oleh gugurnya bunga danpolong muda. Karena itu pemupukan N dalam budidaya kedelai hams kurang dari40 kg N/ha.

Ta.karan pemupukan N yang dibutuhkan dalam budidaya kedelai lebih rendah(dibandingkan dari takaran pemupukan) yang dibutuhkan untuk tanaman sereal.

Akan tetapi zat hara nitrogen yang diserap untuk perkembangan dan pertumbuhankedelai jauh lebih banyak dari tanaman sereal. Hal ini dapat terjadi karena kedelaimampu mengikat N2 dari udara se~ra simbiotik. Dengan dernikian kebutuhan zathara N kedelai diperoleh dari tiga sumber, yaitu dari tanah, pupuk, dan udara.Penelitian ini bertujuan mempelajari kontribusi masing-masing sumber N terse butterutama fiksasi, untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman kedelai.

• Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN

227

TATA KERJA

Pereobaan dilakukan dilapangan, di Kebun Percobaan Balai PeMlitian TanamnPangan Sukamandi (5 m di atas laut) pada tanah aerie tropoquales yang memiliki

eiri fisik dan kimia seperti tereantum dalam Tabel I. Empat perlakuan pereobaandiatur dalam raneangan acak kelompok dengan 6 ulangan sebagai berikut.

No.

1.2.

3.

4.

Sandi Perlakuan

LIPO

L2PO

LIPIL2Pl

Keterangan

Kedelai varietas Orba tanpa pupuk PKedelai varietas Lokon tanpa pupuk PKedelai varietas Orba dipupuk 30 kg P/haKedelai varietas Lokon dipupuk 30 kg P/ha

Petak pereobaan untuk setiap perlakuan berukuran 8,4 m x 4,8 m terbagimenjadi subpetak isotop 15N (2,4 m x 4,8 m) dan subpetak hasil (6,0 x 4,8 m).Subpetak isotop terbagi dua petak kedelai berbintil akar dan tidak berbintilakarmasing·masing berukuran 2,4 m x 2,4 m.

Tanaman standar yang digunakan untuk menentukan kandungan N tanamandari fiksasi dengan teknik isotop menurut (3, 4, 5) adalah kedelai tidak berbintilvarietas Chippewa. Bahan tanaman kedelai yang akan dipelajari kemampuannyamengikat N2 udara ialah varietas Orba dan Lokon. Serapan·N pupuk ditetapkanmenurut (6) berdasarkan rumus :

Serapan N-pupuk(kg/ha)

% N-bdp x Serapan N-totaI(kg/ha)

di mana N-bdp merupakan kadar N dalam tanaman yang berasal dari pupuk.Kandungan N tanaman yang berasal dari fiksasi ditetapkan menurut (4) denganrumus:

Kandungan N -fiksasi =(kg/ha)

( 1 _ % ekses atom 15N dalam kedelai berbintil ) x% ekses atom 15N dalam kedelai tidak berbintil

Serapan N-total(kg N/ha)

Takaran pupuk nitrogen 20 kg N/ha diberikan pada saat tanam dengan earadiaduk rata dengan tanah lapisan atas. Tanaman pada sUbpetak 15N dipupukdengan urea bertanda 15N yang mengandung 5,4% ekses atom, sedang subpetakhasil dipupuk dengan pupuk urea yang biasa diperdagangkan. Takaran pupuk Pdisesuaikan dengan perlakuan, yaitu 0 atau 30 kg P/ha. Pupuk K diberikan pada

saat tanam seeara tebar dan diaduk dengan tanah dengan takaran 45 kg K20/ha.Jarak tanam antar baris dan dalam baris berturut·turut 40 dan 15 em.

228

RASIL DAN PEMBAHASAN

Data yang diperoleh dari percobaan ini menunjukkan bahwa kadar N tanamanyang berasal dari flksasi (N-bdflks) dipengaruhi oleh varietas kedelai di sampingpemberian fosfor (Tabel 2). Hal ini berarti bahwa varietas Orba dan Lokon memiliki

