Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi sebagai Pupuk Hayati dan Pereduksi Emisi Gas CH4 serta N2O di Sawah Anorganik.

EFEKTIVITAS BAKTERI METANOTROF DAN Ochrobactrum

anthropi SEBAGAI PUPUK HAYATI DAN PEREDUKSI EMISI

GAS CH

4

SERTA N

2

O DI SAWAH ANORGANIK

GLORIA MARIA FOSTER PINGAK

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi sebagai Pupuk Hayati dan Pereduksi Emisi Gas CH4 serta N2O di Sawah Anorganik adalah benar karya saya dengan

arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2013

ABSTRAK

GLORIA MARIA FOSTER PINGAK. Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi sebagai Pupuk Hayati dan Pereduksi Emisi Gas CH4 serta

N2O di Sawah Anorganik. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan ALINA

AKHDIYA.

Pemanasan global merupakan peningkatan temperatur permukaan bumi yang terjadi salah satunya akibat kegiatan pertanian. Kegiatan pertanian menyumbangkan emisi gas CH4 dan N2O ke atmosfer. Kombinasi bakteri

metanotrof, Ochrobactrum anthropi, Azotobacter dan Azospirillum dapat mengurangi flux CH4 dan N2O. Selain itu, kombinasi bakteri-bakteri tersebut

dapat menambat nitrogen (N2) untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman. Tujuan

penelitian ini untuk mengetahui efektivitas kombinasi isolat bakteri metanotrof, Ochrobactrum anthropi, Azotobacter dan Azospirillum sebagai pupuk hayati dan pereduksi emisi gas CH4 serta N2O di sawah anorganik. Penelitian dilakukan

dengan memberi perlakuan pupuk anorganik dalam dosis 100%, pupuk anorganik dosis 25% dan pupuk anorganik dosis 25% dengan campuran kombinasi isolat bakteri. Pengamatan dilakukan pada parameter pertumbuhan dan laju perubahan gas. Perlakuan dengan kombinasi isolat bakteri menunjukkan peningkatan pertumbuhan padi, peningkatan produktivitas hasil gabah dan penurunan emisi gas CH4 serta N2O.

Kata kunci: CH4, metanotrof, N2O, padi, pupuk hayati

ABSTRACT

GLORIA MARIA FOSTER PINGAK. Effectivity of Methanotrophic Bacteria and Ochrobactrum anthropi as Biofertilizer and Emission Reducer of CH4 and

N2O in Inorganic Paddy Fields. Supervised by IMAN RUSMANA and ALINA

AKHDIYA.

Global warming is the increasing of earth's surface temperature which can occurred due to agricultural activities. Agricultural activities contribute to the global warming as sources of CH4 and N2O emissions. Application of

methanotrophic bacteria, Ochrobactrum anthropi, Azotobacter and Azospirillum combination could reduce the emission of CH4 and N2O. In addition, these

bacteria can fix nitrogen (N2) to enhance the plant growth. The purpose of this

study was to determine the effectiveness of methanotrophic bacteria, Ochrobactrum anthropi, Azotobacter and Azospirillum combination as biofertilizer and emission reducer of CH4 and N2O in the inorganic paddy fields.

This experiment was arranged by treating 100% dosage of inorganic fertilizer as positive control, 25% dosage of inorganic fertilizer and 25% dosage of inorganic fertilizer mixed by biofertilizer. The observations were made on the growth parameters and the rate of gas fluxes. The combination of bacterial isolates could increase rice growth, grain yield productivity and they also could reduce CH4 and

N2O emission.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Biologi

EFEKTIVITAS BAKTERI METANOTROF DAN Ochrobactrum

anthropi SEBAGAI PUPUK HAYATI DAN PEREDUKSI EMISI

GAS CH

4

SERTA N

2

O DI SAWAH ANORGANIK

GLORIA MARIA FOSTER PINGAK

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PRAKATA

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena hanya atas kasih dan anugerahNya saja sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang

berjudul “Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi sebagai Pupuk Hayati dan Pereduksi Emisi Gas CH4 serta N2O di Sawah Anorganik”.

