Percobaan VII. Efektivitas konsorsium mikrob terhadap pertumbuhan dan hasil padi sebagai subtitusi pupun N sintetik
PERTUMBUHAN TANAMAN PADI Abstrak
9. PEMBAHASAN UMUM
Intensifikasi pertanaman padi di lahan sawah bertujuan meningkatkan produksi tanpa memperluas areal. Namun, ironisnya peningkatan produksi yang dicapai sekarang ini, masih terus diikuti dengan peningkatan biaya produksi akibat penggunan pupuk sintetik dan pestisida. Tantangan intensifikasi semakin besar seiring munculnya desakan permintaan bahan pangan yang sehat dengan tetap menjaga kelestarian lingkungan. Pemanfaatan sumber hayati yang berpotensi sebagai pupuk hayati untuk mengganti penggunaan pupuk sintetik dapat dilakukan dengan memanfaatkan mikrob. Pengetahuan tentang mikrob secara biologis dapat menambat N2, melarutkan P dan menginduksi zat hormon tumbuh tanaman. Peran mikrob tersebut berkontribusi terhadap peningkatan hasil padi. Hal ini penting untuk budidaya padi yang berkelanjutan. Apabila keunggulan mikrob dapat dimanfaatkan dengan efisien, diharapkan dapat mengurangi penggunaan pupuk sintetik, tanpa menurunkan produksi.
Mikrob adalah katalis penting untuk mengatur sifat fungsional dari ekosistem darat, sehingga tanaman endemik yang khas pada suatu ekosistem mampu tumbuh dalam kondisi ekstrim dan tumbuh pada kondisi normal. Bagian aerial tanaman, yang didominasi oleh daun, merupakan salah satu zona habitat terbesar untuk mikrob (Bodenhausen et al. 2017), Tanaman dihuni oleh mikrob baik di bawah dan di atas tanah (Vorholt 2012). Jenis individu pohon memiliki tingkat keragaman mikrob yang tinggi (Redford et al. 2010). Dari tanaman tersebut dapat diperoleh mikrob unik yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati, seperti bakteri penambat N2, pemacu pertumbuhan tanaman, pelarut P atau mikrob yang berkemampuan berkompetisi dengan mikrob penyebab penyakit tanaman.
Eksplorasi mikrob dalam bentuk konsorsium bertujuan memperoleh konsorsium yang diaplikasikan dalam bentuk konsorsium, sehingga tetap mempertahankan interaksi mikrob yang telah terjadi secara positif, agar mikrob memiliki kemampuan adaptasi dengan lingkungan yang baru dan mampu bersaing dengan mikrob lokal.
Tanaman padi merupakan habitat bagi beragam mikrob, mikrob menempati bagian udara, permukaan akar (rizoplan) serta zona sekitar akar (Mwajita et al. 2013). Potensi interaksi menguntungkan mikrob filosfer dengan tanaman padi, seperti menghasilkan hormon tumbuh tanaman dan menambat N2 telah dipelajari (Knief et al. 2012). Mikrob rizosfer memiliki hubungan dekat dengan tanaman dan dapat membantu tanaman untuk tumbuh pada ekosistem yang rusak, melindungi tanaman dari penyakit, serta meningkatkan pertumbuhan tanaman (Egamberdieva 2008).
