BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Pupuk Hayati (Biofertilizer)
Pupuk merupakan gabungan unsur hara makro dan mikro yang diberikan kepada tanaman untuk memperbaiki kualitas tanah. Berdasarkan bahan bakunya, pupuk dapat dibagi menjadi dua jenis, yakni pupuk kimia dan pupuk organik.
Pupuk kimia merupakan pupuk yang dibuat secara kimia dan menggunakan bahan kimia. Pupuk organik merupakan pupuk yang dibuat dari limbah organik yang telah melalui proses rekayasa, dapat berbentuk padat maupun cair, dan diperkaya oleh mineral maupun mikroba (Basmal, 2010).
Pupuk organik dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pupuk kompos dan pupuk hayati. Perbedaan keduanya terletak pada formulasi yang terkandung pada pupuk. Pupuk kompos dibuat dengan formulasi yang terdiri dari bahan-bahan organik dan mineral. Pupuk hayati dibuat dengan formulasi yang terdiri dari mikroba dan bahan pembawa (Permentan, 2011).
11
Pupuk hayati merupakan inokulan dengan bahan aktif mikroba hidup yang berfungsi untuk menambat hara tertentu dan memfasilitasi ketersediaan unsur hara bagi tanaman melalui simbiosis maupun non simbiosis. Simbiosis berlangsung dengan tanaman tertentu. Non simbiosis berlangsung melalui penyerapan hara dan hasil perombakan bahan organik (Rahmawati, 2016). Karakteristik pupuk hayati diketahui dari kemampuan inokulan mikroba dalam menyediakan nutrien bagi akar tanaman, diantaranya sebagai berikut.
1. Perombak Selulosa
Selulosa adalah senyawa organik dengan rumus molekul (C6H10O5)n dan homopolisakarida yang terdiri dari ˃10.000 rantai linier unit β (14) D-glukosa (Siddhanta et al., 2009). Selulosa bersifat tidak memiliki rasa, tidak berbau, hidrofobik, dan tidak larut dalam air. Selulosa memiliki potensi sebagai bahan dasar dalam pembuatan pupuk organik. Limbah industri pengolahan rumput laut merupakan salah satu biomassa selulosik telah dikembangkan sebagai sumber gula yang difermentasi menjadi etanol (Munifah, 2013).
Selulosa dapat didegradasi oleh beberapa jenis mikroba, yang dikenal dengan istilah mikroba selulolitik. Mikroba tersebut diantaranya Acidothermus cellulolyticus, Bacillus pumilis, P. fluorescens, Aspergillus, Fusarium, Penicillium, dan Trichoderma (Kuhad, 2011). Mikroba tersebut berpotensi untuk konversi biomasa tumbuhan dan alga menjadi fuel dan komponen kimia lainnya.
Proses konversi tersebut memerlukan enzim, yang dikenal dengan enzim selulase.
Enzim tersebut dapat dihasilkan oleh berbagai mikroba selulolitik (Munifah, 2013).
Selulase mendegradasi selulosa menjadi gula yang dapat larut atau enzim yang dapat menghidrolisis selulosa menjadi oligosakarida dengan memutus ikatan glikosidik β -1,4 pada selulosa, selodekstrin, selobiosa. Enzim ini berfungsi pula dalam proses penguraian serat sayuran, pemecahan pentosa dan hemiselulosa menjadi pentosa dan fraksi hemiselulosa yang mudah larut dalam air. Selain itu, untuk menghidrolisis kertas bekas dan limbah sampah. Aktivitas enzim ini diinduksi oleh beberapa sumber karbon, diantaranya selulosa, soporosa, selobiosa dan laktosa (Munifah, 2013).
2. Pelarut Fosfat (P)
Fosfat (P) merupakan salah satu unsur makro esensial yang secara alami terdapat dalam bentuk organik dan inorganik. Jumlah P di dalam tanah umumnya tinggi, yaitu sekitar 400-1200 mg/kg tanah. Hampir 95% P yang tersedia di alam merupakan P inorganik yang tidak dapat langsung digunakan tanaman. Stabilitas P di alam disebabkan karena P memiliki reaktivitas tinggi terhadap Al3+, Ca2+, dan Fe3+, sehingga keduanya dapat membentuk senyawa yang sulit terlarut (Pande, Pandey, Mehra, Singh & Kaushik, 2017).
Adanya P organik dan P inorganik di tanah berhubungan dengan siklus P yang terlibat dalam sistem tanaman-tanah. Siklus ini terjadi ketika hujan dan perubahan cuaca memicu batuan melepaskan ion P dan mineral yang dapat membentuk senyawa. Kemudian senyawa tersebut terdistribusi di tanah dan perairan. Tanaman memanfaatkan P inorganik dari tanah, kemudian dikonsumsi hewan. P akan membentuk molekul organik di dalam tanaman dan hewan, seperti DNA. Ketika tanaman atau hewan mati, P organik akan kembali ke tanah. P yang berada di tanah dapat mengalir melalui perairan maupun tergabung menjadi sedimen atau batuan (Smith et al., 2015).