kemampuan mengikat N2udara yang berbeda-beda. Nitrogen dalam bagian tanam­an (biji dan stover, yaitu bagian tanaman yang dipanen kecuali biji) yang berasaldari flksasi lebm tinggi atau.genderung lebm tinggi pada varietas Orba daripadaLokon (Tabel 3). Sumbangan flksasi N sebagai penyedia zat hara nitrogen bagitanaman tidak mencapai setengah dari seluruh kebutuhan N kedelai. Hasil ini serupadengan yang dikemukakan oleh ABRITON (1976), WEBER (1966), dan HAM~!!.(1966) dalam NELSON dan WEAVER (1) yang dalam penelitiannya menggu­nakan teknik N-difference method, yaitu teknik pengukuran ftksasi N yang di­dasarkan pada selisih serapan N total dari kedelai berbintil akar (mengikat N) dankedelai tak berbintil akar (tidak mengikat N) yang tidak diberi pupuk nitrogen.Akan tetapi bila percobaan dilakukan di tanah yang miskin bahan organik makalebm dari 50 persen kebutuhan N tanaman diperoleh dari flksasi.

Pada varietas Orba pemberian fosfor (P) dapat meningkatkan bobot biji sertabahan kering yang diproduksi tanaman tetapi keadaan d.emikian tidak terjadi padavarietas Lokon, (Tabel 4). Nampaknya varietas Orba lebm tanggap terhadap pem­berian P dibandingkan Lokon. Walaupun kurang meyakinkan ada kecenderunganbahwa penambahan fosfor pada varietas Orba dapat meningkatkan banyaknyaN-Udara yang ditimbun dalam jaringan tanaman melalui proses fiksasi (Tabel 5).

Hal ini diduga karena dalam tanah cukup tersedia zat hara fosfor (kadar P205 tanah26 ppm) sehingga pengaruh pupuk P terhadap kegiatan fiksasi N kurang terlihatsecara jelas. Hasil percobaan yang diperoleh memperkuat pendapat RUSSEL (7)

dan ROBSON (8) yang mengemukakan : (a) zat hara P merupakan pembatas utamabagi tanaman legume; dan (b) pemberian P yang dapat meningkatkan pertumbuhanlegume pada umumnya juga menaikkan jumlah, ukuran, dan bobot bintil akar,yaitu bagian tanaman yang berperan dalam proses flksasi N secara simbiotik.

Analisis kimia kadar N total disajikan dalam Tabel 5. Kadar N total varietasOrba lebm tinggi dari Lokon, dengan demikian varietas Orba memerlukan zat haraN yang lebm ban yak dibandingkan Lokon untuk membentuk setiap unit (gram)jaringan tanaman, baik yang dengan atau tanpa pemberian P. Kadar N total Lokonlebm dekat ke kadar N total kedelai tak berbintil akar (var. Chippewa) yang tidakmengikat N dari udara daripada ke kadar N total kedelai berbintil (var. Orba).Oleh karena itu Orba memerlukan jumlah zat hara nitrogen yang lebm banyakdaripada Lokon. Dari data yang tercantum dalam Tabel 7 temyata kedelai Orbamemerlukan nitrogen dua ka1i lebih banyak dari Lokon. Kebutuhan N yang lebmtinggi pada Orba temyata tidak hanya diikuti dengan kemampuan yang lebm tinggidalam mengingat N2 dari udara, tetapi pemanfaatan N-tanah dan N-pupuk jugaIebm eflsienjikadibandingkan dengan Lokon yang memiliki daya hasillebm rendah.

Berdasarkan data hasil dan produksi bahan kering (fabel4) dan data serapan Ntotal (fabel 7) dapat dikemukakan bahwa varietas kedelai dengan daya hasil yanglebm tinggi memerlukan zat hara N yang lebm banyak dari varietas yang memiliki

229

daya hasil yang lebih rendah. Kebutuhan N tanaman kedelai disediakan oleh tiga

sumber, yaitu pupuk, fiksasi, dan tanah yang seeam berturut-turut maBing-mil~ingsumber tersebut menyediakan kira-kira 5,39, dan 56 persen dari seluruh kebutuhanN tanaman kedelai (Tabel 7). Dengan demikian sumber N utama bagi kedelai ialah

nitrogen yang tersedia dalam tanah.Tabel 5 menyajikan dua nilai banyaknya fiksasi N2 udara, yaitu berdasarkan

