Percobaan VII. Efektivitas konsorsium mikrob terhadap pertumbuhan dan hasil padi sebagai subtitusi pupun N sintetik
PERTUMBUHAN TANAMAN PADI Abstrak
8. APLIKASI KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER UNTUK MENINGKATKAN PERTUMBUHAN DAN HASIL PAD
Abstrak
Penggunaan pupuk sintetik dalam jangka panjang, dapat menyebabkan kerusakan struktur tanah, penurunan kadar organik tanah, dan pencemaran lingkungan. Pemanfaatan konsorsium mikrob phyllosphere dan rizosfer merupakan langkah alternatif mengurangi dampak negatif penggunaan pupuk sintetik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan konsorsium mikrob sebagai subtitusi pupuk N sintetik melalui perannya dalam menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi. Penelitian dilaksanaan mulai bulan Januari hingga Mei 2014. Percobaan laboratorium dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB. Percobaan lapangan dilaksanakan di rumah tanaman Indonesian Centre for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) Situ Gede, Bogor. Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) satu faktor, yang terdiri atas tiga perlakuan, yaitu : pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran (30 N/ha), pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran (60 kg N/ha) dan pemberian kombinasi konsorsium mikrob phyllosphere Fm48 dan rizosfer R15 dengan diberi pupuk N sintetik setengah dosis anjuran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, konsorsium Fm48 dan R15 memiliki kemampuan menambat N2, pelarut P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman. Aplikasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran, meningkatkan jumlah anakan, bobot kering tanaman, jumlah anakan produktif dan bobot segar malai setara dengan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran, sehingga inokulasi konsorsium mikrob phyllosphere dan mikrob rizosfer memiliki potensi untuk menurunkan penggunaan pupuk N sintetik sebesar 50 % tanpa berpengaruh terhadap hasil tanaman yang diperoleh.
Kata kunci : padi, intensif, pupuk sintetik, dosis. Abstract
The use of synthetic fertilizers in the long term can damage the soil structure, reduce availability soil organic contents, and lead to environmental pollution. Utilization phyllosphere and rhizosphere microbial consortium is an potential alternative approach in reducing the negative impacts of synthetic fertilizer. The objective of this study was to investigate the ability of microbial consortium to substitute the use of synthetic N fertilizers through its role in fixing N2, dissolving P and producing plant growth hormones on the growth and yield of rice plant. The research was conducted from January to May 2014. Laboratory experiments were conducted in the Soil Biotechnology Laboratory, Department of Soil Science and Land Resources, Faculty of Agriculture, Bogor Agricultural University and pot experiments were carried out in the green house in Indonesian Centre for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) Situ Gede, Bogor. The study was designed with a completely randomized design (CRD). Three treatments were tested: synthetic N fertilizer at half of the recommended dose (30 N/ha), synthetic N fertilizer synthetic at the recommended dosage (60 kg N/ha) and a combination of a phyllosphere Fm48 and rhizosphere R15 consortium with the synthetic N fertilizers at half of the recommended dose. This study found that the combination
of consortium Fm48 and R15 with N fertilizer synthetic at half of the recommended dose increased the number of tillers, plant dry weight, number of productive tillers and fresh weight of panicle equivalent to the treatment that applied the synthetic N fertilizer at the recommended dosage. It indicated that the consortium Fm48 and R15 have the ability to fix N2, dissolve P and produces growth hormoned and that its application has the potential to reduce the use of synthetic N fertilizer by 50% without affecting the plant growth and yields.
Keywords : rice, intensive, synthetic fertilizers, dosage. Pendahuluan
Umumnya pengelolaan lahan sawah di Indonesia, untuk mencapai produksi padi yang tinggi, petani masih terus menggunakan pupuk sintetik dalam memenuhi kebutuhan nutrisi tanaman. Penggunaan pupuk sintetik secara intensif pada lahan pertanian dalam jangka panjang, dapat menyebabkan kerusakan struktur tanah, penurunan kadar organik tanah, dan pencemaran lingkungan.