Penelitian dilakukan dari bulan Juni hingga Desember 2012 di sawah Sukabumi dan Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi FMIPA IPB.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr Ir Iman Rusmana, MSi dan Ibu Alina Akhdiya, MSi selaku dosen pembimbing atas bimbingan, masukan dan arahannya selama penelitian hingga penyusunan karya ilmiah ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Papa, Mama, Johan, Didit, Yanda, Mazmur (Meta, Sisca, Jenny, Santika, Putriana, Faithy), Ria, Agus, Hendri, Dhyah, Routh dan Della atas semangat dan kasih sayangnya. Terima kasih pula kepada Pak Jaka dan keluarga besar Biologi angkatan 46 serta segenap pihak yang telah membantu dan mendukung sehingga karya imiah ini dapat terselesaikan.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2013

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan Penelitian 1

METODE 2

Waktu dan Tempat 2

Bahan dan Alat 2

Prosedur Penelitian 2

Analisis Data 3

HASIL 3

Karakteristik dan Kandungan Tanah 3

Parameter Pertumbuhan Tanaman 4

Aktivitas Emisi Gas 6

PEMBAHASAN 7

Karakteristik dan Kandungan Tanah 7

Parameter Pertumbuhan Tanaman 7

Aktivitas Emisi Gas CH4 8

Aktivitas Emisi Gas N2O 9

SIMPULAN DAN SARAN 9

Simpulan 9

Saran 9

DAFTAR PUSTAKA 10

LAMPIRAN 12

DAFTAR TABEL

1 Tinggi tanaman dan jumlah anakan padi pada perlakuan yang diberikan 4 2 Bobot basah & kering tanaman padi setelah panen dan persentase gabah

hampa 4

DAFTAR GAMBAR

1 Serabut akar 5

2 Hasil gabah kering 5

3 Laju perubahan gas 6

DAFTAR LAMPIRAN

1 Media tumbuh bakteri 12

2 Hasil analisis tanah 13

3 Kriteria penilaian sifat kimia tanah 14

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pemanasan global merupakan peningkatan temperatur permukaan bumi yang terjadi dari tahun ke tahun karena meningkatnya emisi gas rumah kaca di atmosfer. Gas-gas rumah kaca penyebab pemanasan global diantaranya adalah CH4, CO2, N2O dan CFCs. Persentase peningkatan emisi gas rumah kaca

mencapai 70% antara tahun 1970 hingga 2004 (IPCC 2007).

Berbagai aktivitas manusia seperti pertambangan, industri, transportasi, peternakan dan pertanian merupakan sumber emisi gas CH4, CO2 dan N2O ke

atmosfer. Indonesia sebagai negara agraris memiliki lahan sawah lebih dari 8 juta hektar (BPS 2012). Lahan basah seperti sawah menjadi salah satu sumber utama gas CH4 dan N2O. Gas CH4 pada lahan sawah berasal dari aktivitas bakteri

metanogen dalam tanah melalui proses metanogenesis. Penggunaan pupuk anorganik seperti urea sebagai penunjang kegiatan pertanian mampu meningkatkan produksi gas N2O (Millar et al. 2010). Gas CH4 di lahan sawah

dapat dioksidasi oleh bakteri metanotrof karena bakteri ini memiliki enzim Methane Monooxygenase (MMO). Emisi N2O dapat direduksi oleh bakteri

denitrifikasi yang memiliki aktivitas enzim N2O reduktase seperti Ochrobactrum

anthropi.

Penggunaan pupuk hayati merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan produktivitas pertanian yang bersifat ramah lingkungan. Azotobacter dan Azospirillum merupakan bakteri penambat nitrogen (bakteri diazotrof) dan penghasil zat pengatur tumbuh yang telah banyak dimanfaatkan sebagai komponen pupuk hayati (Alexander 1977). Selain kedua bakteri tersebut, kemampuan menambat nitrogen juga dimiliki oleh bakteri metanotrof (Hanson & Hanson 1996) dan Ochrobactrum anthropi (Costa & Melo 2012). Berbeda dengan Azotobacter dan Azospirillum, metanotrof dan O. anthropi belum banyak dimanfaatkan sebagai komponen pupuk hayati.

Penelitian yang dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, Institut Pertanian Bogor menunjukkan bahwa kombinasi Azospirillum dan Azotobacter serta bakteri metanotrof mampu meningkatkan kadar amonium kultur dan menurunkan konsentrasi gas metan pada percobaan invitro (Putra 2011). Selain itu, kombinasi bakteri metanotrof dengan Ochrobactrum anthropi mampu meningkatkan kadar amonium kultur, mengoksidasi CH4 dan mereduksi

N2O (Maharani 2011). Kemampuan kombinasi bakteri tersebut berpotensi untuk

dikembangkan sebagai pupuk hayati sekaligus pereduksi emisi gas rumah kaca di lahan sawah. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengkajian efektivitas kombinasi Ochrobactrum anthropi, Azotobacter dan Azospirillum sebagai pupuk hayati dan pereduksi emisi gas CH4 serta N2O di sawah anorganik.