Mikroba memainkan peran penting dalam siklus P dan ketersediaan P bagi tanaman. Mikroba dapat mencegah kehilangan ion P yang berikatan dengan mineral dengan cara melarutkan ion P yang penting bagi tanaman. Kehilangan tersebut terjadi karena proses pelapukan, erosi, dan limpasan permukaan tanah yang terjadi selama siklus P berlangsung. Proses kehilangan tersebut terjadi melalui aliran permukaan dan bawah tanah selama siklus P berlangsung (Fernandez et al., 2012). Beberapa jenis mikroba yang dapat melarutkan fosfat adalah Pseudomonas, Bacillus, Aspergillus, Penicillium, dan Streptomyces (Husen, Simanungkalit & Saraswati, 2007).
Tanaman dapat memanfaatkan P ketika P dalam bentuk anion ortofosfat, seperti bentuk HPO42- dan HPO41- dari larutan tanah. P dibutuhkan tanaman dalam pembentukan bunga dan buah, pertumbuhan akar, pemasakan biji dan pembentukan klorofil. P juga berasosiasi dengan regulasi biosintesis
13
makromolekul, transformasi energi, dan respirasi (Babu et al., 2017; Pande et al., 2017).
3. Pelarut Kalium (K)
Kalium (K) merupakan salah satu makronutrien esensial untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. K tersedia di tanah dalam bentuk mineral, larutan, K yang dapat ditukar dan K yang tidak dapat ditukar. Sebanyak 90-98% kalium tersebut tidak dapat langsung diserap tumbuhan (Etesami et al., 2017).
Konsentrasi K terlarut umumnya sangat rendah, dengan proporsi K terbesar pada tanah terkandung pada batuan dan mineral (Mursyida et al., 2015).
Konsentrasi K terlarut dapat ditingkatkan dengan bantuan mikroorganisme pelarut K. Mikroorganisme tersebut dapat merubah K sulit terlarut menjadi K yang mudah dilarutkan tanaman. Mekanisme yang umumnya dilakukan seperti asidolisis, pengkelatan, pergantian reaksi, kompleksolisis, dan produksi asam organik. Beberapa jenis mikroorganisme yang dapat melarutkan K diantaranya Bacillus circulans, Acidithiobacillus ferrooxidans, Pseudomonas sp, Aspergillus spp. dan Aspergillus terreus (Jabin & Ismail, 2016).
4. Produksi Auksin
Auksin merupakan senyawa berupa asam dengan turunannya. Auksin alami yang umumnya ditemui adalah indole acetic acid (IAA) (Husen et al., 2007).
Auksin mampu menginduksi pemanjangan batang pada wilayah sub-apikal dan menginduksi pertumbuhan bagian tanaman. Produksi auksin diinisiasi oleh L-triptofan. L-triptofan merupakan asam amino esensial yang dibutuhkan tumbuhan dan mikroorganisme untuk biosintesis IAA (Aziz, Nawaz, Nazir, Anjum, Yaqub, Ahmad & Khan, 2015; Friedman, 2018).
Mikroorganisme tanah mampu memproduksi auksin untuk meningkatkan produktivitas tanaman. Mikroorganisme tanah yang telah dilaporkan dapat menghasilkan auksin dalam jumlah rendah diantaranya Azospirillum, Pseudomonas, dan Xantomonas (Duca et al., 2018). Ada 5 jalur bakteri dalam memproduksi IAA dengan prekursor L-triptofan. Jalur tersebut diantaranya jalur IAM Acetamide), IPA Pyruvate), TAM/TRM
Tryptamine), TSO (Tryptophan Side-Chain Oxidation) dan IAN (Indole-3-Acetonitrile) (Spaepen & Vanderleyden, 2011).
Pada P. fluorescens, biosintesis dilakukan melalui jalur indol-3-asetaldehid, atau dikenal pula dengan istilah jalur reaksi oksidase sampingan L-triptofan.
Sebelum memasuki jalur indol-3-asetaldehid, L-triptofan ditransaminasi menjadi IPyA (inorganik pirofosfatase) oleh amino transferase. Kemudian IPyA mengalami dekarboksilasi menjadi IAAld (indol-3-asetaldehid) yang dikatalis oleh IPDC (indol-3-piruvat dekarboksilase). Selanjutnya IAAld mengalami dehidrogenasi yang dikatalis oleh IAAld dehidrogenase dan menghasilkan IAA (Spaepen & Vanderleyden, 2011).