Fiksasi Nitrogen Secara Biologis pada Tanaman Kedelai

PENDAHULUAN

Kedelai merupakan tanaman pangan yang termasuk dalam kelompok kacangkacangan yang penting di Indonesia sebagai sumber karbohidrat dan protein. Tanaman kedelai banyak ditanam dan tersebar di seluruh Indonesia, baik di daerah gersang maupun di lahan basah terutama pada musim kemarau. 

Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, tingkat permintaan kedelai juga semakin meningkat. Untuk meningkatkan hasil kedelai, harus dilakukan upaya untuk menghilangkan faktor-faktor yang membatasi pertumbuhan dan produksi kedelai. Salah satu faktor penghambat pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai adalah penyediaan unsur hara nitrogen. 

Nitrogen merupakan unsur hara esensial utama yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah relatif besar. Fungsi unsur nitrogen dalam pertumbuhan tanaman adalah sebagai komponen struktural protein, komponen enzim dan metabolisme energi. Jika kekurangan nitrogen, tanaman akan mengalami gangguan pertumbuhan dan produksi. 

Suatu cara yang sesuai untuk mendapatkan nitrogen selain dari pemupukan yaitu 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. 

Meningkatkan fiksasi nitrogen secara biologis juga dapat menekan biaya untuk membeli pupuk, karena bahan-bahan organik tersedia secara alami. Hal ini dapat menjadi solusi saat harga pupuk mengalami kenaikan.

PEMBAHASAN

Rhizobium berperan penting dalam pertumbuhan dan produksi kedelai. Nitrogen yang dibutuhkan tanaman kedelai selain bersumber dari tanah, juga dari sumber nitrogen di atmosfer karena bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium. Bakteri ini membentuk bintil (bintil) pada akar tanaman kedelai dan dapat menghambat nitrogen dari udara. 

Hasil fiksasi nitrogen ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan N tanaman kedelai. Pada umumnya nitrogen yang dibutuhkan tanaman kedelai berasal dari dalam tanah serta nitrogen atmosfer karena bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium. Fiksasi biologis nitrogen sebenarnya melimpah di udara dengan persentase N2 = 78%, CO2 = 0,03% dan O2 = 21%.

Dari jumlah yang cukup besar tersebut, ternyata nitrogen (N) sudah dalam bentuk yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman secara langsung (N2). Beberapa bakteri dapat mengikat udara nitrogen dengan amonia (Nh3). Kerja sama antara bakteri rhizobium dengan tanaman akan menghasilkan enzim nitrogenase yang mengubah N2 menjadi NH3+, suatu proses yang dikenal dengan fiksasi nitrogen secara biologis. 

Menurut hubungannya dengan tanaman, Evans dan Barber (1977 dalam Marshner, 1986) membagi mikroorganisme yang mampu mengikat N2 dari udara menjadi 3 kelompok, yaitu: 1) Kelompok yang bersimbiosis dengan legum (rhizobium) merupakan kelompok yang paling banyak memberikan N ke tanah (57.600 kg N/ha/tahun).

2) Kelompok yang bersimbiosis dengan tanaman (Azospirillum, Azotobacter) hanya memberikan kontribusi N adalah 12.313 kg/N/tahun, dan 3) Kelompok yang hidup bebas di dalam tanah penyumbang terkecil yaitu 0,125 kg N/ha/tahun. 

Secara global, fiksasi N biologis menyumbang sekitar 140 juta ton senyawa N, setara dengan 78 juta ton pupuk N. Fiksasi N adalah pengikatan N2 (nitrogen organik) ke bentuk nitrogen lainnya. bahan organik melalui proses kimia, fisik, dan biologis . Pentingnya fiksasi N karena N sering menjadi faktor pembatas dalam produksi tanaman.

Rata-rata biomassa tumbuhan yang mengandung 1 sampai 2 n sumber n selama ini didominasi oleh proses fisikokimia (urea) sedangkan N melimpah di atmosfer. Selain itu, lahan pertanian selalu kekurangan nitrogen karena nitrogen sangat tidak stabil, mudah hanyut dan selalu diserap tanaman. 

Fiksasi N dapat mengurangi polusi udara dan mengurangi pemupukan urea. Kondisi terjadinya fiksasi N adalah enzim nitrogenase, bakteri anaerob, zat pereduksi (suplai elektron), ATP dan tanpa inhibitor. Organisme pengikat nitrogen termasuk organisme non-simbiosis (hidup bebas), simbiotik (pembentuk nodul) dan simbiotik (non-nodular). Pada kedelai, seperti pada legum lainnya, mereka sebenarnya mampu mengikat nitrogen atmosfer melalui kerja sama dengan bakteri Rhizobium.

Selanutnya Sitompul, 1989) menyatakan bahwa tumbuhan penambat nitrogen memiliki kemampuan mentolerir cekaman air ringan, sedangkan faktor utama yang mempengaruhi respon tumbuhan penambat nitrogen terhadap cekaman air adalah suplai fotosintesis.

KESIMPULAN

 Dari kajian di atas, pemberian unsur hara nitrogen pada tanaman kedelai di lahan sawah pada musim kemarau atau di lahan kering dapat dilakukan dengan metode fiksasi nitrogen secara biologis. Proses ini cukup stabil pada kondisi kekurangan air dan dapat berlangsung selama kondisi kekurangan air tidak melebihi potensial air daun sebesar 0,7 Mpa. 

Lebih lanjut ditemukan bahwa faktor utama yang mengendalikan proses ini pada keadaan langka air adalah suplai fotosintesis dari tajuk (tunas) ke bintil akar, tempat berlangsungnya fiksasi nitrogen dari udara. Oleh karena itu, hal ini bukan difusi langsung air atau oksigen ke nodul. 

Fiksasi nitrogen dari udara merupakan tahap akhir dari serangkaian proses yang kompleks, termasuk perbanyakan bakteri di rizosfer, fiksasi bakteri pada permukaan akar, dan pembengkokan dan percabangan akar, menghilangkan bakteri yang kompatibel dengan inang, membentuk filamen infeksius, pembentukan bintil akar, proliferasi sel, infeksi, pembentukan bakterioid, sintesis nitrogenase dan leghemoglobin. 

Pemberian bakteri rhizobium yang efektif dapat meningkatkan fiksasi nitrogen secara biologis. Dengan pemberian bakteri rhizobium juga dapat mengatasi ketersediaan unsur hara nitrogen pada lahan sawah.