Tujuan Penelitian

2

METODE

Waktu dan Tempat

Penelitian dimulai bulan Juni sampai dengan Desember 2012. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, FMIPA, IPB dan sawah petani di Desa Cidahu, Sukabumi, Jawa Barat.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain benih padi Ciherang, pupuk NPK (15:15:15) dan pupuk hayati dengan kombinasi isolat bakteri. Pupuk hayati menggunakan kombinasi empat isolat bakteri metanotrof BGM1, BGM5, BGM9 dan SKM14 (Hapsari 2008), dua isolat Ochrobactrum anthropi BL1 dan BL2 (Setyaningsih et al. 2010), isolat Azotobacter dan isolat Azospirillum koleksi Departemen Biologi FMIPA IPB serta media-media pengkulturan bakteri. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain kotak sungkup ukuran kurang lebih 55 55 90 cm3, syringe 50 ml, botol kaca, neraca Precisa XT-620, oven dan peralatan laboratorium lainnya.

Prosedur Penelitian

Penelitian dilakukan dengan menggunakan tiga perlakuan, yaitu pemupukan dengan pupuk anorganik berupa NPK (nitrogen, fosfat, kalium) 250 kg/ha (takaran 100% pupuk normal yang dianjurkan) (K), pemupukan dengan NPK 62.5 kg/ha (takaran 25% dari normal yang dianjurkan) ditambah aplikasi pupuk hayati (C) dan pemupukan dengan NPK 62.5 kg/ha (takaran 25% dari normal yang dianjurkan) tanpa pupuk hayati (TC).

Pembuatan Pupuk Hayati. Isolat bakteri yang ada diremajakan dengan menumbuhkan kembali sesuai dengan media tumbuhnya (Lampiran 1). Isolat bakteri metanotrof diremajakan pada media agar Nitrate Mineral Salt (NMS)+1% metanol. Isolat Azotobacter dan Azospirillum masing-masing diremajakan pada media agar NMS+1% sukrosa dan media NMS+1% asam malat. Isolat BL1 dan BL2 diremajakan pada media denitrifikasi padat. Masing-masing Isolat biakan kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama 3-7 hari. Bakteri-bakteri hasil peremajaan dikulturkan masing-masing dalam 500 ml media cair sesuai jenisnya. Kultur kemudian diinkubasi selama 5-7 hari hingga jumlah selnya 108 sel ml-1 pada penangas bergoyang dengan suhu ruang (± 37 oC).

Pembenihan dan Penyemaian. Biji padi dikecambahkan dengan cara disimpan pada wadah plastik (keadaan lembab) dan gelap selama 24 jam. Setelah berkecambah, benih disemai di sawah selama 20 hari hingga rumpun padi tumbuh. Rumpun-rumpun padi yang tumbuh siap digunakan sebagai bibit.

3 rumpun direndam dengan cairan pupuk hayati selama 15 menit. Rumpun yang tidak mendapat perlakuan pupuk hayati dipisahkan menjadi perlakuan TC dan K. Pemberian pupuk NPK dilakukan pada 14 hari setelah tanam (HST+14).

Analisis Karakteristik dan Kandungan Tanah. Sebanyak 100 gram sampel tanah diambil dari setiap petak lokasi penanaman. Sampel kemudian dikirim ke Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Balai Besar Sumberdaya Lahan Pertanian, Balai Penelitian Tanah, Laboratorium Tanah untuk dianalisis karakter dan kandungan tanah.

Parameter Pertumbuhan Tanaman. Pertumbuhan padi diamati pada masa vegetatif (H+47), reproduktif awal (H+57), reproduktif (H+71) dan pematangan malai (H+98). Parameter pertumbuhan yang diamati meliputi tinggi tajuk dan jumlah anakan dengan tiga tanaman contoh pada setiap petak. Setelah panen dilakukan penghitungan bobot basah dan bobot kering tanaman serta perhitungan estimasi produktivitas gabah. Bobot kering tanaman dihitung dengan mengoven bagian-bagian tanaman terlebih dahulu dalam suhu 60ºC hingga bobot menjadi stabil. Produktivitas gabah dihitung dengan memperkirakan jumlah rumpun per hektar melalui jarak tanam. Hasil penimbangan bobot gabah kering per rumpun kemudian dikonversikan menjadi ton per hektar.

