PENGARUH PENAMBAHAN PUPUK HAYATI (BIOFERTILISER)
DARI BAKTERI Rhizobium sp YANG DIINOKULASIKAN KE
DALAM DOLOMIT SEBAGAI CARRIER TERHADAP
PRODUKSI KACANG HIJAU (Phaseolus radiatus L)
SKRIPSI
AGUNG PRATAMA
060802001
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH PENAMBAHAN PUPUK HAYATI (BIOFERTILISER) DARI BAKTERI Rhizobium sp YANG DIINOKULASIKAN KE DALAM
DOLOMIT SEBAGAI CARRIER TERHADAP PRODUKSI KACANG HIJAU (Phaseolus radiatus L)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AGUNG PRATAMA 060802001
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH PENAMBAHAN PUPUK HAYATI
(BIOFERTILIZER) DARI BAKTERI Rhizobium sp YANG DIINOKULASIKAN KE DALAM DOLOMIT SEBAGAI CARRIER TERHADAP PRODUKSI KACANG HIJAU (Phaseolus radiatus L)
Kategori : SKRIPSI
Nama : AGUNG PRATAMA
Nomor Induk Mahasiswa : 060802001
Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan, 3 Agustus 2011
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Dr. Ribu Surbakti, MS Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS NIP. 194507061980031001 NIP. 195408301985032001
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN PUPUK HAYATI (BIOFERTILISER) DARI BAKTERI Rhizobium sp YANG DIINOKULASIKAN KE DALAM
DOLOMIT SEBAGAI CARRIER TERHADAP PRODUKSI KACANG HIJAU (Phaseolus radiatus L)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat dan karunia-Nya sehingga penelitian dan skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Shalawat dan salam dihadiahkan kepada baginda Rasulullah Muhammad SAW yang merupakan suri tauladan bagi seluruh umat manusia, semoga kita tergolong ke dalam umatnya yang mendapat syafa’at di hari akhir kelak. Amin.
Skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik, tidak terlepas dari peran orang-orang terdekat penulis yang senantiasa selalu memberikan motivasi dan inspirasi tersendiri bagi penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Di sini penulis ingin memberikan ucapan terima kasih kepada :
1. Kedua orangtua ayah dan ibu tercinta Sufa’at, S.E. dan Indriana, yang senantiasa mendoakan penulis dalam setiap langkah kehidupan ini. Beliau berdua juga mencurahkan kasih dan sayangnya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan sekolah sampai sarjana.
2. Bapak Dr. Ribu Surbakti, MS dan Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan memberikan arahan kepada penulis yang berkaitan dengan penelitian dan skripsi ini.
3. Seluruh staf pengajar bapak dan ibu dosen Departemen Kimia FMIPA USU sekalian yang telah memberikan ilmunya kepada penulis, semoga ilmu yang bapak dan ibu dosen berikan bermanfaat dan menjadi berkah bagi kehidupan sehari-hari penulis.
4. Seluruh staf pegawai Departemen Kimia FMIPA USU yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan segala urusan administrasi mulai dari awal masuk hingga selesai.
5. Teman-teman stambuk ’06 yang telah menemani penulis dalam kegiatan belajar maupun kegiatan-kegiatan lainnya selama berada di kampus FMIPA USU, khususnya buat teman-teman yang berada di laboratorium Biokimia FMIPA USU Ardi, Egy, Eko, Nurmala Sari, dan Nora juga kepada adik-adik Decy, Erpina, Oki, Annisa, Arini, Feri, Tiwi, dan Zoraya.
6. Teman-teman aktivis dakwah kampus yang diridhoi Allah SWT yang telah memberikan motivasi dan nasihat-nasihat di saat penulis sedang berada dalam kefuturan sehingga dengan motivasi itu penulis merasa semangat kembali.
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengaruh penambahan pupuk hayati dari bakteri Rhizobium
sp yang diinokulasikan ke dalam dolomit sebagai carrier terhadap produksi kacang
hijau. Pembuatan pupuk hayati dilakukan dengan cara mengisolasi bakteri Rhizobium
sp dari bintil akar putri malu kemudian bakteri itu dibiakkan dalam media agar YEMA
dan Congo Red. Uji mikroskop dilakukan untuk memisahkan bakteri Rhizobium dari
Agrobacterium. Kemudian dilakukan pembiakan kembali dalam media cair YEMA
THE EFFECT OF ADDING BIOFERTILIZERS FROM Rhizobium sp BACTERIA INOCULATED INTO THE DOLOMITE AS CARRIER TO THE PRODUCTION OF GREEN BEANS (Phaseolus radiatus L)
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Daftar Lampiran xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Perumusan Masalah 3
1.3. Pembatasan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 3
1.5. Manfaat Penelitian 4
1.6. Metodelogi Penelitian 4
1.7. Lokasi Penelitian 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Pupuk 5
2.1.1. Penggolongan Pupuk 5
2.2. Unsur Hara Tanaman 8
2.3. Nitrogen 9
2.3.1. Nitrogen : Kimia dan Bentuk 10
2.3.2. Nitrogen dalam Tanah 10
2.3.3. Siklus Nitrogen 11
2.4. Fiksasi Nitrogen Secara Biologis 14
2.4.1. Organisme Pengikat Nitrogen 14
2.4.2. Biokimia Nitrogenase 15
2.4.3. Mekanisme Reduksi Nitrogen oleh Nitrogenase 16
2.5. Fiksasi Nitrogen oleh Bakteri 18
2.5.1. Fiksasi Nitrogen oleh Bakteri yang Hidup Bebas 19 2.5.2. Fiksasi Nitrogen oleh Bakteri Simbiotik 20
2.6. Bakteri 21
2.6.1. Rhizobium dan Perbintilan Akar 21
2.6.2. Klasifikasi Rhizobium 22
2.6.3. Teknik Kultivasi dan Perbanyakan Rhizobium/ 23 Bradyrhizobium
2.7. Kacang Hijau 24
2.7.1. Sistematika Tanaman Kacang Hijau 25
2.8. Pemanfaatan Inokulan Rhizobium di India 27
2.9. Produk Inokulan Mikroba 28
BAB 3 BAHAN DAN METODELOGI PENELITIAN 29
3.1. Bahan-bahan 29
3.2. Alat-alat 29
3.3. Prosedur Penelitian 30
3.3.1. Pembuatan YEMA (Yeast Extract Manitol Agar) 30 3.3.2. Pembuatan YMB (Yeast Manitol Broth) 30
3.3.3. Preparasi Sampel 31
3.3.4. Isolasi Bakteri Rhizobium dari Bintil Akar 31 3.3.4.1. Isolasi Bakteri Rhizobium pada Media 31 Selektif dengan Penambahan Congo Red
3.3.4.2. Identifikasi Bakteri Rhizobium 32
3.3.5. Pembuatan Starter Kultur 32
3.3.6. Pencampuran Starter dengan Medium Pembawa 32 (Carrier)
3.3.7. Pengujian Jumlah Sel dari Medium Pembawa (Carrier) 33
3.3.8. Pengujian Lapangan 33
3.4. Bagan Penelitian 34
3.4.1. Isolasi Bakteri Rhizobium 34
3.4.2. Pembuatan Perbandingan Biakan Murni Rhizobium dan 35 Media Pembawa (Carrier)
3.4.3. Perhitungan Jumlah Sel pada Media Pembawa (Carrier) 36 Metode Lay
3.4.4. Pengaplikasian Pupuk Rhizobium terhadap Tanaman 37 Kacang Hijau
3.4.4.1. Tanaman Kacang Hijau Tanpa Penambahan 37 Pupuk Rhizobium
3.4.4.2. Tanaman Kacang Hijau dengan Penambahan 37 Pupuk Rhizobium
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 38
4.1. Hasil Penelitian 38
4.1.1. Perhitungan Jumlah Sel Rhizobium 38 4.1.2. Perhitungan %Penambahan Produksi Kacang Hijau 39 4.1.3. Perhitungan Aktivitas Air (Aw) 39
4.2. Pembahasan 40
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 43
5.1. Kesimpulan 43
5.2. Saran 43
DAFTAR PUSTAKA 44
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kontribusi nitrogen beberapa tanaman legume berbintil 19 Tabel 2.2 Kelompok inokulasi silang Rhizobium 23
Tabel 2.3 Komposisi medium YEMA 24
Tabel 2.4 Peningkatan Produksi Tanaman di India dengan Pemberian 27 Pupuk Bio
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Bagan Siklus Nitrogen 11
Gambar 2.2. Siklus Nitrogen 13
Gambar 2.3. Struktur kofaktor Fe-Mo dalam Nitrogenase 17
Gambar 2.4. Kacang Hijau 25
Gambar 1 Bintil akar putri malu 47
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A Gambar Penelitian 47
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengaruh penambahan pupuk hayati dari bakteri Rhizobium
sp yang diinokulasikan ke dalam dolomit sebagai carrier terhadap produksi kacang
hijau. Pembuatan pupuk hayati dilakukan dengan cara mengisolasi bakteri Rhizobium
sp dari bintil akar putri malu kemudian bakteri itu dibiakkan dalam media agar YEMA
dan Congo Red. Uji mikroskop dilakukan untuk memisahkan bakteri Rhizobium dari
Agrobacterium. Kemudian dilakukan pembiakan kembali dalam media cair YEMA
THE EFFECT OF ADDING BIOFERTILIZERS FROM Rhizobium sp BACTERIA INOCULATED INTO THE DOLOMITE AS CARRIER TO THE PRODUCTION OF GREEN BEANS (Phaseolus radiatus L)
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Telah banyak pupuk-pupuk mikroba yang diproduksi oleh dan untuk kepentingan negaranya masing-masing seperti Rhizoteeka oleh India, Nodosit oleh Belgia, Rhizonit oleh Hungaria, N-germ oleh Prancis, Nitrogerm dan Mycobedds oleh Australia, Nodulud oleh Austria, Radicin Impfsfoff oleh Jerman, dan Mycho Rhiz oleh Amerika Serikat. Kesemua jenis pupuk ini menggunakan Rhizobium sebagai bakteri penangkap N2 udara.