teknik pengenceran isotop 15N (cara 1) dan N-difference method atau se1isihserapan N (cara 2). Kedua cara terse but dapat diterapkan dengan baik pada varietasOrba, tetapi dengan cara 2 diperoleh hasil rata-rata lebih tinggi 13 .25 persen daricara 1. Perbedaan tersebut relatif rendah jika dibandingkan dengan keragamanpercobaan (k.K.) yang mencapai 1736 persen. Akan tetapijika kedua cara terse butdigunakan untuk penentuan fiksasi N oleh varietas Lokon, hasil yang didapat sangatberbeda, terutama pada perlakuan dengan pemupukan P diperoleh nilai negatifuntuk fiksasi N. Penyimpangan yang besar pada teknik selisih serapan N disebabkankarena tanggapan (respons) yang berbeda dari kedelai berbintil akar (Lokon) dantak berbintil akar (Chippewa) terhadap pemberian P. Chippewa menunjukkanrespons yang baik terhadap pemberian P seperti yang diperlihatkan Orba, sedangkanLokon kurang atau tidak tanggap terhadap pemberian P. Tabe1 7 memperlihatkanbahwa pemupukan P tidak hanya meningkatkan jumlah N tanaman dari fiksasi,tetapi 'juga serapan N-pupuk dan N-tanah. Perubahan serapan N-pupuk, N-tanah,maupun N-fiksasi sukar ditentukan dengan lebih tepat tanpa menggunakan teknikpengenceran isotop _15N.

KESIMPULAN

Berdasarkan tiap hasil percobaan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwavarietas kedelai memiliki kemampuan mengikat N2 udara yang berbeda. VarietasOrba mengikat N2 udara lebih banyak dari Lokon. Varietas kedelai dengan dayahasil yang lebih tinggi memerlukan zat hara nitrogen yang lebih banyak. Orbamembutuhkan nitrogen dua kali lebih banyak dari Lokon. Bagian terbesar darikebutuhan N tanaman disediakan oleh tanah (kira-kira 56 persen). Fiksasi N ,sim­biotik menyediakan kira-kira 39 persen dari seluruh kebutuhan N tanaman kedelai.

DAFTAR PUSTAKA

1. NELSON, A.N., and WEAVER, R.W., Seasonal nitrogen accumulation and'flXation by soybeans grown at different densities, Agron. J. 72 (1980) 613.

2. ISIDXUKA, J., "Function of symbiotically dixed nitrogen for grain productionin soybean", Proc. International Seminar Soil Environment FertilityManagement in Intensive A~ulture, Tokyo (1977) 618.

3. FRIED, M., and BROESHART, H., An independent measurement of theamount of nitrogen fixed by legume crop, Plant Soil 43 (1975) 707.

230

4. FRIED, M., and MIDDELBOE, V., Measurement of amount of nitrogen ftxedby legume crop, Plant Soil 47 (1977) 713.

5. FRIED, M., and BROESHART, V., A further extention of the method for

independently measuring the amount of nitrogen ftxed by a legume crop,Piant Soil 62 (1981) 331.

6. IAEA, Tracer Manual on Crop and Soil (Technical Reports Series No. 171),IAEA, Vienna (1978).

7. RUSSEL, J .S., "Residual value of fertilization", Mineral Nutrition of Legumesin Tropical and Subtropical Soils (ANDREW, C.s., and KAMPRATH,E.J., Eds.), CSIRO (1978) 361.

8. ROBSON, A.D., "Mineral nutrients limiting nitrogen ftxation in legumes",Mineral Nutrition of Legumes in Tropical and Subtropical Soils (ANDREW,C.S., and KAMPRATH, E.J., Eds.), CSRIO (1978) 277.

231

~I Berdasarkan hasil analisis oleh Pusat Penditian Tanah - Bogar

232

*

Tabd 2. Sidik ragam data pengamatan kadar N tanaman berasal dari fiksasi (N-bdfiks).

Sumber

F-hitungF-tabel

Keragaman

d.bStover ~/

Biji0.050.01

Ulangan

50.3840.9742.904.56Perlakuan

310.716**2.7613.295.42

Varietas (V)

124.975**1.2454.548.68

Pemupukan (P)

17.071 *6.639*4.548.68

Interaksi (px V)

10.1 030.3984.548.68

Nyata pada P <0.05** Nyata pada P <0.01~I Bagian tanaman yang dipanen kecuali biji

233

Tabel 3. Bagian dan N dalam tanaman yang berasal dan fiksasi (N-bdfiks).

Perlakuan Stover.2/ Biji

...... , , .(%) .

