Percobaan VII. Efektivitas konsorsium mikrob terhadap pertumbuhan dan hasil padi sebagai subtitusi pupun N sintetik
3. SELEKSI KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER Abstrak
Mikrob yang diinokulasikan dapat mengkolonisasi dan berkembang di dalam benih, kolonisasi akan berlangsung hingga tanaman tumbuh. Penelitian ini bertujuan untuk menguji efektivitas konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer terhadap perkecambahan benih padi. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Nopember 2012 hingga Pebruari 2013 di Laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB. Percobaan dirancang dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) satu faktor, yaitu suspensi mikrob filosfer atau rizosper. Biji padi direndam di dalam masing- masing suspensi tersebut selama 24 jam, dan daya kecambah diamati setelah dua hari masa inkubasi. Peubah lainnya yaitu panjang akar, panjang tunas, bobot basah dan bobot kering semai diamati setelah tujuh hari. Hasil penelitian menunjukan bahwa konsorsium mikrob berpengaruh secara positif, netral dan negatif terhadap perkecambahan dan pertumbuhan benih padi. Konsorsium mikrob filosfer yang paling efektif meningkatkan perkecambahan benih padi adalah konsorsium Fm38, Fm48, Fs2, Fs25, Fs28, Ft2, Ft15 dan Ft33. Konsorsium mikrob rizosfer paling efektif meningkatkan perkecambahan benih padi adalah konsorsium R7, R15, R34, R36, R38, R43, R44 dan R45.
Kata kunci: koloni, seed treatment, daya kecambah, positif Abstract
Inoculated microbes can colonize and thrive in the seed, and the colonization will take place until the plants grow. This study was aimed at evaluating the effectiveness of phyllosphere and rhizosphere microbial consortium on rice seed germination. The study was conducted from November 2012 to February 2013 in the Soil Biotechnology Laboratory Department of Soil Science and Land Resources, Faculty of Agriculture, Bogor Agricultural University. The experiment was designed in a one-factor completely randomized design (CRD), which was the suspension of either phyllosphere or rhizosphere consortium. Rice seeds were soaked in each of the suspension for 24 hours, and germination rate was observed after two days of incubation. Other variables observed were root length, shoot length, fresh weight and dry weight of seedlings which was done after seven days of incubation. Results indicated that the microbial consortia affected rice seed germination and growth positively, neutrally, or negatively. The microbial consortium that were shown to be the most effective in improving the germination of rice seeds were Fm38, Fm48, Fs2, Fs25, fs28, Ft2, Ft15 and Ft33 of the phyllosphere microbes. Similarly, the most effective members of rhizosphere consortium were R7, R15, R34, R36, R38, R43, R44 and R45
Keywords : colony , seed treatment, germination , positive Pendahuluan
Rangkaian kegiatan ekplorasi konsorsium mikrob setelah kultivasi adalah mengaplikasikan sedini mungkin pada tanaman. Aplikasi bertujuan untuk mengetahui dan menguji kemampuan konsorsium mikrob dalam meningkatkan pertumbuhan awal tanaman. Pertumbuhan awal tanaman pada fase perkecambahan akan menentukan pertumbuhan tanaman selanjutnya hingga dewasa.
Proses pertumbuhan tanaman diawal dengan pembelahan sel, pembesaran sel dan terakhir diferensiasi sel. Pertumbuhan terjadi pada jaringan meristem yang terdiri dari sel-sel pada keadaan optimum dan pembelahan sel terjadi terus menerus. Jaringan meristem yang paling penting adalah ujung akar dan ujung dahan (Darmawan & Baharsjah 2010).
Aplikasi mikrob pada benih tanaman padi, dapat langsung masuk ke dalam jaringan benih padi dan akan tumbuh di dalam jaringan benih. Mikrob tersebut dapat mengkolonisasi dan bertahan serta berkembang di dalam benih. Sturz dan Nowak (2000) menyatakan bahwa, aplikasi mikrob dapat dilakukan melalui perendaman benih (seed treatment) dan penyemprotan pada tanaman muda. Pada saat benih dikeluarkan dari suspensi, mikrob tetap berada dalam embrio. Kolonisasi akan dilanjutkan pada saat tanaman tumbuh (Fahey et al. 1991; Rao 1995). Lebih jauh Rao (1982) menyatakan, penyemprotan daun tanaman budidaya dengan suspensi mikrob telah menghasilkan adanya pertumbuhan yang dipercepat dan peningkatan hasil panen legum dan serealia yang ditanam dalam pot percobaan.