Pengukuran Aktivitas Emisi Gas. Proses pengambilan sampel gas dilakukan dengan cara menutup petak contoh di sawah dengan kotak sungkup. Sebuah kotak sungkup diletakkan pada masing-masing perlakuan. Sampel gas diambil dari dalam kotak sungkup menggunakan syringe sebanyak 100 ml selanjutnya disimpan dalam botol kaca vakum. Pengambilan sampel gas dilakukan pada fase vegetatif dan generatif. Pada setiap fase pertumbuhan, gas diambil dalam tiga waktu berbeda, yaitu sesaat setelah peletakan sungkup (t0), 4

jam (t4) dan 16 jam (t16) setelah penyungkupan. Sampel gas dikirim ke

Laboratorium Gas Rumah Kaca, Balai Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan Pati Jawa Tengah untuk dianalisis konsentrasi gasnya (CH4 dan N2O).

Analisis Data

Analisis data beberapa parameter (pertumbuhan tanaman dan aktivitas emisi gas CH4 dan N2O) dilakukan menggunakan program SAS. Program SAS

digunakan untuk melihat perbedaan antar perlakuan dalam tampilan ANOVA dan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) dengan taraf nyata (α) 5 %.

HASIL

Karakteristik dan Kandungan Tanah

Hasil pengujian tanah pada lahan tanam di Sukabumi menunjukkan komposisi tanah dengan kadar pasir 15%, debu 35% dan liat 50%. Tanah memiliki kandungan bahan organik C dan N sebesar 1.75% dan 0.15% (Lampiran 2). Kandungan unsur Ca dan Na sebesar 8.69 dan 0.62 cmolc/kg tergolong

sedang. Sedangkan, kandungan unsur Mg dan K sebesar 2.30 dan 0.88 cmolc/kg

4

Parameter Pertumbuhan Tanaman

Tinggi tanaman padi pada perlakuan K, C, dan TC meningkat pada setiap pengamatan. Setiap perlakuan memiliki pola laju pertambahan tinggi yang serupa, kecuali perlakuan K. Pada akhir pengamatan perlakuan C mampu menghasilkan tajuk tertinggi dan jumlah anakan terbanyak namun sebaliknya untuk perlakuan K (Tabel 1).

Tabel 2 menunjukkan bobot basah dan kering tanaman padi. Bobot basah dan kering rumpun serta gabah dengan perlakuan C memiliki bobot terbesar. Perlakuan K menghasilkan bobot basah akar terbesar sedangkan bobot kering akar terbesar dihasilkan dari pelakuan TC. Akar dengan perlakuan K dan TC memiliki jumlah serabut yang lebih banyak dan panjang dibandingkan dengan perlakuan C (Gambar 1).

Tabel 2 Bobot basah & kering tanaman padi setelah panen dan persentase gabah hampa

Perlakuan*) Rumpun Akar Gabah/Rumpun Persentase gabah hampa

Angka-angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan). *)Perlakuan pupuk berbeda; K: 100% pupuk anorganik; C: pupuk hayati+25% pupuk anorganik dan TC: 25% pupuk anorganik. -)Tidak dilakukan pengamatan.

Tabel 1 Tinggi tanaman dan jumlah anakan padi pada perlakuan yang diberikan

Perlakuan*)

5

Berdasarkan hasil pengamatan, perlakuan K mengalami pertumbuhan yang lebih lambat dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Perkiraan produktivitas hasil gabah menunjukkan perlakuan C mampu menghasilkan gabah dengan jumlah tertinggi sebesar 9.77 ton ha-1 sedangkan perlakuan K menghasilkan gabah dengan jumlah terendah, yaitu 5.83 ton ha-1 (Gambar 2). Berdasarkan hasil tersebut dapat diketahui lahan dengan perlakuan C mengalami peningkatan produktivitas hasil gabah tertinggi sebesar 67.53%.

Gambar 1 Serabut akar. Perlakuan kontrol (K), perlakuan pupuk hayati dengan tambahan pupuk anorganik 25% (C) dan perlakuan pupuk anorganik 25% (TC).