Ekspor pupuk mikroba antar negara sulit dilakukan karena daya simpan membutuhkan temperatur rendah sehingga diperlukan tempat penyimpanan yang khusus. Di samping itu masa kadaluarsa pupuk mikroba ini relatif singkat yaitu sekitar 6 bulan. Oleh karena itu masing-masing negara khususnya negara-negara maju di dunia memproduksi sendiri pupuk mikroba yang dibutuhkan sesuai dengan kebutuhan negara itu sendiri (Dubey, 2006)
Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Khairina (2007) menggunakan serbuk gergaji sebagai media pembawa, diperoleh jumlah sel bakteri sebesar 106-107 sel/gram carrier. Penggunaan serbuk gergaji ini tidak memenuhi standar sebagai media pembawa untuk pupuk hayati. Serbuk gergaji bersifat higroskopis yang dapat menyebabkan kadar Aw menurun sehingga persyaratan hidup untuk bakteri tidak
Penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Arsyad (2009) menggunakan dolomit sebagai media pembawa. Penggunaan dolomit ini memenuhi standar untuk digunakan sebagai pupuk hayati, karena dolomit lebih stabil untuk mempertahankan kadar air dibandingkan dengan serbuk gergaji. Pada penelitian tersebut pupuk hayati yang dibuat, diaplikasikan ke dalam tanaman kacang hijau dan diambil kesimpulan bahwa tanaman yang diberi pupuk hayati lebih baik pertumbuhannya dibandingkan dengan tanaman kontrol. Hal ini dapat dilihat dari pertumbuhan diameter batang, tinggi tanaman dan lebar daun tanaman kacang hijau yang diberi pupuk hayati lebih baik pertumbuhannya dibandingkan dengan tanaman kacang hijau kontrol.
Kedua penelitian di atas hanya sebatas analisis jumlah sel mikroba Rhizobium dan pengujian efektivitas pupuk mikroba hanya dilihat berdasarkan penambahan lebar daun, tinggi batang, dan diameter batang tetapi tidak sampai kepada efektivitas dalam memproduksi hasil tanaman (buah). Pemilihan putrid malu (Mimosa pudica L) sebagai sumber bakteri Rhizobium karena putri malu mudah didapatkan dan bintil akarnya pun mengandung Rhizobium yang cukup banyak.
Melihat fakta yang ada ini, maka kami tertarik melakukan penelitian dalam memanfaatkan mikroorganisme khususnya bakteri Rhizobium yang mampu mengikat nitrogen bebas di udara untuk digunakan sebagai pupuk tanaman. Dimana pupuk ini diharapkan mampu meningkatkan produksi tanaman dan mengurangi dampak pencemaran lingkungan seperti peningkatan konsentrasi nitrat dalam air minum dan eutrofikasi perairan.
1.2. Perumusan Masalah
Apakah pupuk hayati yang dibuat efektif untuk pertumbuhan tanaman kacang hijau? Bagaimanakah perbandingan produksi buah antara tanaman kacang hijau kontrol dengan tanaman kacang hijau yang diberi pupuk hayati?
1.3. Pembatasan Masalah
Karena luasnya permasalahan yang dijumpai dalam penelitian ini, maka penulis membatasi objek masalah sebagai berikut:
1. Pengambilan bintil akar putri malu dilakukan secara acak yaitu di sekitar USU. 2. Isolasi bakteri Rhizobium dilakukan pada media selektif dengan menggunakan
media Yeast Extract Manitol Agar (YEMA) dengan menggunakan metode gores dan metode sebar, serta pengujiannya dilakukan dengan penambahan Congo Red dan uji mikroskop.
3. Variasi perbandingan antara dolomit dengan starter kultur (Rhizobium/gram carrier) yang dilakukan 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, dengan masing–masing 5 gram dolomit dicampurkan dengan 35, 40, 45, dan 50 mL starter kultur dalam wadah yang berbeda.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk memperoleh biakan murni bakteri Rhizobium yang diisolasi dari akar tanaman putri malu.
2. Untuk membuat pupuk mikroba dengan menggunakan bakteri Rhizobium yang diinokulasikan pada dolomit sebagai pembawa (carrier) sehingga pertumbuhannya (viabilitasnya) dapat dipertahankan stabil.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah untuk menghasilkan pupuk hayati (biofertilizer) yang lebih memperhatikan kesuburan tanah tanpa merusak keadaan lingkungan serta lebih ekonomis sehingga sangat berguna bagi masyarakat luas khususnya petani.
1.6. Metodelogi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimen laboratorium, yaitu pembuatan pupuk hayati dengan menggunakan bakteri Rhizobium hasil isolasi dari bintil akar tanaman putri malu. Langkah-langkah yang dilakukan untuk proses analisisnya adalah sebagai berikut : 1. Preparasi sampel
2. Penyiapan media
3. Isolasi bakteri pada media selektif
4. Uji mikroskop untuk penentuan bakteri Rhizobium
5. Perbanyakan (penanaman kembali) untuk mendapatkan biakan murni 6. Inokulasi bakteri pada serbuk dolomit
7. Perhitungan jumlah sel bakteri 8. Pengujian lapangan
1.7 Lokasi Penelitian
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pupuk
Pupuk didefinisikan sebagai material yang ditambahkan ke tanah atau tajuk tanaman dengan tujuan untuk melengkapi ketersediaan unsur hara. Bahan pupuk yang paling awal adalah kotoran hewan, sisa pelapukan tanaman dan arang kayu.
Dalam pemilihan pupuk perlu diketahui terlebih dahulu jumlah dan jenis unsur hara yang dikandungnya, serta manfaat dari berbagai unsur hara pembentuk pupuk tersebut. Setiap kemasan pupuk yang diberi label yang menunjukkan jenis dan unsur hara yang dikandungnya. Kadangkala petunjuk pemakaiannya juga dicantumkan pada kemasan.karena itu, sangat penting untuk membaca label kandungan pupuk sebelum memutuskan untuk membelinya. Selain menentukan jenis pupuk yang tepat, perlu diketahui juga cara aplikasinya yang benar, sehingga takaran pupuk yang diberikan dapat lebih efisien. Kesalahan dalam aplikasi pupuk akan berakibat pada terganggunya pertumbuhan tanaman. Bahkan unsur hara yang dikandung oleh pupuk tidak dapat dimanfaatkan tanaman (Novizan, 2005).
2.1.1. Penggolongan Pupuk
Pupuk dapat digolongkan menjadi tiga bagian, yaitu:
a. Pupuk Kimia (Anorganik)
kimia majemuk. Pupuk kimia tunggal hanya memiliki satu macam hara, sedangkan pupuk kimia majemuk memiliki kandungan hara lengkap. Pupuk kimia yang sering digunakan antara lain Urea dan ZA untuk hara N; pupuk TSP, DSP, dan SP-26 untuk hara P, KCl atau MOP untuk hara K. Sedangkan pupuk majemuk biasanya dibuat dengan mencampurkan pupuk-pupuk tunggal. Komposisi haranya bermacam-macam, tergantung produsen dan komoditasnya
b. Pupuk Organik
Pupuk organik seperti namanya pupuk yang dibuat dari bahan-bahan organik atau alami. bahan-bahan yang termasuk pupuk organik antara lain adalah pupuk kandang, kompos, kascing, gambut, rumput laut dan guano. Berdasarkan bentuknya pupuk organik dapat dikelompokkan menjadi pupuk organik padat dan pupuk organik cair. Beberapa orang juga mengelompokkan pupuk-pupuk yang ditambang seperti dolomit, fosfat alam, kiserit, dan juga abu (yang kaya K) ke dalam golongan pupuk organik. Beberapa pupuk organik yang diolah dipabrik misalnya adalah tepung darah, tepung tulang, dan tepung ikan.
Pupuk organik cair antara lain adalah compost tea, ekstrak tumbuh-tumbuhan, cairan fermentasi limbah cair peternakan, fermentasi tumbuhan-tumbuhan, dan lain-lain. Pupuk organik memiliki kandungan hara yang lengkap. Bahkan di dalam pupuk organik juga terdapat senyawa-senyawa organik lain yang bermanfaat bagi tanaman, seperti asam humik, asam fulvat, dan senyawa-senyawa organik lain
c. Pupuk Hayati
Pupuk hayati (biofertilizer) adalah suatu bahan yang berasal dari jasad hidup, khususnya mikrobia, yang digunakan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi suatu tanaman. Dalam hal ini yang dimaksud dengan berasal dari jasad
hidup adalah mengacu pada hasil proses mikrobilogis. Oleh karena itu istilah pupuk
Rao (1982). Meskipun demikian istilah pupuk hayati sudah lebih dikenal dan sebagai alternatif bagi pupuk kimia buatan (artificial chemical fertilizer).
Pupuk hayati berbeda dari pupuk kimia buatan, misalnya urea, TSP dan lain-lain, karena dalam pupuk hayati komponen utamanya adalah jasad hidup yang pada umumnya diperoleh dari alam tanpa ada penambahan bahan kimia, kecuali bahan kimia yang diperlukan untuk mendukung pertumbuhan jasad hidupnya selama dalam penyimpanan.