Proses pertumbuhan tanaman memerlukan suatu mekanisme untuk pengaturan pertumbuhannya. Bahan pengatur tumbuh tersebut adalah hormon yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit. Mikrob berperan sebagai agen peningkatan pertumbuhan tanaman (plant growth promoting agents), menghasilkan berbagai hormon tumbuh, vitamin dan berbagai asam organik yang berperan penting dalam merangsang pertumbuhan bulu-bulu akar. Mikrob juga memegang peran penting terhadap pertumbuhan tanaman, antara lain : proses penguraian bahan organik, melepaskan nutrisi ke dalam bentuk tersedia bagi tanaman dan mendegradasi residu toksik (Hindersah & Tualar 2004).
Hormon tumbuh tanaman dikelompokkan ke dalam lima group, yaitu auksin, giberelin, sitokinin, etilen dan asam absisat (Hindersah & Tualar 2004). Hasil penelitian Gofar (2003) menunjukkan bahwa konsorsium mikrob menghasilkan hormon auksin (IAA), giberelin (GA3) dan sitokinin. Hormon 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. Taiz dan Zeiger (1991) menyatakan bahwa, pertumbuhan dan perkembangan tanaman merupakan proses yang sangat kompleks. Kedua proses ini bergantung pada berbagai interaksi aktivitas kelima hormon tanaman.
Penelitian bertujuan melakukan pengujian efektivitas konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer terhadap perkecambahan dan pertumbuhan kecambah benih padi. Menyeleksi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang efektif terhadap perkecambahan dan pertumbuhan kecambah benih padi.
Bahan dan Metode Tempat dan waktu
Penelitian dilaksanaan mulai bulan Nopember 2012 hingga Pebruari 2013. Percobaan dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian IPB.
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan terdiri dari : 144 konsorsium mikrob filosfer dan 48 konsorsium mikrob rizosfer (hasil eksplorasi pada percobaan 1), benih padi varietas Ciherang, bahan medium cair laurell, bahan medium NB dan bahan media tumbuh kecambah. Alat yang digunakan : cawan petri, erlenmeyer, pipet, bunsen, mistar dan timbangan.
Metode
Percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) satu faktor. Pengujian dilakukan dengan metode perendaman benih padi pada masing-masing suspensi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer selama 24 jam, dengan diulang sebanyak 3 kali.
Konsorsium mikrob filosfer ditumbuhkan dalam 50 ml medium cair laurell
(0.5 g NaCl, 1 g triptopan pepton, 0.5 g ekstrak ragi, dilarutkan dalam 1 liter aquades). Konsorsium mikrob rizosfer ditumbuhkan dalam 50 ml larutan NB (8 g/l + aquades). 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).
Benih padi benih padi sebelum direndam disterilisasi terlebih dahulu. Benih direndam dengan alkohol 3 – 5 menit, kemudian direndam chlorox 3% selama 3 – 5 menit, dibersihkan dengan aquades hingga baunya hilang. Kemudian dimasukkan ke dalam botol, sebagai pembanding benih direndam pada masing- masing larutan laurell dan larutan NB steril. Benih yang telah direndam selama 24 jam, dipindahkan ke dalam cawan petri yang telah dilapisi dengan kertas saring lembab (steril) sebanyak 20 benih/cawan petri. Peubah yang diamati adalah : daya kecambah diamati setelah dua hari inkubasi, panjang akar, panjang tunas, bobot basah dan bobot kering semai, diamati setelah 7 hari (Rustam 2012).
Metode seleksi dilakukan berdasarkan metode skoring. Keseluruhan data pengamatan diberi bobot, yaitu panjang akar 20, panjang daun 20, bobot basah 15 dan bobot kering 30. Setiap perlakuan diberikan skor berdasarkan nilai tertinggi hingga terendah dari 49 jumlah perlakuan (49 – 1). Nilai bobot masing-masing peubah dikali dengan nilai skoring, kemudian ditotalkan. Total nilai menentukan ranking pengaruh perlakuan. Selanjutnya, dipilih delapan perlakuan yang memberikan nilai ranking tertinggi (Hidayati 2014).
Analisis Data
Data yang diperoleh diolah dengan analisis ragam. Data diolah menggunakan program computer SAS (Statistical Analysis System) for windows versi 9.1 (Matjik & Sumertajaya 2006).
Hasil Efektivitas konsorsium mikrob filosfer
Perendaman benih pada media cair yang mengandung konsorsium mikrob filosfer daun muda, daun sedang dan daun tua, berpengaruh nyata terhadap perkecambahan benih padi. Perbandingan antara kontrol dengan perendaman konsorsium mikrob disajikan pada Gambar 4.
Rata-rata panjang akar, panjang daun, bobot segar dan bobot kering kecambah benih padi terhadap perlakuan perendaman konsorsium mikrob filosfer disajikan pada Lampiran 4-5. Rekapitulasi konsorsium mikrob filosfer terpilih berdasarkan ranking tertinggi disajikan pada Lampiran 6.