(a) (b)

6

Aktivitas Emisi Gas

Pengamatan gas CH4 sungkup K mengalami peningkatan laju gas tertinggi

ketika fase vegetatif siang hari sebesar 18.31 mmol m-2 jam-1. Laju perubahan gas metan terendah ialah sungkup C sebesar -19.57 mmol m-2 jam-1. Pengamatan laju gas N2O nilai tertinggi dicapai oleh sungkup K ketika fase vegetatif siang hari

sebesar 238 µmol m-2 jam-1. Sedangkan, sungkup C rata-rata mengalami penurunan laju gas N2O dengan nilai terendah -127.19 µmol m-2 jam-1

(Gambar 3).

(a) (b)

Gambar 3 Laju perubahan gas. (a) CH4 dan (b) N2O pada fase vagetatif (V) dan

7

PEMBAHASAN

Karakteristik dan Kandungan Tanah

Hasil pengujian tanah pada lahan tanam di Sukabumi termasuk dalam kriteria tanah lempung berliat berdasarkan diagram segitiga pengkelasan tekstur tanah sistem USDA (United State Department of Agriculture) (Lampiran 4). Lempung berliat memiliki ciri rasa agak licin, agak melekat, dapat dibentuk bola agak teguh, dibentuk gulungan agak mudah hancur (Hardjowigeno 2007). Berdasarkan kriteria penilaian sifat kimia tanah Staf Pusat Penelitian Tanah (1983) kandungan bahan organik C dan N tergolong rendah.

Parameter Pertumbuhan Tanaman

Padi dengan perlakuan pupuk hayati menunjukkan pertumbuhan yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan tanpa pupuk hayati. Peningkatan laju pertumbuhan disebabkan oleh kemampuan bakteri metanotrof, O. anthropi, Azospirillum dan Azotobacter dalam menambat nitrogen. Selain itu, pertumbuhan padi juga dipengaruhi oleh Azotobacter yang mampu menghasilkan senyawa indol acetic acid (IAA) sehingga dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman (Widiastuti et al. 2010).

Parameter lain yang diamati pada pertumbuhan padi ialah jumlah anakan. Hasil pengamatan menunjukkan kenaikan jumlah anakan ketika fase vegetatif. Saat memasuki fase generatif jumlah anakan berkurang. Keadaan ini sejalan dengan hasil penelitian Makarim dan Suhartatik (2009) yang menunjukkan ketika pertumbuhan anakan telah maksimal maka sebagian dari anakan akan mati dan tidak menghasilkan malai. Anakan yang mati disebut anakan tidak produktif. Perlakuan C mampu menghasilkan anakan yang terbanyak karena pertumbuhannya didukung oleh Azotobacter, Azospirillum, bakteri metanotrof dan Ochrobactrum anthropi sebagai bakteri-bakteri penambat nitrogen dalam pupuk hayati. Kemampuan bakteri dalam menambat nitrogen karena memiliki gen nifD dan nifH yang menyandikan enzim nitrogenase (Auman et al. 2001). Enzim nitrogenase berperan dalam mengkatalisis proses fiksasi nitrogen. Senyawa nitrogen merupakan salah satu penyusun komponen utama sel tumbuhan seperti asam amino dan asam nukleat. Oleh karena itu, defisiensi nitrogen akan menghambat pertumbuhan anakan.

Nitrogen tidak hanya berperan dalam pembentukan protein namun juga klorofil. Kebutuhan nitrogen yang cukup akan meningkatkan produksi klorofil sehingga laju fotosintetis pun meningkat. Peningkatan laju fotosintesis berkolerasi dengan jumlah asimilat yang dihasilkan oleh tanaman. Perlakuan C memiliki bobot rumpun terbesar karena kebutuhan nitrogennya terpenuhi. Nitrogen berperan aktif dalam proses pertumbuhan vegetatif (Salisbury & Ross 1985).