Dalam formulasi pupuk hayati, seringkali bahkan tidak diperlukan bahan-bahan kimia buatan karena bahan-bahan-bahan-bahan tersebut dapat diganti dengan bahan-bahan alami, misalnya gambut, kapur alam. Pupuk hayati mempunyai kelebihan dibandingkan dengan pupuk kimia buatan karena bahan-bahannya berasal dari alam sehingga tidak menimbulkan persoalan pencemaran lingkungan seperti halnya dengan pupuk kimia buatan (Yuwono, 2006).
Pupuk hayati tidak mengandung N, P, dan K. Kandungan pupuk hayati adalah mikrooganisme yang memiliki peranan positif bagi tanaman. Kelompok mikroba yang sering digunakan adalah mikroba-mikroba yang menambat N dari udara, mikroba yang malarutkan hara (terutama P dan K), mikroba-mikroba yang merangsang pertumbuhan tanaman.
Kelompok mikroba penambat N sudah dikenal dan digunakan sejak lama. Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dengan tanaman dan ada juga yang bebas (tidak bersimbiosis). Contoh mikroba yang bersimbiosis dengan tanaman antara lain adalah Rhizobium sp Sedangkan contoh mikroba penambat N yang tidak bersimbiosis adalah Azosprillium sp dan Azotobacter sp.
Salah satu kelemahan mikroba adalah sangat tergantung dengan banyak hal. Mikroba sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungannya, baik lingkungan biotik maupun abiotik. Jadi biofertilizer yang cocok di daerah sub tropis belum tentu efektif di daerah tropis. Demikian juga biofertilizer yang efektif di Indonesia bagian barat, belum tentu efektif juga di wilayah Indonesia bagian timur. Mikroba yang bersimbiosis dengan tanaman lebih spesifik lagi. Misalnya Rhizobium sp yang bersimbiosis dengan kedelai varietas tertentu belum tentu cocok untuk tanaman kacang-kacangan yang lain. Umumnya mikroba yang bersimbiosis berspektrum sempit
2.2. Unsur Hara Tanaman
Bentuk senyawa organik kompleks dari tumbuhan adalah karbon dioksida (CO2) yang
didapat dari udara, energi matahari, air, dan senyawa-senyawa anorganik dari tanah. Unsur-unsur hara ini harus dalam bentuk zat terlarut dalam tanah agar dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan, dan senyawa-senyawa organik seperti kotoran hewan, sisa-sisa tumbuhan atau zat-zat organik tanah, harus dipecah dan dimineralisasi menjadi molekul-molekul sederhana sebelum senyawa organik ini digunakan. Tumbuhan tidak dapat membedakan antara unsur hara dari pupuk mineral, kotoran hewan atau zat organik tanah. Unsur hara tanaman dibagi menjadi 3 kelompok:
1. Unsur hara makro primer: N, P, K;
2. Unsur hara makro sekunder: kalsium (Ca), magnesium (Mg), Sulfur (S);
3. Unsur hara mikro: klor (Cl), besi (Fe), mangan (Mn), boron (B), seng (Zn), tembaga (Cu), molibdenum (Mo), nikel (Ni).
1. Bahan Organik. Sebagian besar unsur hara terkandung dalam bahan organik. Sebagian dapat langsung digunakan oleh tanaman, sebagian lagi tersimpan untuk
jangka waktu yang lebih lama. Bahan organik harus mengalami dekomposisi
(pelapukan) terlebih dahulu sebelum tersedia bagi tanaman.
2. Mineral Alami. Setiap jenis batuan mineral yang membentuk tanah mengandung bermacam-macam unsur hara. Mineral alami ini berubah menjadi unsur hara
yang tersedia bagi tanaman setelah mengalami penghancuran oleh cuaca.
3. Unsur hara yang terjerap atau terikat. Unsur hara ini terikat di permukaan atau di antara lapisan koloid tanah dan sebagai sumber utama dari unsur hara yang
dapat diatur oleh manusia. Unsur hara yang terikat ini biasanya tidak dapat
digunakan oleh tanaman, karena pH-nya terlalu ekstrem atau terdapat
ketidakseimbangan jumlah unsur hara. Lewat pengaturan pH tanah, unsur hara
ini dapat diubah menjadi unsur hara yang tersedia bagi tanaman (Novizan, 2005).
2.3. Nitrogen
Nitrogen merupakan unsur yang penting untuk seluruh proses dalam tumbuhan. Pengambilan N oleh tumbuhan telah dipelajari oleh Morot-Gaudry (1997); kekurangan N menyebabkan terhambatnya pertumbuhan tanaman baik secara alami maupun pada pertanian. Penggunaan pupuk N biasanya mempercepat pertumbuhan tanaman, dan penggunaan pupuk N sangat penting untuk meningkatkan produktivitas pertanian. Produksi pangan dunia meningkat dalam 50 tahun terakhir, karena meningkatnya penggunaan pupuk N. Ini menunjukkan bahwa pada hakikatnya lebih banyak N yang bersirkulasi melalui siklus N yang berhubungan dengan pertanian (Laegreid et al, 1999).
bawah daerah perakaran. Erosi pada permukaan tanah akan menghanyutkan nitrogen ke sungai yang akhirnya bermuara ke laut. Selanjutnya akan terjadi proses pengembalian nitrogen ke tanah. Proses ini terjadi secara berkesinambungan yang dikenal dengan siklus nitrogen (Novizan, 2005).
2.3.1. Nitrogen : Kimia dan Bentuk
Unsur N (N2) terdapat 99,8% dalam bentuk N bebas, dan 78% di atmosfer dalam
bentuk N2. Gas yang terdapat di atmosfer merupakan sumber utama N, tetapi secara
alamiah gas ini memiliki reaktivitas yang rendah dan hanya beberapa bakteri yang dapat memanfaatkannya. Untuk kebutuhan tumbuhan, N2 harus diubah menjadi
ammonium atau nitrat, prosesnya disebut fiksasi N. Nitrogen terdapat dalam berbagai macam bentuk, yaitu:
1. Bentuk gas: dinitrogen oksida (N2O), oksida nitrogen (NOx), dan ammonia (NH3)
2. Bentuk ion: nitrat (NO3-) dan ammonium (NH4+)
3. Senyawa organik: urea [CO(NH2)2], protein, enzim, humus (Laegreid et al, 1999).
2.3.2. Nitrogen dalam Tanah
Pada dasarnya bentuk N dalam tanah adalah ammonium (NH4+), nitrat (NO3-), dan
senyawa-senyawa organik. Kebanyakan nitrogen tanah terdapat dalam senyawa organik; senyawa organik ini diubah secara lambat oleh mikroba menjadi NH4+,
kemudian mikroba yang lain mengubah NH4+ dengan cepat menjadi NO3-, yang
merupakan bentuk mineral utama N dalam tanah. NO3- dan NH4+ secara langsung
tersedia dalam tumbuhan. Tumbuhan juga dapat mengambil sejumlah kecil gas NH3
dan senyawa N organik terlarut seperti urea dan asam-asam amino. Nitrogen dalam bentuk senyawa organik yang lain tidak tersedia sampai senyawa organik ini diuraikan (Laegreid et al, 1999).
juga dibutuhkan untuk membentuk senyawa penting seperti klorofil, asam nukleat, dan enzim. Karena itu, nitrogen dibutuhkan dalam jumlah relatif besar pada setiap tahap pertumbuhan vegetatif, seperti pembentukan tunas atau perkembangan batang dan daun. Memasuki tahap pertumbuhan generatif, kebutuhan nitrogen mulai berkurang. Tanpa suplai nitrogen yang cukup, pertumbuhan tanaman yang baik tidak akan terjadi (Novizan, 2005).
2.3.3. Siklus Nitrogen
Nitrogen dibutuhkan oleh seluruh organisme untuk sintesis protein, asam-asam nukleat, dan senyawa-senyawa nitrogen lainnya. Molekul nitrogen (N2) terdapat
hampir 80% di atmosfer bumi. Untuk proses asimilasi oleh tumbuhan, nitrogen harus difiksasi yang diambil dan digabungkan menjadi senyawa-senyawa organik. Aktivitas dari beberapa mikroorganisme yang khusus sangat penting dalam mengubah nitrogen menjadi bentuk-bentuk yang berguna (Tortora, 2001).
Gambar 2.1. Bagan Siklus Nitrogen
Bagan siklus nitrogen terlihat pada gambar 2.1. Protein, asam nukleat, basa purin, pirimidin, dan asam amino (glukosamin dan galaktosamin) merupakan senyawa nitrogen oraganik yang berasal dari sisa tanaman atau hewan. Reaksi biokimia dalam siklus nitrogen meliputi :
a. Proteolisis
d. Reduksi nitrat menjadi ammonia e. Denitrifikasi
f. Fiksasi Nitrogen (Budiyanto, 2004)
Penguraian protein dengan mikroorganisme dimulai dengan hidrolisis protein secara enzimatik menjadi asam amino masing-masing; selanjutnya, asam amino yang dibebaskan dimetabolisme lebih lanjut. Selama jalannya metabolisme ini gugus amino dibebaskan sebagai amoniak.
R CHCOOH deaminase R C COOH + NH3
NH2 O
Asam amino Asam α-keto Ammonia
Karena tumbuhan dapat memanfaatkan ammonia yang dibebaskan ini sebagai sumber nitrogen, siklus ini dapat berhenti di sini karena menyangkut keseimbangan alam. Akan tetapi terdapat sejumlah besar bakteri autotrof yang memperoleh satu-satunya sumber energi dari oksidasi ammonia menjadi nitrit.
NH4+ + 2O2Nitrosomonas NO2- + 2H2O
Pada tingkat ini kelompok bakteri autotrof lainnya mengambil alih; bakteri ini memperoleh energinya dengan oksidasi nitrit menjadi nitrat. Akibatnya, bentuk nitrogen utama dalam tanah ialah nitrat, yang dapat juga digunakan oleh tanaman sebagai sumber nitrogen.