Hasil seleksi konsorsium mikrob filosfer berdasarkan ranking tertinggi, diperoleh delapan konsorsium mikrob filosfer yang paling efektif, sebagaimana disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Konsorsium mikrob filosfer yang terpilih berdasarkan seleksi
No Kode Tumbuhan Letak daun Ekosistem
1 2 3 4 5 6 7 8 Fm38 Fm48 Fs2 Fs25 Fs28 Ft2 Ft15 Ft33 S. jamaesensis (L.) Vahl.
E. ovalis Miq Dandy
A. cnyzoides L.
P. celebicum Miq
Momordica sp.
A. cnyzoides L.
Physalis angulata L.
C. gigantean (Willd) Dryand
Daun muda Daun muda Daun sedang Daun sedang Daun sedang Daun tua Daun tua Daun tua Kebun Hutan Sawah Hutan Kebun Sawah Kebun Padang rumput
Efektivitas konsorsium mikrob rizosfer
Perendaman benih pada media cair yang mengandung konsorsium mikrob rizosfer, berpengaruh nyata terhadap perkecambahan benih padi. Peubah panjang akar, panjang daun, bobot basah dan bobot kering kecambah menunjukkan berbeda nyata dengan kontrol.
Rata-rata panjang akar, panjang daun, bobot segar dan bobot kering kecambah benih padi terhadap perlakuan perendaman konsorsium mikrob rizosfer disajikan pada Lampiran 7. Rekapitulasi konsorsium mikrob rizosfer terpilih berdasarkan ranking tertinggi disajikan pada Lampiran 8.
Hasil seleksi konsorsium mikrob filosfer berdasarkan ranking tertinggi, diperoleh delapan konsorsium mikrob rizosfer yang paling efektif, sebagaimana disajikan pada Tabel 3.
Gambar 4. Perbandingan antara kontrol (A) dengan perendaman konsorsium mikrob (B).
(kanan)
A. Kontrol
B. Perendaman benih
Tabel 3. Konsorsium mikrob rizosfer yang terpilih berdasarkan seleksi
No Kode Tumbuhan Ekosistem
1 2 3 4 5 6 7 8 R7 R15 R34 R36 R38 R43 R44 R45 Ipomoea quamoclit L. Physalis angulata L.
Breynia microphylla (Kurz ex T & B) M.A.
Crotalaria anagyroides H. B. Ks.
Stachytarphyta jamaesensis (L.) Vahl.
Eupatorium odoratum L.
Cyathula prostata (L.) Blume
Erythrina subumbranss (Hassk) Merr.
Kebun Kebun Padang rumput Kebun Kebun Kebun Sawah Hutan Pembahasan
Perlakuan konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dengan metode perendaman benih padi, berpengaruh nyata terhadap panjang akar, panjang tunas, bobot segar dan bobot kering kecambah, meskipun tidak semua konsorsium mikrob lebih baik dibanding kontrol. Dalam uji ini terdapat konsorsium mikrob yang menghambat pertumbuhan kecambah. Hal ini menunjukan bahwa konsorsium mikrob menunjukkan tiga bentuk pengaruh, yaitu berpengaruh positif, netral dan negatif. Merujuk hasil penelitian Gofar (2003), mengelompokkan tiga pengaruh konsorsium, yaitu kelompok menguntungkan bila konsorsium mikrob mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman, kelompok netral bila pengaruh konsorsium mikrob sama dengan kontrol dan kelompok merugikan, bila pengaruh konsorsium tidak lebih baik dibanding dengan kontrol.
Hasil seleksi menunjukkan bahwa konsorsium yang berasal dari daun muda lebih baik dari daun tua dan daun sedang. Hal ini diduga berkaitan dengan umur daun dan ukuran daun. Umur dan ukuran daun menentukan eksudat yang sekresi oleh daun. Sejalan dengan pendapat Leveau (2001), eksudat pada daun dimanfaatkan sebagai nutirisi bagi mikrob untuk tumbuh dan berkembang. Namun konsentrasi nutrisi pada daun tidak selalu sama, baik jenis tumbuhan, umur daun dan posisisi daun yang sama. Kolonisasi mikrob filosfer pada daun tergantung nutrisi dan lingkungan.