8

menghambat perkembangan akar. Chadwick dan Burg (1967) menyatakan bahwa sifat auksin dalam aktivitas menghambat pertumbuhan akar dimediasi oleh etilen. Gabah yang dihasilkan ditentukan oleh total asimilat tanaman selama proses pengisian malai. Jumlah asimilat tanaman akan meningkat seiring dengan optimalnya kebutuhan nitrogen. Hasil gabah tertinggi dicapai pada perlakuan C dengan kata lain perlakuan C tidak mengalami kekurangan hara nitrogen. Berbeda dengan perlakuan lainnya kebutuhan hara tanaman kurang karena pupuk anorganik yang diberikan khususnya nitrogen mengalami denitrifikasi, volatilisasi, pelindian dan pencucian oleh aliran permukaan (Setyorini & Abdulrachman 2009). Kebutuhan nitrogen perlakuan C dapat terpenuhi karena peran aktif dari bakteri-bakteri penambat nitrogen dalam kombinasi pupuk hayati. Sedangkan perlakuan K dan TC, menunjukkan produktivitas (hasil gabah) yang rendah dengan tingkat kehampaan gabah yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan C. Kehampaan ini disebabkan oleh rendahnya kemampuan tanaman dalam memenuhi asimilat selama pengisian malai (Makarim & Suhartatik 2009).

Aktivitas Emisi Gas CH4

Bakteri metanogen hidup pada lapisan reduksi. Bakteri ini menggunakan karbon dioksida (CO2), metil (seperti CH3OH), dan asetat (CH3COO-) sebagai

sumber karbonnya dan kemudian mengubahnya menjadi metan melalui proses yang disebut metanogenesis. Conrad (1991) menyatakan kondisi sawah yang tergenang menyebabkan perbedaan konsentrasi metan di daerah reduksi dengan daerah oksidasi, sehingga metan dapat bergerak sampai ke atmosfer. Selain itu, tanaman padi juga berperan dalam mentransfer metan ke atmosfer melalui sistem pembuluh aerenkima. Berdasarkan penelitian Hapsari (2008) isolat bakteri metanotrof yang hidup pada lapisan oksidasi mampu mengkonsumsi metan yang dihasilkan oleh bakteri metanogen.

Hasil pengamatan gas CH4 menunjukkan peningkatan gas cenderung terjadi

pada fase vegetatif di siang hari, sedangkan ketika fase generatif laju gas mulai menurun. Hal ini sesuai dengan Das dan Adhya (2012) yang menyatakan bahwa emisi gas metan meningkat pada fase vegetatif dan akan menurun menjelang fase generatif. Keadaan tanah yang mulai mengering di fase generatif menjadi pemicu menurunnya populasi bakteri metanogen. Populasi metanogen yang menurun menyebabkan laju produksi dan emisi gas metan ikut menurun.

9 Aktivitas Emisi Gas N2O

Lahan sawah yang tergenang merupakan tempat berlangsungnya berbagai proses denitrifikasi dan reduksi nitrat disimilatif oleh mikroorganisme. Aktivitas mikroorganisme tersebut memicu produksi gas rumah kaca berupa dinitrogen oksida. Mikroorganisme yang terlibat antara lain dari berbagai jenis arkaea, bakteri, dan bakteri ungu (Shapleigh 2006). Bakteri denitrifikasi salah satunya Ochrobactrum anthropi memiliki kemampuan menggunakan dinitrogen oksida (Setyaningsih et al. 2010). Bakteri ini hidup di lapisan reduksi sawah dan memanfaatkan gas N2O sebagai akseptor elektron dalam proses oksidasi bahan

organik.

Pengamatan gas N2O menunjukkan adanya peningkatan laju gas pada

sungkup K. Perlakuan K menggunakan pupuk anorganik dengan takaran yang lebih tinggi dibandingkan pupuk lainnya. Peningkatan penggunaan pupuk anorganik memicu peningkatan gas N2O. Hal ini sejalan dengan penelitian

Kawashima et al. (1994) yang melaporkan bahwa peningkatan penggunaan pupuk nitrogen anorganik mengubah siklus global nitrogen sehingga meningkatkan laju produksi gas N2O. Pengamatan pada sungkup C menunjukkan adanya penurunan

emisi gas N2O. Pupuk anorganik yang digunakan pada perlakuan C lebih sedikit

dibandingkan perlakuan K. Pengontrolan penggunaan pupuk anorganik mampu mereduksi emisi gas N2O (Minami 2005). Selain penggunaan pupuk anorganik

yang lebih sedikit, penurunan emisi gas diduga karena partisipasi bakteri Ochrobactrum anthropi dalam komposisi pupuk hayati yang diaplikasikan. Bakteri ini memiliki enzim nitrous oxide reductase yang dapat mengubah N2O

menjadi N2 (Zumft 1997).