2NO2- + O2Nitrobacter 2NO3
-(Volk, 1984)
Spesies Pseudomonas merupakan kelompok bakteri yang paling penting dalam denitrifikasi tanah. Denitrifikasi terjadi pada tanah yang kekurangan air dimana ketersediaan oksigen sedikit. Ketiadaan oksigen sebagai akseptor elektron, bakteri pendenitrifikasi akan menggantikan nitrat untuk pupuk pertanian. Bakteri ini merubah sejumlah besar nitrat menjadi nitrogen yang masuk ke dalam atmosfer dan menyebabkan kerugian ekonomi yang sangat berarti. Proses denitrifikasi dapat dituliskan sebagai berikut :
NO3- NO2- N2O N2
(Tortora, 2001)
2.4. Fiksasi Nitrogen Secara Biologis
Fiksasi nitrogen merupakan proses biokimia yang paling mendasar setelah fotosintesis. Proses ini merupakan reduksi nitrogen atmosfer menjadi ammonia. Fiksasi nitrogen dapat dilakukan oleh ganggang biru-hijau, beberapa mikroorganisme khususnya bakteri. Reaksi reduksi nitrogen adalah sebagai berikut:
N2 + 3H2 2NH3 ∆Go = -33,5 kJ mol-1
Reaksi di atas merupakan reaksi eksergonik. Karena N2 tidak reaktif, proses ini
secara industri dilakukan dengan menggunakan katalis, temperatur tinggi (600oC) dan tekanan (1000 atm). Proses biologi terjadi pada tekanan 1 atm dan suhu 25oC. Pada sistem bakteri, reaksi dikatalisis oleh enzim nitrogenase (Kuchel, 1998).
Fiksasi nitrogen dikatalisis oleh suatu kompleks enzim, yaitu sistem nitrogenase, yang aktivitasnya masih belum dipahami sepenuhnya. Karena sistem nitrogenase bersifat tidak stabil dan segera mengalami inaktivasi oleh oksigen atmosfer, enzim ini sulit untuk diisolasi dalam bentuk aktif dan dimurnikan. Produk fiksasi nitrogen stabil yang pertama dikenali adalah ammonia (NH3); jadi proses
keseluruhan dipandang terdiri dari reduksi satu molekul nitrogen (N2) menjadi dua
molekul ammonia (Lehninger, 1982).
2.4.1. Organisme Pengikat Nitrogen
Hanya beberapa spesies mikroorganisme dan tanaman yang dapat melakukan fiksasi nitrogen atmosfer. Beberapa bakteri yang hidup bebas, seperti sianobakteri atau ganggang hijau-biru, yang terdapat tidak hanya di dalam air tawar dan air asin, tetapi juga pada tanah dan jenis-jenis bakteri lainnya, seperti Azotobacter, mampu melakukan fiksasi nitrogen atmosfer. Produk penting pertama dari fiksasi nitrogen pada organisme ini adalah ammonia (NH3), yang dapat dipergunakan oleh bentuk
Fiksasi biologis nitrogen dilakukan baik oleh mikroorganisme nonsimbiotik yang dapat berdiri sendiri atau bakteri-bakteri tertentu yang hidup secara simbiosa dengan tanaman tingkat tinggi. Golongan yang pertama termasuklah organisme aerobik tanah (misalnya Azotobacter), organisme tanah anaerob (misalnya Clostridium
sp), bakteri fotosintetik (misalnya Rhodospirillum rubrum) dan ganggang (misalnya
Myxophyceae). Sistem simbiotik terdiri atas bakteri (Rhizobia) yang hidup dalam
simbiosa dengan sejumlah Leguminoseae seperti kudzu, kacang polong dan kedelai. Leguminosa bukan satu-satunya tanaman yang dapat memfiksasi nitrogen secara simbiosis; lebih kurang 190 spesies semak dan pohon dapat memfiksasi nitrogen (Sulaiman, 1991).
Banyak bakteri yang tidak mampu mengikat nitrogen sendiri, tapi hidup bersimbiosa dengan tumbuhan tinggi. Ini terjadi, juga karena masalah energi. Ikatan serangkai tiga yang menghubungkan dua atom nitrogen dalam suatu molekul gas nitrogen, sulit diputuskan. Begitu besar biaya energi untuk menghasilkan ammonia secara kimia, sebegitu pula beban energi yang dipikul oleh bakteri pengikat nitrogen. Jika bakteri itu hidup bersama dengan tumbuhan hijau yang mengikat karbon, hasilnya adalah pertukaran bahan nutrisi yang saling menguntungkan. Tumbuhannya mendapat nitrogen yang telah difiksasi, sedangkan bakterinya menerima karbon yang telah terfiksasi pula, yang dipakai untuk menghasilkan energi (Marx, 1991).
2.4.2. Biokimia Nitrogenase
Semua spesies yang dapat mengikat nitrogen memiliki kompleks nitrogenase. Strukturnya, sama pada semua spesies yang telah diteliti sejauh ini, mengandung dua protein yang disebut nitrogenase dan nitrogenase reduktase. Dinitrogenase (240 kD), juga dikenal sebagai protein Fe-Mo, merupakan suatu α2β2-heterotetramer yang mengandung dua atom molybdenum (Mo) dan 30 atom besi. Protein ini mengkatalisis reaksi N2 + 8H+ + 8e- 2NH3 + H2. Dinitrogenase reduktase (60 kD) juga
Nitrogenase reduktase berberat molekul 60.000 dalton dan terdiri dari dua subunit protein yang identik. Cirinya berwarna coklat, karena mengandung untaian besi dan belerang. Dari namanya dapat diduga bahwa enzim itu mereduksi nitrogen, karena menambah lagi elektron yang dipakai untuk mereduksi N2. Nitrogenase
reduktase menerima elektron yang dipindahkan protein lain dan sifatnya bervariasi pada berbagai bakteri pengikat nitrogen. Reduksi N2 banyak menggunakan energi.
Ada 20 sampai 30 molekul adenosin trifosfat (ATP) yang diperlukan untuk menunjang reduksi satu molekul nitrogen menjadi ammonia. Lagi pula reaksi nitrogenase banyak menghasilkan residu, karena ia juga mereduksi ion hidrogen menjadi molekul hidrogen (H2) yang keluar berupa gas (Marx, 1991).
Nitrogenase dengan cepat dinonaktifkan oleh O2, jadi enzim ini harus
dilindungi dari oksigen yang reaktif ini. Sianobakteri memberikan perlindungan dengan cara mengikat nitrogen melalui sel-sel nonfotosintetik yang disebut heterocyst.
Pada bintil akar legume, perlindungan dapat dilakukan oleh sintesis leghemoglobin secara simbiosis. Bagian globin dari monomer oksigen ini akan mengikat protein yang disintesis oleh tumbuhan, dimana protein heme disintesis oleh
Rhizobium. Leghemoglobin memiliki afinitas O2 yang sangat tinggi menjaga
masuknya O2 cukup rendah untuk melindungi nitrogenase yang sedang melakukan
transport pasif O2 untuk bakteri aerobik (Voet, 1998).
2.4.3. Mekanisme Reduksi Nitrogen oleh Nitrogenase
Selama proses fiksasi nitrogen secara biologis, gas nitrogen (N2) direduksi menjadi
ammonia (NH3) oleh enzim nitrogenase. Proses tersebut dapat dijelaskan sebagai
berikut:
1. Protein Fe (nitrogenase reduktase) menerima elektron dari feridoksin (NADPH) membentuk protein Fe tereduksi.
2. Protein Fe tereduksi bereaksi dengan 12 molekul MgATP membentuk suatu kompleks protein Fe tereduksi-MgATP (kompleks RFP-MA1
Protein Fe tereduksi + 12MgATP Kompleks RFP-MA
). Dalam hal ini ion Mg2+ akan mengaktifkan protein Fe.
3. Protein Fe-Mo (nitrogenase) bereaksi dengan satu molekul N2 membentuk
kompleks nitrogen nitrogenase (NNC2
Nitrogenase + N2 Kompleks nitrogen nitrogenase
Gambar 2.3. Struktur kofaktor Fe-Mo dalam nitrogenase
).
4. Dengan adanya ion Na+, kompleks RFP-MA akan mengikat kompleks nitrogen nitrogenase membentuk kompleks nitrogenase aktif. Elektron-elektron pada kompleks RFP-MA ditransfer ke dalam nitrogenase untuk mereduksi nitrogen. Selama proses transfer elektron ini, dua molekul ion H+ direduksi menjadi H2.
Kompleks RFP-MA + NNC Kompleks nitrogenase
2H+ H2
5. Nitrogenase tereduksi dalam kompleks nitrogenase menerima enam molekul ion H+ dari sitoplasma dan mereduksi N2 menjadi ammonia dengan menggunakan
enam elektron. Elektron-elektron yang ada pada atom Fe dari nitrogenase digunakan untuk tujuan ini. Reduksi nitrogen melalui tiga tahap:
i) Tahap pertama, nitrogen bereaksi dengan 2H+ menggunakan dua elektron menghasilkan diamida.
N≡N + 2H+ HN=NH
1
RFP-MA: Reduced Fe Protein-MgATP
2
NNC: Nitrogenase Nitrogen Complex
Kompleks RFP-MA 6e
ii) Tahap kedua, diamida bereaksi dengan 2H+ menggunakan dua elektron menghasilkan hidrazin.
HN=NH + 2H+ H2N-NH2
iii) Tahap ketiga, hidrazin bereaksi dengan 2H+ menggunakan dua elektron menghasilkan dua molekul ammonia.