Memanfaatkan konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang memiliki kemampuan menambat N2, melarutkan P inorganik dan mensekresi hormon tumbuh tanaman merupakan salah satu langkah untuk mengurangi penggunaan pupuk inorganik dan memperbaiki kualitas lingkungan. Mikrob tidak dapat dipisahkan dengan lingkungan biotik dan abiotik dari suatu ekosistem, karena berperan sebagai pengurai (Rao 1995; Egamberdieva 2008). Mikrob yang menghuni daun yang pada mulanya diragukan keberadaannya, kini telah diyakini peneliti berimplikasi nyata terhadap peningkatan produksi tanaman (Vorholt 2012; Reisberg et al. 2013).
Dewasa ini, para ilmuwan telah menemukan bahwa rhizobia endofit mampu menginfeksi beberapa spesies tanaman lain, seperti padi, jagung, barley, gandum, kanola dan selada serta berkembang baik pada ruang antar sel epidermis, korteks dan jaringan. Kolonisasi rhizobia endofit dalam tanaman dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil gabah padi, gandum, jagung dan barley (Chi et al. 2010).
Para ilmuan IRRI menyatakan bahwa sejumlah besar N atmosfir terus menerus ditambat pada rizosfer tanaman padi (Rao 1995). Padua et al. (2001) melaporkan bahwa bakteri penambat N2 (Herbaspirillum seropodicae dan Bulkholderia brasilensis yang hidup pada daun tanaman padi secara nyata mensekresikan fitohormon auksin.
Efektivitas pemanfaatan mikrob ditentukan kemampuannya beradaptasi dengan lingkungan. Kendala ini dijawab dengan memanfatkan mikrob dalam bentuk konsorsium. Aplikasi mikrob dalam bentuk konsorsium dapat menurunkan resiko kegagalan pemanfaatan mikrob di lapangan. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan konsorsium mikrob sebagai subtitusi pupuk N sintetik melalui perannya dalam menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi.
Bahan dan Metode Tempat dan waktu
Penelitian dilaksanaan mulai bulan Januari hingga Mei 2014. Percobaan laboratorium dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB. Percobaan lapangan dilaksanakan di rumah tanaman Indonesian Centre for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) Situ Gede, Bogor.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan terdiri atas : tanah, benih padi varietas Ciherang, pupuk sintetik (Urea, SP36 dan KCl), konsorsium mikrob filosfer Fm48 dari daun muda tumbuhan Emmerrilia ovalis Miq. Dandydan konsorsium mikrob rizosfer R15 dari rizosfer tumbuhan Physalis angulata L., kantong plastik, label, es, ember. Bahan-bahan untuk pembuatan media biakan. Alat yang digunakan terdiri atas : Alat untuk pembuatan media biakan, meteran, thermometer dan alat-alat untuk teknik budidaya.
Metode
Percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) satu faktor. Perlakuan terdiri atas tiga perlakuan, yaitu ½ dosis N (Pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran), 1 dosis N (Pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran) dan Pemberian kombinasi konsorsium Fm48 + R15 dengan diberi pupuk N sintetik ½ dosis anjuran. Setiap perlakuan terdiri atas 5 subunit percobaan, diulang sebanyak 3 kali, sehingga terdapat 45 satuan percobaan.
Bahan media tanah yang digunakan berasal dari Desa Situ Burung Bogor, dibersihkan dari kotoran dengan menggunakan saringan 2 – 5 mm, kemudian ditimbang seberat 10 kg, dimasukkan ke dalam ember plastik, lalu diinkubasi selama 3 minggu. Benih padi sebelum ditanam disterilisasi terlebih dahulu, yaitu direndam dengan alkohol 3 – 5 menit, kemudian direndam klorok 3% selama 3 – 5 menit, dibersihkan dengan aquades hingga baunya hilang. Benih kemudian dimasukkan ke dalam cawan petri dan direndam dalam aquades selama tiga hari, hingga berkecambah. Setelah itu kecambah ditanam pada media pembibitan berupa tanah steril selama satu minggu, selanjutnya bibit siap ditanam. Bibit padi ditanam pada media yang telah disiapkan, satu minggu setelah tanam diinokulasikan masing-masing tiga konsorsium mikrob filosfer dan mikrob rizosfer, yaitu dengan cara disemprot ke tanaman dan tanah masing-masing tanaman. Frekuensi pemberian inokulan sebanyak dua kali pada bulan pertama sebanyak 5 – 10 ml/tanaman. Populasi total konsorsium yang diaplikasikan adalah 109 spk. ml-1.Selanjutnya pemberian inokulan dilakukan setiap dua minggu sebanyak 15 – 20 ml/tanaman hingga tanaman berumur 3 bulan 2 minggu (14 MST).