Kondisi media tumbuh tanaman padi yang digenangi efektif mendukung asosiasi mikrob dengan tanaman padi. Rao (1995) menyatakan tanah yang digenangi memiliki kemampuan yang lebih besar untuk menambat N2 dari atmosfer. Aerenkim yang ada pada tanaman padi mentransfer udara dari atmosfer ke rizosfer. Udara yang ditransfer oleh tanaman padi ke zona perakaran mengandung cukup N untuk kegiatan penambatan N2 oleh mikrob di rizosfer. Tanah yang tergenang air yang ditanami padi memberikan habitat yang ideal mikrob anaerob fakultatif, sehingga dapat berperan pada kondisi oksigen dalam jumlah kecil. Yoshida (1979) menambahkan, udara masuk ke tanaman padi melalui helaian daun dan stomata seludang daun dan bergerak ke bawah ke buku
pangkal tanaman. Bila oksigen bergerak dari tajuk ke akar, sejumlah oksigen dapat bocor keluar secara lateral atau dikonsumsi oleh jaringan sepanjang lintasannya. Transpor oksigen dari tajuk ke akar dianggap sebagai difusi fisik udara melalui sistem lalu lintas udara. Dalam lingkungan anaerobik pemanjangan akar secara keseluruhan tergantung pada oksigen dari tajuk, akar terpanjang lebih pendek dari pada lingkungan aerobik.
Aplikasi kombinasi konsorsium mikrob untuk melihat pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi konsorsium Fm48 dari daun muda Elmerrilia ovalis Miq. Dandy dan R15 dari rizosfer Physalis angulata L. paling efektif meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi.
Elmerrilia ovalis Miq. Dandy Cempaka hutan kasar adalah salah satu tanaman identitas Indonesia. Tanaman ini merupakan flora endemik khas Sulawesi. Penyebaran cempaka hutan kasar meliputi daerah Sulawesi dan Maluku. Tumbuhan ini termasuk dalam suku magnoliaceae dan keluarga Elmerrillia. Cempaka hutan kasar adalah tumbuhan berkayu. Tinggi tumbuhan ini bisa mencapai 45 m dengan diameter pangkal batang dapat mencapai 2 m. Tumbuhan cempaka hutan kasar mempunyai batang yang lurus dan berwarna coklat muda serta pada bagian tertentu ada kulit pohon yang mengelupas. Batang tumbuhan ini berbentuk silinder. Cempaka hutan kasar memiliki daun berjenis daun tunggal. Bunga cempaka hutan kasar terdiri dari tangkai bunga, mahkota bunga, dan alat perkembangbiakan. Warna mahkota bunga berwarna kuning atau putih dengan jumlah kelopak bunya sebagian besar ganjil. Cempaka hutan kasar memiliki buah dengan bentuk lonjong dan terdapat empat biji pada setiap buah yang dimilikinya. Tumbuhan ini berkembangbiak secara generatif menggunakan biji. Pohon cempaka hutan kasar biasa hidup pada ketinggian 1000 m dpl. Tumbuhan tersebut di hutan tropis. Pohon cempaka hutan kasar sering dimanfaatkan kayunya sebagai bahan bangunan.
Physalis angulata L. merupakan salah satu tumbuhan perdu yang hidup semusim dan mempunyai tinggi sekitar 1 m, mempunyai buah khas yang tertutup oleh pembesaran kelopak bunga. Memiliki berbagai manfaat terutama sebagai tanaman herbal (obat-obatan). Tanaman ini diduga berasal dari daerah tropis Amerika dan tersebar ke berbagai kawasan di Amerika, Pasifik, Australia dan Asia termasuk Indonesia. Di Indonesia, tanaman ini tumbuh secara alami di kebun, semak-semak, hingga tepi hutan. Tumbuhan ini mampu hidup hingga ketinggian 1.600 m dpl.
Hasil identifikasi diperoleh lima isolat anggota penyusun konsorsium mikrob filosfer dan empat isolat anggota penyusun konsorsium mikrob rizosfer. Masing-masing konsorsium memiliki anggota penyusun yang memiliki kemampuan menambat N2, melarutkan P dan mensekresikan hormon tumbuh tanaman. Hal ini sangat mendukung hasil penelitian. Konsorsium mikrob filosfer Fm48 dengan mikrob rizosfer R15 nyata meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi. Kombinasi kedua konsorsium menggabungkan kemampuan masing-masing anggota penyusun konsorsium, seperti kemampuan menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman.
Untuk mengetahui efektivitas mikrob dalam bentuk konsorsium dibanding mikrob tunggal penyusunnya dikaji melalui uji masing-masing anggota penyusun konsorsium terhadap pertumbuhan vegetatif padi. Dalam suatu lingkungan yang kompleks yang berisi berbagai macam organisme, aktivitas metabolisme suatu
organisme akan berpengaruh terhadap lingkungannya. Mikrob seperti halnya organisme lain yang berada dalam lingkungan yang kompleks senantiasa berhubungan baik dengan pengaruh faktor biotik dan abiotik.
Mikrob umumnya hidup dalam bentuk asosiasi membentuk suatu konsorsium laksana suatu “Orkestra” yang satu dengan lainnya bekerja sama. Hubungan mikrob dapat terjadi baik dengan sesama mikrob, dengan hewan dan dengan tumbuhan. Hubungan ini membentuk suatu pola interaksi yang spesifik yang dikenal dengan simbiosis. Interaksi antar mikrob yang menempati suatu habitat yang sama akan memberikan pengaruh positif, saling menguntungkan dan pengaruh negatif (saling merugikan) dan netral (Brock & Madigan 2000).
Hasil penelitian menunjukkan, inokulasi kombinasi konsorsium Fm48 dan R15 dengan pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran, dapat memberikan pengaruh yang efektif terhadap pertumbuhan dan hasil padi setara dengan pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran. Rizosfer merupakan lapisan tipis tanah sekitar akar tanaman, sangat penting untuk area aktif akar dan kegiatan metabolisme. Sejumlah besar mikrob seperti bakteri, jamur , protozoa dan ganggang hidup berdampingan dalam rizosfer. Bakteri adalah mikrob yang paling melimpah. Penambatan N2 untuk peningkatan pertumbuhan tanaman oleh mikrob adalah faktor penting untuk mencapai berkelanjutan pertanian. Mikrob memiliki kemampuan untuk mengurangi dan menurunkan jumlah kebutuhan nitrogen dari atmosfer dan menyuburkan tanah termasuk bakteri dan archaea (Sahara & Nehra 2011). Masalah lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan pupuk sintetik dapat dikurangi melalui penggunaan mikrob yang meningkatkan ketersediaan N.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa inokulasi mikrob filosfer lebih efektif bila dibandingkan dengan inokulasi mikrob rizosfer. Inokulasi lewat daun, mempengaruhi cepatnya hara diserap oleh tanaman. Mikrob filosfer yang memiliki peran sebagai penambat N2 dan penghasil hormon tumbuh tanaman mensuplai langsung ke tanaman. Vorholt (2012) melaporkan bahwa, filum bakteri mendominasi di filosfer, yang memiliki adaptasi dan hubungan interaksi dengan tanaman inang dan di antara mikrob lainnya. Populasi mikrob filosfer akan memacu pertumbuhan tanaman dan perlindungan tanaman. Sebaliknya mikrob rizosfer, mengalami interaksi yang intensif dengan akar tanaman maupun tanah. Kesehatan biologi tanah ditentukan oleh dominasi rhizobakteria atas mikrob lain, sehingga tanaman mendapatkan manfaat yang optimal dari keberadaan rhizobakteria nonpatogen (Hindersah & Tualar 2004). Ristiati et al. (2008) menambahkan, keadaan hara dalam tanah merupakan faktor penting yang mempengaruhi aktivitas mikrob, khususnya daerah rizosfer. Populasi mikrob dalam tanah sangat kompleks dipengaruhi oleh jumlah dan macam zat hara, kelembaban, aerasi, suhu, pH dan perlakuan pada tanah seperti penambahan pupuk.