H2N-NH2 + 2H+ 2NH3
6. Setelah reduksi N2 menjadi NH3, kompleks nitrogenase terurai menjadi protein
Fe, nitrogenase, Mg2+, dan ADP. Begitu juga dengan NH3 yang dihasilkan,
dilepaskan ke dalam sitoplasma. Dengan demikian enzim nitrogenase dapat mereduksi kembali molekul nitrogen yang lain (NIIR Board, 2004).
Reaksi reduksi nitrogen oleh nitrogenase menjadi ammonia dapat dituliskan sebagai berikut: N2 + 8H+ + 8e- + 16MgATP 2NH3 + H2 + 16MgADP + 16Pi.
2.5. Fiksasi Nitrogen Oleh Bakteri
Sejumlah mikroorganisme dapat menggunakan N2 dari udara sebagai sumber
nitrogennya. Perubahan dari nitrogen ini menjadi ammonia disebut fiksasi nitrogen. Dua kelompok mikroorganisme yang terlibat dalam proses fiksasi nitrogen adalah mikroorganisme non simbiotik (termasuk dalam kelompok ini adalah mikroorganisme yang hidup bebas di dalam tanah) dan mikroorganisme simbiotik (Budiyanto, 2004).
Penambat nitrogen hidup bebas yang paling penting terdapat di antara sianobakteri dan dalam bakteri yang diklasifikasikan dalam marga Azotobacter. Banyak bakteri lain seperti klostridia dan bakteri fotosintesis, juga mampu menambat nitrogen atmosfer (Volk, 1984).
dan kacang-kacangan atau antara bakteri Frankia dengan berbagai jenis tumbuhan pohon dan semak, seperti alder (Marx, 1991).
Tabel 2.1 Kontribusi nitrogen beberapa tanaman legume berbintil
No Sistem Fiksasi N2 Total kontribusi nitrogen (q/ha) 1 Legume tanaman hijau:
Sesbania acuelata - Rhizobium 70-120
Leucaena leucocephala - Rhizobium 500-600
Kacang-kacangan - Rhizobium 60-210
Tanaman makanan ternak - Rhizobium 100-300 2 Legume tanaman biji-bijian:
Lablab purpureus - Rhizobium 240
Glycine jawanica - Rhizobium 210
3 Non legume:
Casuarina equisitifolia - Frankia 100
Alnus – Frankia 30-300
4 Tanaman lain:
Azolla – Anabaena 25-190
Rumput-rumputan - Azospirillium 15-100 Sumber: Ghai dan Thomas (1989)
2.5.1. Fiksasi Nitrogen oleh Bakteri yang Hidup Bebas
Bakteri yang hidup bebas dan memiliki kemampuan untuk memfiksasi nitrogen molekular dapat dibedakan menjadi organisme aerob obligat, aerob fakultatif, dan anaerob. Bakteri aerob obligat termasuk dalam genus-genus Azotobacter, Beijerinckia,
Derxia, Archromobacter, Mycobacterium, Arthrobacter dan Bacillus. Bakteri anerob
fakultatif antara lain termasuk dalam genus-genus Aerobacter, Klebsiella dan
Pseudomonas. Bakteri pemfiksasi nitrogen yang anaerob diwakili oleh genus-genus
Clostridium, Chlorobium, Chromatium, Rhodomicrobium, Rhodopseudomonas,
Rhodospirillum, Desulfovibrio dan Methanobacterium. Pada beberapa dari
genus-genus ini, fiksasi nitrogen terjadi secara fotoautotrof yang ditunjukkan oleh adanya pigmen fotosintetik dalam sel-sel mereka seperti misalnya pada genus
Rhodopseudomonas yang cukup dikenal. Sedangkan genus Desulfovibrio memfiksasi
nitrogen dalam proses mereduksi sulfat (Rao, 1994)
tanah biasanya terdapat kekurangan karbohidrat yang dapat dipakai sebagai persediaan energi yang dibutuhkan untuk reduksi nitrogen menjadi ammonia, yang kemudian menjadi protein. Oleh karena itu, bakteri pengikat nitrogen ini memiliki peranan yang penting dalam penyediaan nitrogen di tempat-tempat seperti padang rumput, hutan, dan daerah tundra (Tortora, 2001).
2.5.2. Fiksasi Nitrogen oleh Bakteri Simbiotik
Bakteri-bakteri simbiotik ini memegang peranan yang penting dalam pertumbuhan tanaman untuk menghasilkan buah. Anggota dari genus-genus Rhizobium,
Bradyrhizobium, dan genus-genus lainnya yang menginfeksi akar tanaman leguminosa
seperti kacang kedelai, kacang tanah, kacang polong, kacang hijau, alfalfa, dan semanggi. Rhizobia khususnya beradaptasi dalam spesies tanaman leguminosa membentuk bintil-bintil akar. Nitrogen difiksasi melalui proses simbiosis antara tumbuhan dan bakteri. Tumbuhan melengkapi kondisi anaerob dan nutrisi pertumbuhan untuk bakteri, dan bakteri mengikat nitrogen untuk sintesis protein tumbuhan (Tortora, 2001)
Interaksi antara Rhizobium dan tanaman bersifat spesifik. Ini berarti bahwa Rhizobium yang efektif untuk satu tanaman leguminosa tertentu belumlah tentu efektif untuk tanaman leguminosa yang lainnya. Inokulasi dengan menggunakan Rhizobium sebelum biji ditanam sangat dianjurkan. Hal ini dikarenakan tidak semua lahan pertanian mengandung bakteri yang tepat untuk simbiosis yang optimum antara Rhizobium dengan tanaman leguminosa tersebut. Di pasaran galur bakteri yang terpilih disimpan dalam humus yang lembab. Bahan ini kemudian diperciki air sebelum menanam biji tanaman (Budiyanto, 2004).
nitrogen (seperti kedelai atau alfalfa). Diperkirakan bahwa satu akre alfalfa mungkin menambat 400 pon nitrogen dalam satu musim (Volk, 1984).
Ada contoh yang sama dari fiksasi nitrogen simbiotik pada tanaman-tanaman nonlegume, seperti pohon alder. Pohon alder diinfeksi secara simbiosis dengan suatu actinomycete (Frankia) dan membentuk bintil-bintil akar pengikat nitrogen. Sekitar 50 kg nitrogen dapat difiksasi setiap tahun oleh 1 akre pohon alder; sehingga pohon ini memiliki nilai tambah untuk ekonomi hutan (Tortora, 2001).
2.6. Bakteri
Bakteri adalah kelompok mikroorganisme yang sangat penting karena pengaruhnya yang membahayakan maupun menguntungkan. Mereka tersebar luas di lingkungan sekitar kita. Mereka dijumpai di udara, air dan tanah, dalam usus binatang, pada lapisan yang lembab pada mulut, hidung atau tenggorokan, pada permukaan tubuh atau tumbuhan.
Bakteri adalah organisme bersel tunggal terkecil, beberapa di antaranya hanya memiliki diameter 0,4 µm (mikrometer). Sel berisi massa sitoplasma dan beberapa bahan inti. Sel dibungkus oleh dinding sel dan pada beberapa jenis bakteri, dinding sel ini dikelilingi oleh kapsula atau lapisan lendir. Kapsula terdiri atas campuran polisakarida dan polipeptida (Gaman, 1981).
2.6.1. Rhizobium dan Perbintilan Akar
Rhizobium merupakan kelompok bakteri berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman. Bila bersimbiosis dengan tanaman legum, kelompok bakteri ini menginfeksi akar tanaman dan membentuk bintil akar. Bintil akar berfungsi mengambil nitrogen di atmosfer dan menyalurkannya sebagai unsur hara yang diperlukan tanaman. Pigmen merah leghemoglobin yang berperan dalam mengambil N di atmosfer. Pigmen ini dijumpai dalam bintil akar antara bakteroid dan selubung membran yang mengelilinginya. Jumlah leghemoglobin di dalam bintil akar memiliki hubungan langsung dengan jumlah nitrogen yang difiksasi. Korelasinya positif, semakin banyak jumlah pigmen, semakin besar nitrogen yang diikat. Rhizobium mampu menghasilkan hormon pertumbuhan berupa IAA dan giberellin yang dapat memacu pertumbuhan rambut akar, percabangan akar yang memperluas jangkauan akar. Akhirnya, tanaman berpeluang besar menyerap hara lebih banyak yang dapat meningkatkan produktivitas tanaman.
Legum berbintil menyumbang cukup banyak dalam hal jumlah nitrogen terfiksasi ke dalam biosfer. Misalnya, semanggi (Trifolium sp.) memfiksasi sekitar 130 kg/ha dan cowpea (Vigna sp.) sekitar 62–128 kg/ha. Tumbuhan legume diklasifikasikan menjadi 3 subfamili besar dari famili Leguminoseae-Ceasalpinoideae, Mimosoideae dan Papilionoideae. Terdapat sekitar 700 genus dan 14.000 spesies tumbuhan legume dan di antaranya 500 genus dan sekitar 10.000 spesies termasuk subfamili Papilionoideae. Tidak semua legume memiliki bintil dalam sistem perakarannya dan diketahui pula bahwa beberapa bentuk pohon tidak memiliki bintil akar sama sekali. Hampir 10-12% Legumminoseae telah diperiksa hingga saat ini mengenai bintil akarnya; dari jumlah itu diketahui bahwa 10% dari Mimosoideae, 65% dari Ceasalpinoideae dan 6% dari Papilionoideae tidak memiliki bintil akar (Rao, 1994).