Kurva standar ditentukan terlebih dahulu sebelum aplikasi mikrob untuk mendapatkan rumus pertumbuhan mikrob. Rumus kurva standar digunakan untuk menetapkan populasi bakteri yang akan diaplikasikan ke tanah dan tanaman. Konsorsium mikrob yang telah ditumbuhkan, diencerkan dalam seri pengenceran 10-1 hingga 10-10. Setiap 1 ml pengenceran konsorsium mikrob dari pengenceran 10-8 hingga 10-10 disebar ke dalam cawan petri yang berisi medium padat. Berdasarkan pembacaan kerapatan optis dan populasi mikrob, digambarkan suatu kurva standar hubungan antara kerapatan optis dengan populasi mikrob. Selanjutnya jumlah mikrob untuk setiap konsorsium yang digunakan sebagai inokulan ditetapkan dengan membaca kerapatan optisnya, lalu diplotkan pada kurva standar yang telah dibuat (Gofar 2003; Widiyawati et al. 2013).
Konsorsium mikrob filosfer ditumbuhkan dalam medium cair laurell steril. Konsorsium mikrob rizosfer ditumbuhkan dalam medium NB steril. Masing- masing 1 ose konsorsium tersebut dimasukkan ke dalam erlenmeyer 125 ml yang berisi 50 ml medium secara aseptik, lalu dikocok dengan mesin pengocok selama selama ± 3 – 4 hari (72 jam). Kemudian dilihat kerapatan optisnya dengan
menggunakan spektrofotometer, sehingga dapat diketahui jumlah populasi setara dengan panjang gelombang 620 nm. (Gofar 2003; Gusmaini 2005).
Tanaman diberi pupuk dasar N ½ dosis anjuran yaitu 30 kg N.ha-1, yang diberikan 1/3 saat tanam, dan masing-masing 1/3 pada saat tanaman berumur 21 dan 42 hari setelah tanam. Pupuk P dan K sesuai dosis anjuran yaitu 60 kg P2O5.ha-1 dan 50 kg K2O.ha-1 diberikan seluruhnya pada saat tanam.
Selama masa pertumbuhan, satu hari setelah aplikasi perlakuan, media tumbuh digenangi air sesuai syarat tumbuh padi sawah. Air diberikan setinggi ± 2 cm dari permukaan tanah. Kondisi air dipertahankan hingga kondisi tanah macak macak, sebelum aplikasi berikutnya. Pada saat aplikasi kondisi tanah dalam keadaan macak macak. Air diberikan pada media hingga dua minggu sebelum panen. Setelah tanaman berumur 120 hari, dipetik malainya lalu tanaman dikeluarkan dari ember dan dibersihkan dari kotoran yang menempel, kemudian dipisahkan dan dikeringanginkan. Peubah pertumbuhan yang diamati meliputi tinggi tanaman umur 30 dan 60 HST, jumlah anakan umur 30 dan 60 HST, bobot basah dan bobot kering tanaman. Peubah hasil meliputi jumlah anakan produktif, bobot segar malai per rumpun, jumlah total biji per rumpun dan bobot 1000 butir gabah.
Analisis Data
Data yang diperoleh diolah degan analisis ragam dan apabila ada beda nyata dilajutkan dengan uji jarak berganda Duncan pada taraf 5%. Data diolah menggunakan program computer SAS (Statistical Analysis System) for windows versi 9.1 (Matjik & Sumertajaya 2006).
Hasil Komponen pertumbuhan
Inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 berpengaruh nyata terhadap jumlah anakan umur 60 HST (hari sesudah tanam) dan bobot kering tanaman pada saat panen, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap tinggi tanaman dan bobot segar tanaman padi. Rata-rata tinggi tanaman 60 HST, jumlah anakan 60 HST, bobot segar dan bobot kering tanaman saat panen disajikan pada Tabel 26.
Tabel 26. Rata-rata tinggi tanaman 60 HST, jumlah anakan 60 HST, bobot segar dan bobot kering tanaman saat panen.
Perlakuan Tinggi tanaman (cm) Jumlah anakan Bobot segar (g) Bobot kering (g) Pupuk N sintetik ½ dosis
Pupuk N sintetik 1 dosis
Konsorsium Fm48+R15+ N ½ dosis 74.250a 72.797a 77.633a 17.500b 20.167a 19.833a 114.070a 145.620a 144.100a 30.057b 38.617a 39.970a Keterangan :
Rata-rata yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak beda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf nyata 0,05. HST = Hari sesudah tanam, Fm48 = konsorsium mikrob filosfer dari daun muda tumbuhan Emmerrilia ovalis Miq. Dandy, R15 = konsorsium mikrob rizosfer dari rizosfer tumbuhan Physalis angulata L.
Perlakuan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran menghasilkan jumlah anakan lebih banyak pada umur 60 HST, meskipun tidak berbeda nyata dengan perlakuan inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan diberi pupuk N sintetik setengah dosis anjuran, tetapi berbeda nyata dengan perlakuan
pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran. Namun, perlakuan inokulasi kombinasi konsorsium mikrob Fm48 dan R15 dengan diberi pupuk N sintetik setengah dosis anjuran menghasilkan bobot kering tanaman lebih tinggi, meskipun tidak berbeda nyata dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran, tetapi berbeda nyata dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran.
Komponen hasil
Inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 berpengaruh nyata terhadap jumlah anakan produktif dan bobot biji per rumpun pada saat panen, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap jumlah biji bernas per malai dan bobot 1000 biji tanaman padi. Rata-rata jumlah anakan produktif, bobot biji per rumpun, jumlah biji bernas per malai dan bobot 1000 biji pada saat panen disajikan pada Tabel 27.
Tabel 27. Rata-rata jumlah anakan produktif, bobot biji per rumpun, jumlah biji bernas per malai dan bobot 1000 biji pada saat panen.
Perlakuan Jumlah anakan produktif Bobot biji per rumpun (g) Jumlah biji bernas per malai (butir) Bobot 1000 biji (g) Pupuk N sintetik ½ dosis
Pupuk N Sintetik 1 dosis
Konsorsium Fm48+R15 + N ½ dosis 6.500b 8.500a 8.500a 11.023b 15.200a 18.480a 99.357a 108.123a 105.827a 27.817a 26.920a 27.910a Keterangan :
Rata-rata yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak beda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf nyata 0,05. HST = Hari sesudah tanam, Fm48 = konsorsium mikrob filosfer dari daun muda tumbuhan Emmerrilia ovalis Miq Dandy, R15 = konsorsium mikrob rizosfer dari rizosfer tumbuhan Physalis angulata L.
Inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan diberi pupuk N sintetik setengah dosis anjuran setara dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran terhadap jumlah anakan produktif pada saat panen, tetapi berbeda nyata dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran. Perlakuan inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan diberi pupuk N sintetik setengah dosis anjuran menghasilkan bobot segar malai lebih tinggi, meskipun tidak berbeda nyata dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran, tetapi berbeda nyata dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran. Peningkatan pertumbuhan dan hasil tanaman padi dipengaruhi oleh kemampuan mikrob menambat N2 dan melarutkan P serta menghasilkan hormon oleh konsorsium mikrob filosfer isolat Fm48 dan konsorsium mikrob rizosfer isolat R15. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 18.