LIPO

L2PO

LIPI

L2Pl

BNJ

Varietas (V)

Pemupukan (P)

Interaksi (pxV)

K.K., (%)

36.97

23.52

45.54

30.24

0.05 6.120.01 8.48

0.05 6.120.01 TN

0.05 TN

20.68

45.97

41.96

38.57

36.40

TN

TN

5.35TN

TN

15.12

.:i-I Bagian tanaman yang dipanen kecuali bijiTN Tidak nyata

234

Tabd 4. Robot bahan kering dari bagian tanaman

Perlakuan Stover 1/ Biji Tanarnan

.............. (kg/ha)

LIPO

L2PO

LIPI

L2P1

1744

1535

1955

1669

917

735

1278

770

2661

2270

3233

2439

BNJ

Varietas (V)

0.0583,2144.1 189.60.01

115.2199.6 262.7

Pemupukan (P) :

0.0583.2144.1 189.60.01

TNTN 262.7

Interaksi (pxV) :

0.05TN335.4 363.5om

TNTN TN

K.K., (%)

9.1917.92 8.23

.2/

Bagian tanaman yang dipanen kecuali bijiTN Tidak nyata

235

Tabel 5. Penimbunan N dari fiksasi dalam tanaman dan bagian tanaman

Perlakuan Stover .E-/ Biji

Tanaman ~/N-15 6.N

.............. kg N/ha

LIPO

L2PO

LIPI

L2Pl

4.694

1.583

5.828

2.391

23 .376

11.070

26.3 25

10.438

28.070

12.753

32.153

12.829

37.56

8.15

30.63

- 14.66

BNJVarietas (V)

Pemupukan (P)

Interaksi (pXV)

K.K.,%

0.05 0.834 3.6313.236om 1 155

5.0304.483

0.05 0.835

TNTN0.01 TN

TNTN

0.05 TN

TNTN

26.30

23.4717.36

~/ Bagian tanaman yang dipanen kecuali bjiJ!/ N-15; Teknik pengencenm isotop;C> N : teknik selisih senpan NTN Tidak nyata

236

Tabel 6. Kadar N total kedelai berbintil akar (Orba dan Lokon) dan tidak berbintil akar(Chippewa)

PerlakuanStover2/

Nodul Non Nod Nodul

Biji

Non Nod.!>/

.......................... (% ) .

LIPO

L2PO

LIPIL2Pl

0.720.460.650.47

0.580.580.590.56

5.333.685.363.66

3.453.373.723.65

BNJ

Varietas (V)

Pemupukan (P)

lnteraksi (pxV)

K.K.,%

0.05 0.047TN0.166TN0.01

0.065TN.0.230TN

0.05

TNTNTNTN

TN

TNTNTNTN

9.14

10.427.4615.12

af Bagian tanaman yang dipanen keeuali biji~f Nodul. Kedelai berbintil akar; Non Nod. kedelai tidak berbintil akarTN Tidak nyata

237

NW00

Taberl 7. Serapan nitrogen dan kontribusi berbagai sumber N untuk penyediaan sduruh kebutuhan N tanaman.

PerlakuanSerapan Kontribusi Sumber N

Pupuk Fiksasi Tanah Total Pupuk Fiksasi Tanah

.......... kg N/ha . . . . . . . . . . . . .(%) - .

L1PO

L2PO

LIP1

L2PlRata-rata

2.933 28.07032.49763.5004.62

1.822

12.75319.51534.0905.35

4.000

32.15245.55781.1804.93

1.816

12.82921.33535.9805.06

4.99

44.20

37.41

39.61

35.76

39.25

51.18

57.24

55.47

59.46

55.85

DISKUSI

RIV AlE RA lMA :

Varietas Lokon kurang baik rnengikat N bila dibandingkan dengan varietas Orba.Apakah ada kaitannya dengan pernberian pupuk N? Bila ada berapa kg N/ha?

WlDJANG H. SISWORO :

Takaran pupuk N untuk kedua varietas yang diteliti sarna, yaitu 20 kg N/ha. Jadiperbedaan yang rnuncul tidak disebabkan oleh takaran N, diduga takaran pupuk Nyang dianggap dapat rnenganggu kegiatan fikSlSi N sirnbiotik ialah lebih dari 40 kgN/ha.

NAZIR ABDULLAH :

Apakah perbedaan kernampuan rnengikat N2 udara oleh tanarnan kedelai juga ter­cermin pada bobot dan jumlah bintil akar.

WlDJANG H. SlSWORO :

Secara teoritis ya, tetapi dalarn penelitian ini tidak dilakukan pengarnatan terhadaphal yang ditanyakan.

239