2.6.2. Klasifikasi Rhizobium
Bakteriologi Determinatif ditempatkan di bawah genus Rhizobium. Genus Rhizobium
pernah dimasukkan dalam Manual Bergey mengenai Bakteriologi Determinatif ke dalam bermacam-macam famili seperti Azetobacteriaceae, Mycobacteriaceae, Myxobacteriaceae dan Pseudomonadaceae.
Spesiasi Rhizobium berdasarkan konsep Linnaeus terbukti sulit sekali dan karenanya, pengelompokan inokulasi-silang berdasarkan studi klasik oleh Fred, Baldwin dan McCoy-lah yang umumunya diikuti. Prinsip pengelompokan inokulasi-silang didasarkan pada kemampuan suatu isolat Rhizobium untuk membentuk bintil pada genus-genus yang terbatas dari spesies legume yang satu sama lain berkerabat. Semua Rhizobium yang dapat membentuk bintil dalam perakaran tipe legume tertentu secara kolektif dimasukkan dalam satu spesies. Berdasarkan pola ini, umumnya dikenal tujuh spesies (Tabel 2.2).
Tabel 2.2 Kelompok inokulasi silang Rhizobium
Rhizobium sp. Kelompok Inokulasi Silang Tipe Legum
R. leguminosarum Kelompok ercis Pisum, Vicia, Lens
R. phaseoli Kelompok kacang Phaseolus
R. trifolii Kelompok semanggi Trifolium
R. meliloti Kelompok alfalfa Melilotus, Medicago,
Trigonella
R. lupine Kelompok lupine Lupinus, Orinthopus
R. japonicum Kelompok kedelai Glycine
R. sp. Kelompok cowpea Vigna, Arachis
(Rao, 1994)
2.6.3. Teknik Kultivasi dan Perbanyakan Rhizobium/Bradyrhizobium
Rhizobium pada umumnya dipelihara dengan menumbuhkannya dalam medium padat
Yeast Extract Mannitol Agar (YEMA). Untuk menjaga kemampuan fisiologisnya agar
Tabel 2.3 Komposisi Medium YEMA (Sumber: Rao, 1982)
*) Mannitol dapat diganti dengan sukrosa atau glukosa
Selain medium dengan komposisi seperti di atas, beberapa peneliti atau produsen inokulan Rhizobium menggunakan medium dengan komposisi yang bervariasi.
Perbanyakan Rhizobium dilakukan dengan menumbuhkan bakteri dalam medium cair dalam skala volume yang disesuaikan dengan kapasitas produksi inokulan. Perbanyakan dilakukan dengan menggunakan fermentor besar dengan ragam alat pengaturan, misalnya pH, oksigen terlarut, suhu, dan penggojok. Selain itu, perbanyakan juga dapat dilakukan dengan menggunakan fermentor yang lebih sederhana yaitu menggunakan tabung Erlenmeyer meskipun tanpa peralatan pengaturan khusus.
Kultur cair Rhizobium yang sudah dibuat selanjutnya dicampur dengan bahan pembawa. Beberapa bahan pembawa yang dapat digunakan untuk formulasi inokulan rhizobia antara lain gambut, lignite, arang, vermiculite, zeolite dan lain-lain. Di antara beberapa bahan pembawa itu, gambut adalah bahan pembawa yang paling banyak digunakan untuk produksi inokulan rhizobia karena berkarakteristik ideal (Yuwono, 2006).
2.7. Kacang Hijau
diduga berasal dari India. Kacang hijau peka terhadap frust, terendam, dan salinitas tinggi walaupun ada kultivar yang dilaporkan tahan basa dan salin (Mugnisyah, 1995).
2.7.1. Sistematika Tanaman Kacang Hijau
Kingdom : Plantae Subkingdom : Tracheobionta Super Divisi : Spermatophyta Divisi : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Sub Kelas : Rosidae Ordo : Fabales
Famili
Genus
Spesies : Phaseolus radiatus L
Gambar 2.4. Kacang Hijau (www.plantamor.com)
2.7.2. Kandungan Gizi Kacang Hijau
Kacang hijau mempunyai nilai gizi yang cukup baik mengandung vitamin B1 cukup tinggi (150-400 i.u) dan vitamin A (9 i.u). Kacang hijau yang sudah menjadi kecambah mengandung vitamin E (tokoferol) yang penting sebagai antioksidan.
Kandungan protein kacang hijau mencapai 24% dengan kandungan asam amino esensial seperti isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin. Mengandung karbohidrat 58%. Pati kacang hijau terdiri dari amilosa 28,8%, dan amilopektin 71,2%. Kacang hijau merupakan sumber mineral penting, antara lain kalsium dan fosfor. Sedangkan kandungan lemaknya tersusun dari 73% asam lemak tak jenuh dan 27% asam lemak jenuh (www.indobiogen.or.id).
2.7.3. Manfaat Kacang Hijau
Kacang hijau mengandung protein tinggi, sebanyak 24%. Dalam menu masyarakat sehari-hari, kacang-kacangan adalah alternatif sumber protein nabati terbaik. Secara
tradisi, ibu-ibu hamil sering dianjurkan mengkonsumsi kacang hijau agar bayi yang dilahirkan mempunyai rambut lebat. Pertumbuhan sel-sel tubuh termasuk sel rambut memerlukan gizi yang baik terutama protein dan karena kacang hijau kaya akan protein, maka keinginan untuk mempunyai bayi berambut tebal akan terwujud.
Kandungan kalsium dan fosfor pada kacang hijau bermanfaat untuk memperkuat tulang. Kacang hijau juga mengandung rendah lemak yang sangat baik bagi mereka yang ingin menghindari konsumsi lemak tinggi. Kadar lemak yang rendah dalam kacang hijau menyebabkan bahan makanan atau minuman yang terbuat dari kacang hijau tidak mudah tengik.
2.8. Pemanfaatan Inokulan Rhizobium di India
Peningkatan produksi dari berbagai tanaman dengan pemberian inokulan Rhizobium di beberapa daerah di India dengan kondisi agro-klimatik yang berbeda dapat dilihat pada tabel berikut ini (Dubey, 2006):
Tabel 2.4 Peningkatan Produksi Tanaman di India dengan Pemberian Pupuk Bio
Tanaman Lokasi dibandingkan kontrol, pH tanah
7,3)**
Hisar, Haryana 5-25
Gandum UI-20,75
Dohad, Gujarat 33-67
Sehore 20-41
Pudukkotti, T.N. 4-21
Gandum UI-20,75
RI-21,25 2,4 Dholi, Bihar 11-29
Pantnagar 17-21
2.9. Produk Inokulan Mikroba
Beberapa jenis inokulan mikroba yang telah diproduksi secara komersial beberapa negara di dunia seperti India, Belgia, Prancis, Australia dapat dilihat pada tabel di bawah ini (Dubey, 2006):
Tabel 2.5 Produk Inokulan Mikroba di India
No Perusahaan Produk
1 Bacfil Rhizoteeka
2 Microbes India Rhizoteeka
3 Rallis India Rhizoteeka
4 Indian Organic Chemicals Ltd Nodin, Natrin
Tabel 2.6 Produk Inokulan Mikroba di Luar India
No Perusahaan Produk
1 Union Chemique S.A., Belgia Nodosit
2 Phyluxia Allami, Hungaria Rhizonit
3 Laboratorie de Microbiologie, Prancis N-germ 4 Root Nodue Pvt. Ltd, Australia Nitrogerm 5 Agricultural Laboratories, Austria Nodulud 6 Radicin Institute, Jerman Radicin Impfsfoff 7 Abbot Laboratories, U.S.A. dan Institute for
Mycorrhizal Research and Development, U.S.D.A., Athena
Myco Rhiz
BAB 3
BAHAN DAN METODELOGI PENELITIAN
3.1. Bahan-Bahan
1. Bintil akar putri malu
2. Media Yeast Extract Manitol Agar (YEMA) 3. Media Yeast Manitol Broth (YMB)
4. Dolomit 5. Akuades 6. Larutan Klorok
7. Congo red p.a. (E. Merck)
8. Kristal Violet p.a. (E. Merck)
9. Iodine p.a. (E. Merck)
10. Aseton Alkohol
11. Safranin p.a. (E. Merck)
12. Alkohol 70% Teknis
3.2. Alat-Alat
1. Cawan Petri Pyrex
2. Tabung Reaksi Pyrex
3. Pipet Volume Pyrex
4. Gelas Ukur Pyrex
6. Gelas Erlenmeyer Pyrex
7. Oven Memmert
8. Autoklaf Webeco
9. Inkubator Gallenkamp
10. Mikroskop Prior England
11. Neraca Analitis Mettler Toledo
12. Shaker Eberbach
13. Jarum Ose 14. Spatula 15. Pipet tetes 16. Magnetic stirrer 17. Aluminium Foil
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Pembuatan YEMA (Yeast Extract Manitol Agar)
Ditimbang 0,2 gram Yeast Extract, 2 gram Manitol, 0,1 gram K2HPO4, 0,04 gram
MgSO4, 0,1 gram NaCl, dan 7,8 gram PDA. Kemudian dimasukkan ke dalam gelas
beaker. Lalu ditambahkan 200 mL akuades, kemudian diaduk hingga rata. Lalu dipanaskan sampai mendidih. Ditambah 0,25 gram congo red yang diencerkan dengan 100 mL akuades, lalu ditambahkan ke dalam media YEMA yang telah homogen hingga berwarna merah. Dibagi ke dalam 20 tabung reaksi. Diautoklaf pada tekanan 15 psi dengan suhu 121oC selama 1 jam.