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Aplikasi pupuk hayati yang terdiri atas bakteri metanotrof, Ochrobactrum anthropi, Azotobacter dan Azospirillum terbukti efektif dalam meningkatkan pertumbuhan padi, meningkatkan produktivitas hasil gabah, menurunkan emisi gas CH4 serta N2O. Peningkatan pertumbuhan ditandai oleh pertambahan tinggi

rumpun, jumlah malai, bobot kering dan bobot basah yang lebih besar dari perlakuan lainnya. Pemberian pupuk hayati dan penurunan dosis pupuk anorganik meningkatkan produktivitas padi varietas Ciherang sebesar 67.53% serta mampu menurunkan emisi gas CH4 dan N2O.

Saran

10

DAFTAR PUSTAKA

Alexander M. 1977. Introduction to Soil Mycrobiology. 2nd Ed. New York (US): John Wiley and Sons.

Auman AJ, Speake CC, Lidstrom ME. 2001. nifH sequences and nitrogen fixation in type I and type II Methanotrophs. Appl Environ Microbiol. 67: 4009-4016. [BPS] Badan Pusat Statistik. 2012. Statistik Indonesia (Statistical Yearbook of

Indonesian) [internet]. [diacu 2013 Januari 22]. Tersedia dari: http://www.bps.go.id/hasil_publikasi/si_2012/.index3.php?pub=Statistik%20In donesia%202012.

Chadwick AW, Burg SP. 1967. An explanation of the inhibition of root growth caused by indole-3-acetic acid. Plant Physiol. 42: 415-420.

Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane oxidation in the soil surface layer of a flooded rice field and the effect of ammonium. Biol Fertil Soil.12:28-32. Costa FE, Melo IS. 2012. Endophytic and rhizosperic bacteria from

Opuntia-ficus-indica mill and their ability to promote plant growth in cowpea, Vigna unguiculata (L.) Walp. African Journal of Microbiology Research. 6: 1345-1353.

Das S, Adhya TK. 2012. Dynamics of methanogenesis and methanotrophy in

tropical paddy soils as influenced by elevated CO2 and temperature interaction.

Soil Biol Biochem. 47: 36-45.

Hanson R, Hanson TE. 1996. Metanotrophic bacteria. J Microbiol Rev. 60: 439-471.

Hapsari W. 2008. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Metanotrof Asal Sawah di Bogor dan Sukabumi [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Hardjowigeno S. 2007. Ilmu Tanah. Jakarta (ID): Akademika Pressindo.

[IPCC] Intergovernmental Panel on Climate Change. 2007. Mitigation of Climate Change. Cambridge (UK): Cambridge University Pr.

Kawashima H, Bazin MJ, Lynch JM. 1994. Global N2O balance and nitrogen fertilizer. Ecological Modelling. 87 (1996): 51-57.

Maharani R. 2011. Aktivitas Oksidasi Metan dan Reduksi Dinitrogen Oksida (N2O) Kultur Kombinasi Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi

[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Makarim AK, Suhartatik E. 2009. Morfologi dan fisiologi tanaman padi. Balai Besar Penelitian Padi [Internet]. [diunduh 2013 Februari 26]. Tersedia pada: http://www.litbang.deptan.go.id/special/padi/bbpadi_2009_itkp_11.pdf.

Millar N, Robertson GP, Grace PR, Gehl RJ, Hoben JP. 2010. Nitrogen fertilizer management for nitrous oxide (N2O) mitigation in intensive corn (Maize)

production: an emissions reduction protocol for US Midwest agriculture. Mitig Adapt Strateg Glob Change. 15: 185-204.

Minami K. 2005. N cycle, N flow trends in Japan, and strategies'for reducing NzO emission and NO, pollution. Pedosphere. 15(2): 164-172.

11

[PPT] Pusat Penelitian Tanah, Staf Pusat Penelitian Tanah. 1983. Kriteria penilaian

sifat kimia tanah [internet]. [diacu 2013 Januari 22]. Tersedia dari:

http://syekhfanismd.lecture.ub.ac.id/files/2012/11/Kriteria-Sifat-Kesuburan-Tanah.pdf

Pretty JN, Ball AS, Xiaoyun L, Ravindranath NH. 2002. The role of sustainable agriculture and renewable-resource management in reducing greenhouse -gas emissions and increasing sinks in China and India. Phil Trans R Soc Lond A. 360 (1797): 1741-1761.

Putra IP. 2011. Aktivitas Fiksasi Nitrogen dan Oksidasi Metan Kombinasi Biakan Azotobacter sp., Azospirillum sp. dan Bakteri Metanotrof [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Salisbury FB, Ross CW. 1985. Plant Physiology. California (US): Wardsworth Publ.Co.