Pembahasan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan diberi pupuk N sintetik setengah dosis anjuran dapat memberikan pengaruh setara dengan perlakuan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran dan lebih baik dibanding perlakuan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran. Hal ini menunjukkan bahwa peran konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer mampu memacu pertumbuhan tanaman dan menggantikan peran pemberian pupuk N sintetik setengah dari dosis anjuran. Knief et al. (2012) melaporkan bahwa sejauh ini, isolat bakteri dari filosfer padi telah dikenali dan potensi interaksinya yang menguntungkan dengan tanaman padi, seperti memacu pertumbuhan tanaman, menambat nitrogen atau produksi hormon tanaman dan perlindungan terhadap patogen. Mikrob filosfer dapat meningkatkan resistensi tanaman terhadap kondisi tercekam (Azevado et al.
2000), meningkatkan pertumbuhan tanaman (Sturs & Nowak 2000), menghasilkan fitohormon (Morris 2001) dan menambat N2 (Arif et al. 2001; Bodenhausen et al. 2014; Werner et al. 2005).
Adanya penambatan N2 dari mikrob yang diaplikasikan, meningkatkan pertumbuhan tanaman. Gardner et al. (1991) menyatakan hubungan antara bakteri dan tanaman tingkat tinggi mempunyai kapasitas untuk mereduksi N2 atmosfir menjadi amonia (NH3) Selain itu, kemampuan mikrob melarutkan P meningkatkan ketersediaan P bagi kebutuhan tanaman. Asosiasi antara tanaman Gambar 18. Perbandingan pertumbuhan dan hasil padi, pemberian pupuk N
sintetik setengah dosis anjuran, pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran dan pemberian kombinasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dengan pupuk N sintetik setengah dosis anjuran Pupuk N sintetik setengah dosis anjuran Pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran Pupuk N sintetik setengah anjuran + konsorsium mikrob
dan mikrob penambat N2 serta pelarut P sangat penting, karena N dan P adalah unsur hara makro esensial yang dibutuhkan tanaman. Nitrogen merupakan bahan penyusun asam amino, amida, basa bernitrogen seperti purin dan protein serta bahan penyusun klorofil. Defisiensi N membatasi pembesaran sel dan pembelahan sel serta mengganggu proses pertumbuhan yang menyebabkan tanaman kerdil, menguning dan berkurangnya berat kering hasil panen.
Hasil penelitian Gofar (2003) menunjukkan bahwa konsorsium mikrob menghasilkan hormon auksin (IAA), giberelin (GA3) dan sitokinin. Fitohormon yang terkandung di dalam mikrob penyusun konsorsium merangsang pembentukan akar, sehingga serapan hara lebih efektif. Secara alami, akar berperan sebagai saluran untuk mensuplai unsur hara dan air dari tanah ke tanaman dan lokasi sintesis serta pertukaran sejumlah hormon dalam tanaman. Pertumbuhan akar yang normal menjamin perkembangan tajuk yang normal.
Kemampuan konsorsium Fm48 dan R15 mampu meningkatkan hasil karena konsorsium memiliki anggota penyusun yang berperan menambat N2, pelarut P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman, sehingga meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman padi. Peran mikrob tersebut selanjutnya berpengaruh terhadap peningkatan daya hasil tanaman padi. Pati (1992) melaporkan bahwa, isolat bakteri yang disemprot ke tanaman menunjukkan perbedaan dengan tanaman kontrol meliputi karakter pertumbuhan vegetatif, seperti peningkatan tinggi tanaman, jumlah anakan dan peningkatan hasil.
Simpulan
Konsorsium Fm48 dan R15 memiliki kemampuan menambat N2, pelarut P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman. Aplikasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran, meningkatkan jumlah anakan, bobot kering tanaman, jumlah anakan produktif dan bobot segar malai setara dengan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran, sehingga inokulasi konsorsium mikrob filosfer dan mikrob rizosfer memiliki potensi untuk menurunkan penggunaan pupuk N sintetik sebesar 50% tanpa berpengaruh terhadap hasil.