3.3.2. Pembuatan YMB (Yeast Manitol Broth)
Ditimbang 0,1 gram Yeast Extract, 1 gram Manitol, 0,05 gram K2HPO4, 0,02 gram
MgSO4 dan 0,01 gram NaCl. Kemudian dimasukkan ke dalam gelas beaker. Lalu
3.3.3. Preparasi Sampel
Sampel yang digunakan adalah Rhizobium hasil isolasi dari bintil akar putri malu (Lampiran A gambar 1), yang diambil dari FMIPA USU. Pengambilan sampel dilakukan dengan mencabut putri malu yang akarnya berbintil lalu bintilnya dikumpulkan. Kemudian dibawa ke Laboratorium Biokimia FMIPA USU.
3.3.4. Isolasi Bakteri Rhizobium dari Bintil Akar
Sampel yang telah dibawa ke Laboratorium, kemudian diproses. Bintil akar dipilih dari tanaman putri malu yang tersedia kemudian bintil akar tersebut dicuci dengan merendamnya ke dalam tabung reaksi yang berisi akuades kemudian disaring. Lalu bintil akar tersebut dimasukkan dalam tabung reaksi. Dilanjutkan dengan disemprot dengan menggunakan alkohol 70%. Lalu disemprot kembali dengan larutan klorok dan dibilas dengan akuades. Kemudian bintil akar yang telah steril digerus menggunakan gelas objek sambil ditambahkan akuades. Lalu bintil akar yang steril tersebut digiling.
3.3.4.1. Isolasi Bakteri Rhizobium pada Media Selektif dengan Penambahan
Congo Red
Satu ose dari suspense bintil akar putri malu yang sudah disiapkan sebelumnya diambil, kemudian digoreskan pada media YEMA + Congo Red (Lampiran A,
gambar 2). Lalu kultur diinkubasi pada suhu 37oC selama 2 hari. Pertumbuhan
Rhizobium diamati dengan memperhatikan bentuk dan warnanya. Pada umumnya
3.3.4.2. Identifikasi Bakteri Rhizobium
Plat kaca atau gelas objek disterilkan dengan alkohol 70%. Satu ose biakan media diambil (Lampiran A gambar 4). Kemudian diletakkan di atas plat kaca ditetesi akuades sebanyak 2 tetes lalu didiamkan sampai kering. Plat kaca kemudian ditetesi dengan larutan kristal violet dan didiamkan selama 30 detik, lalu dicuci dengan akuades. Plat kaca ditetesi kembali dengan larutan iodine dan didiamkan selama 30 detik, lalu dicuci dengan akuades. Kemudian ditetesi dengan larutan aseton alkohol dan didiamkan selama 30 detik, dicuci dengan akuades. Plat kaca ditetesi kembali dengan larutan safranin dan didiamkan selama 30 detik, dan dicuci dengan akuades, dibiarkan mengering lalu diamati dibawah mikroskop.
3.3.5. Pembuatan Starter Kultur
Biakan Rhizobium yang ditumbuhkan kembali pada YEMA kemudian diambil 1-2 ose dan dicampur dengan 100 mL Yeast Manitol Broth (YMB) dalam gelas Erlenmeyer (Lampiran A gambar 5), lalu dikocok dengan menggunakan shaker pada temperatur kamar hingga diperoleh starter kultur.
3.3.6. Pencampuran Starter dengan Medium Pembawa (Carrier)
Dolomit sebagai medium pembawa ditimbang sebanyak 140 gram lalu disterilkan. Sterilisasi dilakukan pada suhu 121oC pada tekanan 15 psi selama 60 menit. Medium yang sudah disterilisasi dibagi wadah plastik dengan pembagian sebagai berikut : 1. Wadah I : 5 g dolomit ditambahkan dengan 35 mL Starter (1:7)
2. Wadah II : 5 g dolomit ditambahkan dengan 40 mL Starter (1:8) 3. Wadah III : 5 g dolomit ditambahkan dengan 45 mL Starter (1:9) 4. Wadah IV : 5 g dolomit ditambahkan dengan 50 mL Starter (1:10)
3.3.7. Pengujian Jumlah Sel dari Medium Pembawa (Carrier)
Masing-masing wadah dengan perbandingan antara dolomit dengan starter kultur 1:7, 1:8, 1:9, 1:10 ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan dalam masing-masing 5 tabung reaksi yang berbeda, kemudian ditambahkan dengan 10 mL akuades steril. Dikocok sampai homogen dengan menggunakan vorteks lalu didiamkan selama 1 menit atau sampai partikel tanah mengendap. Sebanyak 1 mL diambil dengan menggunakan pipet volume kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi, lalu di vorteks (pengenceran 10-2). Hal yang sama dilakukan sampai pengenceran 10-9. Suspensi diambil sebanyak 0,25 mL dan disebarkan pada medium YEMA + congo red dalam cawan petri dengan menggunakan cawan sebar. Kemudian diinkubasi pada suhu 37oC 2 hari. Isolasi Rhizobium dari media pembawa dilakukan dari minggu ke-1 sampai minggu ke-5 hingga diperoleh pupuk Rhizobium.
3.3.8. Pengujian Lapangan
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Isolasi Bakteri Rhizobium
dicuci dengan akuades
dibiarkan 1 menit
disaring
dimasukkan kedalam tabung reaksi
disemprot dengan alkohol 70%
disemprot dengan larutan klorok
dibilas dengan akuades
digiling dengan menggunakan alu dan lumpang
ditambah 1 mL akuades steril
diinokulasi 1 ose pada media YEMA + congo red
diinkubasikan pada suhu 37oC selama 2 hari
dilihat bentuknya
diamati warnanya
dipisahkan dengan jarum ose
disimpan dalam lemari es pada suhu 4oC selama 2 hari
diuji mikroskop
dikembangbiakkan kembali untuk mendapatkan biakan murni pada
medium YEMA dengan menggunakan metode gores sinambung
diinkubasi pada suhu 37oC selama 2 hari
Bintil akar tanaman putri malu
Bintil akar tanaman putri malu
Bintil akar tanaman putri malu
Suspensi bintil akar tanaman putri malu
Koloni berwarna putih
(Rhizobium)
Koloni berwarna merah
(Agrobacterium)
Campuran Koloni Rhizobium dan Agrobacterium
3.4.2. Pembuatan Perbandingan Biakan Murni Rhizobium dan Media Pembawa
tekanan 15 psi selama 1 jam Dikocok dengan shaker berbeda dengan perbandingan 1:7, 1:8, 1:9, 1:10
diinokulasikan selama 5 minggu pada temperatur di bawah 20oC
Rhizobium dalam serbukdolomit
3.4.3. Perhitungan Jumlah Sel Pada Pembawa (Carrier) Metode Lay, (1994)
ditimbang sebanyak 1 gram
dimasukkan kedalam masing-masing 5 tabung reaksi
ditambahkan 10 mL akuades steril dihomogenkan dengan vorteks didiamkan selama 1 menit
dipipet sebanyak 1 mL
dimasukkan ke dalam tabung reaksi dihomogenkan dengan vorteks
diambil sebanyak 0,25 mL
disebarkan pada media YEMA+congo red dalam cawan petri diinkubasi pada suhu 37oC selama 2 hari
dihitung jumlah sel pada pembawa (carier) dari minggu ke-1 sampai minggu ke-5
Rhizobium dalam serbuk dolomit
Filtrat Rhizobium Endapanserbuk
Suspensi Rhizobium Filtrat
3.4.4. Pengaplikasian Pupuk Rhizobium Terhadap Tanaman Kacang Hijau
3.4.4.1. Tanaman Kacang Hijau Tanpa Penambahan Pupuk Rhizobium
diambil 2 – 3 biji kacang hijau
dimasukkan ke dalam polybag yang telah diisi tanah dan dolomit yang telah dihomogenkan
diamati pertumbuhan tanaman kacang hijau sampai dihasilkan buah
dicatat hasil pengamatan
3.4.4.2. Tanaman Kacang Hijau Dengan Penambahan Pupuk Rhizobium
diambil 2 – 3 biji kacang hijau
dimasukkan ke dalam polybag yang telah diisi tanah
ditambahkan dengan pupuk Rhizobium dengan variasi perbandingan 1:7, 1:8, 1:9, 1:10
diamati pertumbuhan tanaman kacang hijau sampai dihasilkan buah
dicatat hasil pengamatan
Biji Kacang Hijau
Tanaman Kacang Hijau
Hasil
Tanaman Kacang Hijau
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
Dari hasil penelitian pupuk mikroba dan pengaplikasian pada tanaman kacang hijau yang dilakukan, diperoleh hasil bahwa produksi buah kacang hijau dengan penambahan starter kultur 1:9 memperlihatkan hasil yang paling baik dibandingkan dengan perbandingan starter kultur yang lainnya. Hal ini dapat dilihat dari tabel 4.1. dan tabel 4.2. berikut ini:
Tabel 4.1. Data Perhitungan Jumlah Koloni Bakteri Rhizobium
Sampel Pengenceran Minggu (koloni)
I II III IV V
1:7 109 300 335 385 435 467
1:8 109 314 347 403 458 482
1:9 109 328 372 420 485 509
1:10 109 291 320 359 406 443
Tabel 4.2. Data Pengamatan Produksi Kacang Hijau
Perlakuan Polybag (g) Rata-rata (g)
I II III
Blanko 19,1655 20,5445 22,5306 20,7469 1:7 24,2687 26,0222 27,2810 25,8573 1:8 29,4250 28,3765 29,3228 32,3948 1:9 40,3831 37,1520 36,7736 38,1029 1:10 27,8555 30,3362 31,4840 29,8919
4.1.1. Perhitungan Jumlah Sel Rhizobium
V df a ml
CFU : Colony Forming Unit
a : Rata-rata jumlah koloni per cawan petri
df : Faktor pnegenceran
V : Volume suspensi biakan yang disebarkan
Perbandingan 1:7 Minggu I
1
(Data perhitungan jumlah sel bakteri selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran B)
4.1.2. Perhitungan %Penambahan Produksi Kacang Hijau
% Penambahan Produksi Kacang Hijau = − ×100% b
% Penambahan Produksi Kacang Hijau = 100% 24,63% 7469
(Data perhitungan %penambahan produksi kacang hijau selengkapnya dapat dilihat
pada Lampiran C)
4.1.3. Perhitungan Aktivitas Air (Aw)
n1 : jumlah mol dolomit.