Setyaningsih R, Rusmana I, Setyanto P, Suwanto A. 2010. Physiological characterization and molecular identification of denitrifying bacteria possessing nitrous oxide high reduction activity isolated from rice soils. Microbiol Indones.4: 75-78.

Setyorini D, Abdulrachman S. 2009. Pengolahan hara mineral tanaman padi. Balai Besar Penelitian Padi [Internet]. [diunduh 2013 Maret 20]. Tersedia pada: http://www.litbang.deptan.go.id/special/padi/bbpadi_2009_itp_05.pdf.

Shapleigh P. 2006. The Denitrifiying Prokaryotes. Di dalam: Dworkin M, Falkow S, Rosenberg E, Schleifer KH, Stackebrandt E, editor. The Prokaryotes. Volume ke-2, Ecophysiology and Biochemistry. Ed ke-3. New York (US): Springer. hlm 769–792.

[USDA] United State Department of Agriculture. 2013. Soil textural triangle [Internet]. [diunduh 2013 April 8]. Tersedia pada: http://soils.usda.gov/education/resources/lessons/texture/textural_tri_hi.jpg Widiastuti H, Siswanto, Suharyanto. 2010. Karakterisasi dan seleksi beberapa

isolat Azotobacter sp. untuk meningkatkan perkecambahan benih dan pertumbuhan tanaman. Buletin Plasma Nutfah. 16 (2).

12

Lampiran 1 Media Tumbuh Bakteri

Nama Media Komposisi Jumlah (g/1 liter dH2O)

Nitrate Mineral Salt (NMS)

MgSO4.7H2O 1.000

CaCl2.6H2O 0.200

KNO3 1.000

KH2PO4 0.272

Na2HPO4 4.000

NH4Cl 4.000

Na2EDTA 0.500

FeSO4.7H2O 0.200

H3BO4 0.030

CoCl2.6H2O 0.020

ZnSO4.7H2O 0.010

MnCl2.4H2O 3.000

Na2MoO4. 2H2O 3.000

NiCl2.6H2O 2.000

CaCl2.2H2O 1.000

Media Denitrifikasi Na asetat 10.000

NaNO3 4.200

(NH4)Cl 0.176

KH2PO4 0.200

K2HPO4.3H2O 0.920

CaCl2.2H2O 0.100

MgSO4.7H2O 0.500

EDTA 0.200

Keterangan:

1

Lampiran 2 Hasil analisis tanah

14 Lampiran 3 Kriteria penilaian sifat kimia tanah

Lampiran 4 Diagram segitiga pengkelasan tekstur tanah sistem USDA (United State Department of Agriculture)

15

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Quelicai, Timor Leste pada tanggal 30 Oktober 1991 dari Ayahanda Godlief Y.S. Pingak dan Ibunda Aminna. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis lulus dari SMA Negeri 2 Pare pada tahun 2009. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa program studi Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Pada tahun 2010-2011 penulis menerima beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) dari DIKTI. Selanjutnya pada tahun 2011-2013 penulis menerima beasiswa Women’s International Club.

Ketika masa perkuliahan penulis aktif mengikuti beberapa kepanitiaan dan organisasi kemahasiswaan. Beberapa organisasi yang penulis ikuti diantaranya Gugus Disiplin Asrama (GDA) TPB, Dewan Perwakilan Mahasiswa (DPM) FMIPA, Organisasi Mahasiswa Daerah (OMDA) Kediri dan Komisi Pelayanan Anak (KPA). Penulis juga aktif menjadi asisten praktikum Biologi Dasar.

Selama menjadi mahasiswa penulis mengikuti beberapa kegiatan penelitian dan praktik kerja. Bulan Juli 2011 penulis mengikuti Studi Lapang di Hutan

Pendidikan Gunung Walat, Sukabumi, Jawa Barat dengan judul laporan “Ragam

Ektomikoriza pada Pinus dan Meranti di Gunung Walat”. Bulan Januari 2012 penulis mengikuti magang kerja di Balai Besar Karantina Pertanian Bandara Soekarno-Hatta. Penulis mengikuti kegiatan Praktik Lapang pada bulan Juli 2012 di PT BISI International, Tbk. wilayah Farm Kambingan Pagu, Kediri, Jawa

Timur dengan judul laporan “Pemuliaan Tanaman Jagung di Farm Kambingan PT