Konsorsium mikrob filosfer lebih efektif dibanding konsorsium mikrob rizosfer, diduga isolat anggota penyusun konsorsium merupakan mikrob yang sangat aktif melakukan metabolisme, sehingga berpotensi menghasilkan senyawa dan aktivitas yang bersinergi dengan kebutuhan tanaman. Interaksi di antara anggota penyusun konsorsium diduga saling ketergantungan satu sama lain. Hal ditunjukkan pada pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman. Isolat anggota penyusun konsorsium tidak efektif bila diaplikasikan dalam bentuk kultur tunggal
dibanding konsorsiumnya. Selain itu, anggota penyusun konsorsium mikrob filosfer merupakan mikrob yang sudah dikenal memiliki peran meningkatkan pertumbuhan tanaman, misalnya : Serratia sp. dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman, Enterobacter sp. dan Klebsiella sp. merupakan mikrob penginduksi pertumbuhan tanaman (plant growth promoting). Sebaliknya, mikrob yang menyusun konsorsium mikrob rizosfer, Bacillus sp. dikenal mampu memacu pertumbuhan tanaman, sedangkan Stenotrophomonas sp belum banyak dikenal pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman. Kemampuan kedua konsorsium mensekresikan hormon tumbuh tanaman berbeda. Konsorsium mikrob filosfer Fm48 mampu mensekresikan hormon lebih banyak dibanding konsorsium mikrob rizosfer. Hal ini diduga yang menyebabkan konsorsium mikrob filosfer lebih efektif dibanding konsorsium mikrob rizosfer.
Rizoplan dan rizosfer memiliki jumlah mikrob tertinggi dibanding dengan filosfer, karena filosfer adalah lingkungan yang singkat, sedangkan rizoplan yang terdiri daerah di tanah di sekitar akar tanaman dalam jangka waktu yang panjang. Mikrob rizosfer diketahui efektif dalam melepaskan P dari kompleks anorganik melalui solubilisasi. Secara umum bakteri isolat dari rizosfer dan rizoplan lebih efisien dalam melarutkan fosfat (Mwajita et al. 2013).
Banyak mikrob menghasilkan fitohormon, yang dapat meningkatkan kontak permukaan tanaman akar dengan tanah dan selanjutnya meningkatkan serapan hara melalui pemanjangan akar. Mikrob dapat secara biologis memperbaiki ketersediaan nitrogen, melarutkan fosfat dan menginduksi hormon tumbuh tanaman, yang dapat berkontribusi terhadap peningkatan hasil tanaman. Kemampuan mikrob ini, dapat dijadikan sebagai inokulan dan berperan sebagai pengganti pupuk sintetik dalam tanah. Konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai inokulan mikrob untuk menggantikan pupuk sintetik.
Salah satu faktor yang menentukan mutu suatu pupuk hayati adalah keefektifan strain/spesies mikrob yang terkandung dalam pupuk hayati tersebut. Mikrob tersebut pada dasarnya diisolasi dari tanah dan daun kemudian diseleksi berdasarkan sifat tertentu yang diinginkan, selanjutnya diformulasi sebagai inokulan. Inokulan dalam bentuk kultur campuran masih banyak mengalami kegagalan di lapang. Hal ini diduga akibat tidak efektifnya interaksi antara mikrob inokulan dan kemampuan adaptasi mikrob setelah diaplikasikan.
Tindak lanjut dari hasil penelitian ini adalah menghasilkan pupuk hayati (biofertilizer) yang mengandung sejumlah mikrob dalam bentuk konsorsium. Diharapkan pupuk hayati dalam bentuk konsorsium memiliki kemampuan adaptasi dengan lingkungan yang baru lebih baik, karena interaksi sesama mikrob sudah berlangsung dalam konsorsium. Teknologi eksplorasi, kultivasi dan pengemasan memegang peran penting dalam rangka mengembangkan pupuk hayati dalam bentuk konsorsium.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, ekosistem sangat berpotensi untuk dieksplor sebagai sumber konsorsium mikrob. Untuk pengembangan pupuk hayati di masa mendatang dengan alasan efisiensi dan efektivitas, konsorsium mikrob dapat dieksplorasi pada ekosistem yang berada pada satu kawasan, di mana konsorsium tersebut akan diaplikasikan.
10. SIMPULAN DAN SARAN