(Data Perhitungan Aw selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran D)
4.2. Pembahasan
Menurut Quality Standards and Control of Biofertilizers, kualitas pupuk hayati ditentukan oleh beberapa faktor di antaranya adalah jumlah populasi mikroba yang terdapat dalam bahan pembawa (carrier), keefektifan mikroba, bahan pembawa, dan masa penyimpanan pupuk hayati tersebut.
Jumlah populasi mikroba yang terdapat dalam bahan pembawa pada waktu produksi dan saat penyimpanan sangat penting karena akan memberikan pengaruh terhadap pertumbuhan tanaman. Menurut Rao, jumlah populasi mikroba yang memenuhi persyaratan pupuk hayati adalah 108-109 sel/gram carrier. Jumlah tersebut harus dipenuhi agar mikroba dapat secara efektif mengikat nitrogen bebas dari udara. Menurut Sunarlim et al (1993), nitrogen yang dapat difiksasi oleh mikroba ini dapat memenuhi 45,4% dari keseluruhan kebutuhan nitrogen (N) yang dibutuhkan tanaman. Dari penelitian yang dilakukan dapat dilihat bahwa jumlah populasi mikroba memenuhi syarat di atas.
Bahan pembawa yang digunakan dalam pupuk hayati ini harus dapat memberikan lingkungan hidup yang baik bagi mikroba baik itu selama proses produksi maupun saat penyimpanan sebelum inokulan tersebut digunakan. Dalam penelitian ini bahan pembawa yang digunakan adalah dolomit. Dolomit digunakan sebagai bahan pembawa karena mempunyai kemampuan menahan air (Aw) yang tinggi dan tidak bersifat toksik bagi mikroba. Aktivitas air (Aw) merupakan faktor yang penting dalam kelangsungan hidup mikroba sehingga keberadaan air dalam
carrier sangat penting. Kebanyakan bakteri nonhalofilik mempunyai tingkat
pertumbuhan maksimum pada kisaran nilai Aw 0,980-0,997. Dari hasil penelitian
didapat harga Aw sebesar 0,9862 (1:7); 0,9879 (1:8); 0,9892 (1:9); 0,9903 (1:10).
Aktivitas air diperlukan untuk mengendalikan perubahan-perubahan yang bersifat kimiawi, fisik, maupun mikrobiologik pada saat produksi dan penyimpanan.
suhu rendah umumnya lebih cocok untuk ketahanan hidup mikroba dari pada suhu tinggi. Peningkatan suhu menyebabkan kelembaban menurun. Dengan mempertahankan kelembaban, kematian mikroba dapat dikurangi. Selain peka terhadap suhu tinggi mikroba juga peka terhadap sinar matahari langsung. Pada penggunaan inokulan bakteri Rhizobium, harus dilakukan pada tempat yang teduh karena bakteri tersebut tidak tahan terhadap sinar matahari langsung. Biasanya penyimpanan dilakukan pada suhu di bawah 20oC dalam kantong polikelonium, dengan masa simpan selama enam bulan.
Dari hasil pengaplikasian pupuk hayati di lapangan terhadap tanaman kacang hijau dapat dilihat bahwa produksi buah kacang hijau kontrol dan produksi buah kacang hijau dengan penambahan pupuk hayati terdapat perbedaan yang signifikan yaitu besarnya persen penambahan produksi buah antara tanaman kontrol dengan tanaman perlakuan, yaitu sebesar 24,63% (1:7); 56,14% (1:8); 83,65% (1:9); 44,08% (1:10). Penambahan produksi buah ini menunjukkan bahwa pupuk hayati efektif dalam memenuhi kebutuhan unsur nitrogen yang dibutuhkan oleh tanaman kacang hijau.
Nitrogen dalam bentuk N2 merupakan senyawa inert (tidak reaktif) karena
adanya ikatan rangkap tiga yang sulit untuk diputuskan. Dengan bantuan katalis berupa enzim nitrogenase maka nitrogen yang bersifat inert tadi dapat menjadi reaktif. Molibdenum dalam enzim nitrogenase membantu dalam fiksasi nitrogen dengan jalan menjadikan N2 yang tidak reaktif menjadi bentuk Mo(RS)7N=N- yang reaktif.
Dengan bantuan Fe3+ sebagai sebagai penyedia elektron melalui reaksi reduksinya menjadi Fe2+ akan membantu dalam pelepasan satu ligan sistein pada atom pusat Mo4+ sehingga reaksi molibdenum dengan N2 dapat terjadi. Bentuk Mo(RS)7N=N-
merupakan prekursor untuk pembentukan NH3 sebagai bahan dasar pembentukan
asam-asam amino pembentuk protein.
sehingga apabila sintesis klorofil pada daun bertambah maka akan memungkinkan bagi tanaman melakukan proses fotosintesis semakin besar pula. Dengan demikian produksi buah pada tanaman akan bertambah.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian ini dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Biakan murni Rhizobium dapat diperoleh dengan cara mengisolasi bakteri
Rhizobium pada media selektif YEMA + Congo Red. Biakan murni ini dapat dijaga
pertumbuhannya dengan cara menyimpannya pada tempat dengan suhu di bawah 20oC, dengan masa simpan selama enam bulan.
2. Dolomit dapat digunakan sebagai bahan pembawa (carrier) karena memiliki kemampuan menahan air yang tinggi dan tidak bersifat toksik bagi bakteri. Dengan demikian keberadaan bakteri dalam carrier dapat dipertahankan.
3. Penggunaan pupuk hayati pada tanaman efektif dalam meningkatkan produksi buah pada tanaman kacang hijau. Dalam penelitian ini produksi buah maksimum didapat pada tanaman perlakuan dengan perbandingan 1:9. Penambahan produksi buah pada perlakuan ini sebesar 83,65%.
5.2. Saran
1. Disarankan untuk penelitian selanjutnya dicari cara bagaimana membuat pupuk hayati yang dapat bertahan pada suhu kamar.
DAFTAR PUSTAKA
Budiyanto, M.A.K. 2004. Mikrobiologi Terapan. Malang: UMM-Press.
tanggal 16 Februari 2010
http:/
Dubey, R.C. 2006. A Textbook of Biotechnology. Fourth Revised & Enlarged Edition. New Delhi: S. Chand & Company LTD.
Gaman. 1981. Pengantar Ilmu Pangan Nutrisi dan Mikrobiologi. Edisi Kedua. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Kuchel, P.W. 1998. Schaum’s Outline of Theory and Problems of Biochemistry. Second Edition. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc.
Laegreid, M. 1990. Agriculture, Fertilizers & the Environment. New York: CABI Publishing.
Lehninger. 1982. Dasar-dasar Biokimia. Jilid 2. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Madigan, M.T. 2003. Biology of Microorganisms. Tenth Edition. New Jersey: Pearson Education.
Marx, J.L. 1991. Revolusi Bioteknologi. Jakarta: Yayasan Obor Indonesia.
Mugnisyah, W.R. 1995. Produksi Benih. Cetakan Pertama. Jakarta: Bumi Aksara
McKee, T. 2003. Biochemistry : The Molecular Basis of Life. Third Edition. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc.
NIIR Board. 2004. Plant Bio-Technology Hand Book. New Delhi: National Institute of Industrial Research.
Novizan. 2005. Petunjuk Pemupukan yang Efektif. Edisi Revisi. Jakarta: AgroMedia Pustaka.
Sulaiman, A.H. 1991. Dasar-dasar Biokimia untuk Pertanian. Medan: USU-Press.
Tortora, G.J. 2001. Microbiology an Introduction. Seventh Edition. New York: The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.
Voet, D. 1998. Biochemistry. Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.
Volk, W.A. 1984. Mikrobiologi Dasar. Jakarta: Penerbit Erlangga.
LAMPIRAN A : GAMBAR PENELITIAN
Gambar 1. Bintil akar putri malu Gambar 2. Bakteri Rhizobium pada media YEMA + Congo Red
Gambar 3. Bakteri Rhizobium pada media YEMA
Gambar 4. Kultur Rhizobium dalam media agar miring
Gambar 5. Kultur Rhizobium dalam media cair
LAMPIRAN B : DATA PERHITUNGAN JUMLAH SEL BAKTERI Rhizobium
Perlakuan Pengenceran Minggu (10
9 )
I II III IV V
1:7 109 1200 1340 1540 1740 1868
1:8 109 1256 1388 1612 1832 1928
1:9 109 1312 1488 1680 1940 2036
1:10 109 1164 1280 1436 1624 1772
LAMPIRAN C : DATA PERHITUNGAN %PENAMBAHAN PRODUKSI
KACANG HIJAU
Perlakuan %Penambahan Produksi Kacang Hijau
1:7 24,63%
1:8 56,14%
1:9 83,65%
1:10 44,08%
LAMPIRAN D : DATA PERHITUNGAN AKTIVITAS AIR (Aw)
Perlakuan Massa
(Dolomit + Starter)
Jumlah mol air
Aw ERH
1:7 40,0233 g 1,9457 mol 0,9862 98,62%
1:8 45,0047 g 2,2225 mol 0,9879 98,79%
1:9 50,0159 g 2,5009 mol 0,9892 98,92%