Berdasarkan asal ekosistem, konsorsium mikrob filosfer yang terseleksi berasal dari berbagai ekosistem tetapi konsorsium mikrob rizosfer dominan berasal dari kebun. Hal yang unik ditunjukkan hasil seleksi, konsorsium mikrob filosfer yang yang terseleksi tidak selalu diikuti oleh konsorsium rizosfernya, kecuali tumbuhan Stachytarphyta jamaesensis (L.) Vahl. dengan kode konsorsium Fm38 dan R38. Hasil seleksi juga menunjukkan bahwa dalam satu tumbuhan dapat diperoleh dua konsorsium yang terseleksi, hanya dibedakan oleh letak daun sampel, yaitu pada tumbuhan Ageratum conyzoides L. dengan kode konsorsium Fs2 (daun sedang) dan Ft2 (daun tua). Setiap tumbuhan mempunyai daun yang berbeda, baik dari segi bentuk, ukuran maupun eksudat yang dikeluarkannya. Perbedaan tersebut menyebabkan mikrob yang menghuninya juga berbeda, walaupun pada tumbuhan tertentu ditemukan populasi mikrob yang sama (Ismaeel
et al. 2012). Ditegaskan oleh Sutedjo et al. (1996) Keragaman tanaman yang tumbuh menentukan berlimpahnya mikrob yang mendiami tanah tersebut.
Pengaruh positif oleh perlakuan konsorsium mikrob, diduga disebabkan adanya kemampuan konsorsium mikrob mensekresikan senyawa perangsang tumbuh tanaman terhadap benih padi. Hormon yang dihasilkan mikrob tersebut
diduga berperan dalam memacu proses perkecambahan benih padi. Didukung oleh pendapat Salisbury dan Ross (1992), hormon selain diproduksi oleh tanaman, hormon juga disekresikan oleh mikrob yang hidup di sekitar tanaman. Kehadiran mikrob menguntungkan bagi tanaman inang, karena meningkatkan pertumbuhan tanaman (Sturz & Nowak 2000), mikrob dapat mengkolonisasi dan bertahan serta berkembang di dalam benih (Fahey et al. 1991), menghasilkan fitohormon (Taller & Wong 1989; Leveau 2001; Morris 2001). Padua et al. (2001) melaporkan, mikrob yang hidup di filosfer tanaman padi nyata mensekresikan hormon tumbuh tanaman.
Secara fisiologi perkecambahan diregulasi oleh cadangan makanan dan fitohormon yang terdapat dalam biji. Sumber fitohormon dapat berasal dari benih dan berasal dari sekresi mikrob. Hindersah & Tualar (2004) menyatakan bahwa tanaman memenuhi kebutuhannya akan hormon melalui kemampuannya untuk mensintesis hormon atau mendapatkannya mikrob akibat dari aktivitas mikrob dalam mensintesis fitohormon. Wedhastri (2002) melaporkan bahwa, hormon yang disekresikan mikrob dapat merangsang proses-proses enzimatik, yang secara biologis meningkatkan perkecambahan benih dan mempercepat sintesis senyawa- senyawa nitrogen organik pada akar. Hindersah dan Tualar (2004) melaporkan bahwa rhizobakteri sangat berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber fitohormon eksogen. Kemampuan ini penting untuk dieksplorasi, karena peran fitohormon sangat penting bagi perkecambahan dan perkembangan akar awal pertumbuhan tanaman.
Fase perkecambahan yang meliputi pertumbuhan dan perkembangan akar pertama (radikula) dan daun pertama (plumula). Pertumbuhan akar yang normal menjamin perkembangan tajuk. Aplikasi mikrob dengan metode perendaman biji menyebabkan terjadinya penetrasi lebih awal pada embrio biji padi dan berkembang pada akar ketika akar mulai tumbuh. Rao (1995) menyatakan, mikrob menghasilkan berbagai macam substansi yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Mikrob yang hidup dalam tanah memegang peranan dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman, sehubungan dengan perombakan bahan organik, sekresi hormon dan penambatan N2 (Sutedjo et al. 1996). Lebih jauh Sunatmo (2009) menegaskan, dijumpai ketergantungan tanaman dengan aktivitas mikrob.
Simpulan
Konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer efektif berpengaruh secara positif, netral dan negatif terhadap perkecambahan benih padi. Konsorsium mikrob filosfer paling efektif meningkatkan perkecambahan benih padi adalah : Fm38 (Stachytarphyta jamaesensis (L.) Vahl.), Fm48 (Elmerrillia ovalis Miq. Dandy), Fs2 (Ageratum cnyzoides L.), Fs25 (Pterospermum celebicum Miq), Fs28 (Memordica sp.), Ft2 (Ageratum cnyzoides L.), Ft15 (Physalis angulata L.) dan Ft33 (Calotropis gigantean (Willd) Dryand). Konsorsium mikrob rizosfer paling efektif meningkatkan perkecambahan benih padi adalah : R7 (Ipomoea quamoclit
L.), R15 (Physalis angulata L.), R34 {Breynia microphylla (Kurz ex T & B) M.A.}, R36 (Crotalaria anagyroides H. B. Ks.), R38 {Stachytarphyta jamaesensis (L.) Vahl.}, R43 (Eupatorium odoratum L.), R44 {Cyathula prostata
4. EFEKTIFITAS KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER