DISERTASI
PEMANFAATAN KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN
RIZOSFER ASAL BERBAGAI EKOSISTEM DI KABUPATEN
SIGI PROVINSI SULAWESI TENGAH UNTUK
MENINGKATKAN PERTUMBUHAN
TANAMAN PADI
ARIS AKSARAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Pemanfaatan Konsorsium Mikrob Filosfer dan Rizosfer Asal Berbagai Ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah untuk Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman Padi 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 disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Aris Aksarah
RINGKASAN
ARIS AKSARAH. Pemanfaatan Konsorsium Mikrob Filosfer dan Rizosfer Asal
Berbagai Ekosistem Di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah untuk Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman Padi. DIDY SOPANDIE, DWI ANDREAS SANTOSA dan TRIKOESOEMANINGTYAS.
Padi masih merupakan komoditas strategis nasional, karena masih menjadi kebutuhan pokok bagi 90% penduduk Indonesia. Namun, swasembada beras masih belum dapat dicapai, sehingga masih terus memerlukan upaya peningkatan produksi padi. Pengelolaan lahan pertanian harus diarahkan pada sistem pengelolaan lahan produksi pertanian yang holistik dan terintegrasi, untuk menjaga kestabilan produksi dan tetap menjaga keseimbangan agroekosistem termasuk biodiversitas, siklus biologi dan aktivitas mikrob.
Mikrob telah banyak dilaporkan mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman karena kemampuannya dalam menambat N2 dari udara, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman. Padi sawah yang ditanam pada tanah yang tergenang memberikan habitat yang ideal bagi mikrob rizosfer dan mikrob filosfer nyata meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi.
Eksplorasi suatu ekosistem untuk mendapatkan konsorsium mikrob yang memiliki potensi meningkatkan pertumbuhan tanaman perlu dilakukan. Konsorsium mikrob merupakan sekumpulan mikrob yang hidup bersama dan berinteraksi baik sesamanya maupun dengan tanaman inangnya. Aplikasi dalam bentuk konsorsium mikrob akan meningkatkan daya adaptasi dan kompetisi mikrob pada lingkungan yang baru. Eksplorasi mikrob dan pemanfaatannya dalam bentuk konsorsium, baik mikrob filosfer maupun mikrob rizosfer terhadap tanaman padi belum banyak dikembangkan.
Penelitian ini bertujuan melakukan eksplorasi terhadap konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang memiliki potensi menambat N2, melarutkan P dan mensekresikan hormon tumbuh tanaman pada berbagai ekosistem di Kabupaten Sigi. Secara khusus penelitian ini bertujuan : (1) memperoleh konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dari berbagai jenis tumbuhan pada berbagai ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah; (2) menguji efektivitas konsorsium mikrob terhadap perkecambahan benih, pertumbuhan dan hasil padi; (3) mengidentifikasi anggota penyusun konsorsium mikrob dan perannya terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi; (4) menguji kemampuan kombinasi konsorsium mikrob sebagai subtitusi pupuk N sintetik terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi.
penyusun konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer terhadap pertumbuhan dan tanaman padi; Aplikasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer untuk meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi, dilaksanakan mulai bulan Nopember 2012 hingga Mei 2014. Percobaan laboratorium dilaksanakan di laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB dan Percobaan pot dilaksanakan dalam rumah tanaman di
Indonesian Centre for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) Situ Gede, Bogor. Identifikasi secara molekuler dan uji biokimia konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang efektif meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi dilaksanakan mulai bulan Desember 2013 hingga Januari 2014 di laboratorium Bioteknologi Lingkungan ICBB Situ Gede, Bogor. Produk PCR dikirim ke PT. Genetika Science Indonesia, Jakarta untuk disekuen. Hasil sekuen DNA dibandingkan dengan sekuen pada database European Bioinformatic Institute (EBI) menggunakan piranti FASTA 3 pada situs http ://www.ebi.ac.uk.
Ekosistem Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah, berupa sawah, kebun, padang rumput dan hutan memiliki jenis tumbuhan yang beranekaragam dan berpotensi diperoleh konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer, yang memiliki kemampuan menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman. Konsorsium mikrob filosfer Fm48 dari daun muda Elmerrilia ovalis
Miq. Dandy dengan mikrob rizosfer R15 dari rizosfer Physalis angulata L. efektif meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman padi. Konsorsium Fm48 terdiri atas lima anggota penyusun konsorsium : Fm48(1) dengan identitas terdekat adalah Serratia sp. SE-3 (homologi 95.5%), Fm48(2) dengan identitas terdekat adalah Enterobacter sp. NII-24a (homologi 98.7%), Fm48(3) dengan identitas terdekat adalah Enterobacter sp. MS5 (homologi 96,2%), Fm48(4) dengan identitas terdekat adalah Klebsiella oxytoca LRC162 (homologi 96.5%) dan Fm48(5) dengan identitas terdekat adalah Acinetobacter sp. Fsh11 (homologi 94.7%). Konsorsium R15 terdiri atas empat anggota penyusun konsorsium : R15(1) dengan identitas terdekat adalah Stenotrophomonas maltophilia
(homologi 96.4%), R15(2) dengan identitas terdekat adalah Stenotrophomonas sp. SCU-B130 (homologi 97.6%), R15(3) dengan identitas terdekat adalah Bacillus cereus EGU64 (homologi 86%) dan R15(4) dengan identitas terdekat adalah
Stenotrophomonas sp. SCU-B130 (homologi 95.9%). Semua isolat anggota penyusun konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer merupakan genus baru, kecuali Fm48(2) dan R15(2) merupakan spesies baru.
Konsorsium mikrob filosfer Fm48 dan rizosfer R15 memiliki kemampuan menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman. Konsorsium rizosfer R15 berpotensi menyebabkan penyakit tetapi tidak menyebabkan penyakit terhadap tanaman padi. Kedua konsorsium tidak menyebabkan penyakit terhadap hewan dan manusia. Isolat anggota penyusun konsorsium mikrob filosfer Fm48 tidak efektif bila diaplikasikan secara tunggal, sebaliknya isolat anggota penyusun konsorsium mikrob rizosfer R15 memberikan pengaruh yang efektif setara konsorsiumnya, bila diaplikasikan secara mikrob tunggal. Kombinasi konsorsium mikrob filosfer Fm48 dengan mikrob rizosfer R15 memiliki potensi untuk menurunkan penggunaan pupuk N sintetik sebesar 50% (setengah dosis anjuran) tanpa berpengaruh terhadap hasil.
SUMMARY
ARIS AKSARAH. Utilization of Microbe Consortium of Phyllosphere and Rhizosphere from Various Ecosystems in Sigi Regency in Central Sulawesi Province to Increase Growth of Rice. DIDY SOPANDIE, DWI ANDREAS SANTOSA dan TRIKOESOEMANINGTYAS.
Rice is a national strategic commodity, as it is still a staple foud for 90% of Indonesia's population. However, self-sufficiency in rice is still yet to be achieved requiring efforts to continuously increase rice production. Agricultural land management should be directed towards a holistic and integrated approach to maintain the stability of rice production and taking into account the balance of agro-ecosystems, including biodiversity, biological cycles and microbial activity.
Microbe has been widely reported to increase plant growth because of its ability to fix N2 from the air, dissolves P and produces plants growth hormones. Flooded paddy fields where rice plant is is an ideal habitat for the live and growth of microbial rhizosphere and microbial filosfer to improve the growth and yield of rice.
Exploration of an ecosystem to obtain microbial consortia with a potential ability to improve plant growth needs to be undertaken. Microbial consortium is a group of microbes that live together and interact, both with each other and with the host plant. Applications of the microbes as a consortium will increase the adaptability and microbial competition in the new environment. Microbial exploration and utilization as a consortium of either phyllosphere microbes or rhizosphere microbial for rice production has not been sufficiently developed.
This study was designed to explore the potentials of phyllosphere and
rhizosphere microbe consortia to fix N2, to dissolve P and to secrete hormones plant growth in various ecosystems in Sigi Regency. Specifically, this study aims to: (1) obtain filosfer and rhizosphere microbial consortium of several plants in various ecosystems in Sigi Regency, Central Sulawesi Province; (2) study the effectiveness of microbial consortium for seed germination, growth and yield of rice; (3) identify the constituent members of a consortium of microbes and their role on the growth and yield of rice plants; and (4) find out the ability of the combination of microbial consortium as a substitute for synthetic N fertilizers on the growth and yield of rice plants.
Exploratory experiments on the phyllosphere and rhizosphere microbial consortium was carried out from July to October 2012 on various ecosystems in Sigi Regency, Central Sulawesi. Plant taxonomic identification was done at UPT Herbarium Celebense, Tadulako University, Palu. Experiemnt on microbial cultivation was conducted in Soil Biotechnology Laboratory, Department of Soil Science and Land Resources, Faculty of Agriculture, IPB Bogor. Experiments on selection of microbial consortium for seed germination and effectiveness of phyllosphere and rhizosphere microbial consortium against vegetative growth; Experiments testing the effectiveness of isolates constituent members phyllosphere and rhizosphere microbial consortium on plant growth and rice; Applications phyllosphere and rhizosphere microbial consortium to improve the growth and yield of rice were done from November 2012 to May 2014.
Department of Soil Science and Land Resources, Faculty of Agriculture Bogor Agricultural University and pot experiments were carried out in the green house in Indonesian Centre for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) Situ Gede, Bogor. Molecular identification and biochemical tests of phyllosphere and rhizosphere microbial consortia which effectively increases the growth and yield of rice was conducted from December 2013 to January 2014 in the Laboratory of Environmental Biotechnology, ICBB Situ Gede, Bogor. PCR products were sent to PT. Science Genetics Indonesia, Jakarta for DNA sequencing. Results of DNA sequences were compared with standard sequences in the database of European Bioinformatic Institute (EBI) using FASTA device 3 (http : //www.ebi.ac.uk).
The ecosystem of Sigi Regency, Central Sulawesi Province consisting of gardens, meadows and forests have diverse plant species and is a potential source of phyllosphere and rhizosphere microbial consortium. Microabial consortium between phyllosphere Fm48 obtained from young leaves of Elmerrilia ovalis Miq. Dandy and rhizosphere R15 from rhizosphere of Physalis angulata L. was found to effectively promoted the growth and yield of rice plants. The microbial consortium of phyllosphere Fm48 has five members, namely the isolate of Fm48(1)(95.5% 16S rRNA homology with Serratia sp. Strain SE-3), Fm4(2)(98.7% 16S rRNA homology with Enterobacter sp. Strain NII-24a), Fm48(3)(96.2% 16S rRNA homology with Enterobacter sp. Strain MS5), Fm48(4)(96.5% 16S rRNA homology with Klebsiella oxytoca. Strain LRC162) and Fm48(5)(94.7% 16S rRNA homology with Acinetobacter sp. Strain Fsh11). The microbial consortium of rhizosphere R15 has four members, namely the isolate of R15(1)(96.4% 16S rRNA homology with Stenotrophomonas maltophilia c390, R15(2)(97.6% 16S rRNA homology with Stenotrophomonas sp. SCU-B130, R15(3)(86.0% 16S rRNA homology with Bacillus cereus. Isolates EGU64) and R15(4)(95.9% 16S rRNA homology with Stenotrophomonas sp. Strain SCU-B130). All isolates constituent members of phyllosphere and rhizosphere microbial consortium are new of genus, except Fm48(2) and R15(2) are a new species.
Fm48 phyllosphere and rhizosphere R15 microbial consortium have the ability to fix N2, to dissolve P and to produce growth hormones. R15 rhizosphere
consortium could potentially lead to cause plant disease but not on rice plants. Both consortia do not cause disease in animals and humans. The isolate of microbial consortium of phyllosphere Fm48 as well as rhizosphere R15 both have the ability to fix N2, to dissolve inorganic P and to produce plant growth
hormones. The consortium of phyllosphere Fm48 was found to improve rice growth significantly compared with their single culture. In contrast, there is no significant difference between rhizosphere R15 as a consortium and their single culture on on rice growth. Therefore, phyllosphere microbes should be applied as a consortium, while rhizosphere microbes could be applied as a single culture. The combination of microbial consortium phyllosphere Fm48 with rhizosphere R15 has the potential to reduce the use of synthetic N fertilizer by 50% of the recommended dose without any negative effect on the plant production.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
PEMANFAATAN KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN
RIZOSFER ASAL BERBAGAI EKOSISTEM DI KABUPATEN
SIGI PROVINSI SULAWESI TENGAH UNTUK
MENINGKATKAN PERTUMBUHAN
TANAMAN PADI
ARIS AKSARAH
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Agronomi dan Hortikultura
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PENGUJI LUAR KOMISI
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Prof Dr Ir Sudirman Yahya, MSc. (Staf Dosen Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian IPB). 2. Dr Dra Rahayu Widyastuti, MAgr.
(Staf Dosen Departemen Ilmu Tanah dan Sumber Daya Lahan Fakultas Pertanian IPB).
Penguji pada Sidang Promosi : 1. Dr Ir Ali Jamil, MP.
(Kepala Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Padi Sukamandi. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Kementerian Pertanian Republik Indonesia).
2. Prof Dr Ir Sudirman Yahya, MSc. (Staf Dosen Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian IPB).
PRAKATA ﺑﺴ ﺍﷲﺍﻠﺭﺤ ﻥﺍﻠﺭﺤﻴ
Hidayah-Nya dan perintah-Nya jua untuk saya telah menggiring saya menapaki jalan dalam menimbah ilmu. Saya telah menyelesaikan etape demi etape, yang diawali dengan perkuliahan, penelitian hingga merampungkan disertasi ini. Dalam syukurku kepada Allah swt, berkenan karya ini saya persembahkan untuk istriku tercinta Munira Habibu.
Banyak orang yang telah berjasa dalam keberhasilanku ini. Maka sangat pantas aku ucapkan hatur nuhun kepada yang saya muliakan : Prof Dr Ir H Didy Sopandie, MAgr, Prof Dr Ir Dwi Andreas Santosa, MSc. dan Dr Ir Trikoesoemaningtyas, MSc, yang telah mewarnai saya dalam banyak aspek, dan terlalu panjang untuk diutarakan.
Ucapan terima kasih khusus, mengantarai urutan lazimnya. Saya haturkan Kepada Ibu Riyantiningsih SE, selaku General Manager ICBB. Ibu orang yang baik yang pernah saya kenal, berikut manager-manager yang dipimpinnya beserta seluruh staf dan karyawannya. Sangat indah kekeluargaan dan persahabatan, yang telah terjalin selama ini.
Secara struktural, dengan rendah diri saya berkenan mengucapkan terima kasih kepada : Rektor, Dekan dan Sekretaris Sekolah Pascasarjana IPB, Dekan Fakultas Pertanian, Ketua Departemen AGH, Ketua dan Sekretaris Program studi AGH beserta seluruh dosen dan karyawan Fakultas Pertanian IPB. Tidak kalah pentingnya, khusus saya mengucapkan terima kasih kepada Prof Dr Ir Munif Gulamahdi, MSc, selaku penguji prelim lisan, Dr Dra Rahayu Widyastuti, MAgr, selaku penguji prelim lisan dan ujian tertutup, Prof Dr Ir Sudirman Yahya, MSc, selaku penguji ujian tertutup dan ujian promosi serta Dr Ir Ali Jamil, MP, selaku penguji pada ujian promosi. Terima kasih pula kepada Dirjend Dikti Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi, Kopertis Wilayah IX, Rektor dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas Alkhairaat Palu.
Setulusnya saya mengucapkan terima kepada orang tuaku, mertuaku, saudaraku dan keluargaku, atas segala perhatian dan dorongannya selama saya melaksanakan studi di IPB Bogor. Saya takut menyebutkan nama satu persatu, khawatir bila ada yang terlewati. Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah menemani dalam perjalanan yang panjang ini, di antaranya teman kuliah, para laboran, staf lapangan, adik-adik di asrama Sulteng, tetangga, teman di tempat minum kopi di pagi hari, teman yang setia mengantar saya dan keluarga yang telah mengasuh kami di asrama Sulteng.
Saya menutup dengan memohon dimaafkan bila ada tindakan saya yang tidak berkenan dalam kehidupan yang mirip konsorsium mikrob ini, seraya mengucap sampai jumpa. Mengutip status teman di FB “Semuanya akan menjadi begitu indah pada akhirnya”.
Malam di Bogor, 13 Agustus 2015
DAFTAR ISI
RINGKASAN iii
SUMMARY v
DAFTAR ISI xii
DAFTAR TABEL xiv
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR LAMPIRAN xvi 1
2
3
4
5
PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Hipotesis
Kebaruan Penelitian Ruang Lingkup Penelitian
EKSPLORASI KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER DARI BERBAGAI EKOSISTEM DI KABUPATEN SIGI PROVINSI SULAWESI TENGAH
Pendahuluan Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
SELEKSI KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER Pendahuluan
Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
EFEKTIFITAS KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER TERHADAP PERTUMBUHAN VEGETATIF PADI Pendahuluan
Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
EFEKTIFITAS KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER MENINGKATKAN PERTUMBUHAN DAN HASIL PADI
Pendahuluan Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
1 3 3 3 3 4
7 7 9 15 17
18 19 20 22 23
25 25 27 31 32
6
7
8
9 10
IDENTIFIKASI SECARA MOLEKULER DAN UJI BIOKIMIA KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER YANG EFEKTIF MENINGKATKAN PERTUMBUHAN DAN HASIL PADI
Pendahuluan Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
UJI EFEKTIFITAS ISOLAT ANGGOTA PENYUSUN
KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER
TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN PADI Pendahuluan
Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
APLIKASI KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER UNTUK MENINGKATKAN PERTUMBUHAN DAN HASIL PADI Pendahuluan
Bahan dan Metode Hasil
Pembahasan Simpulan
PEMBAHASAN UMUM SIMPULAN DAN SARAN
51 51 54 64 66
67 68 70 72 73
75 75 77 79 80 81 85 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nama-nama konsorsium mikrob filosfer dan mikrob rizosfer Konsorsium mikrob filosfer yang terpilih berdasarkan seleksi Konsorsium mikrob rizosfer yang terpilih berdasarkan seleksi
Rata-rata tinggi tanaman (cm), jumlah daun (helai), bobot segar (g) dan bobot kering (g) tanaman padi pada berbagai perlakuan pemberian konsorsium mikrob filosfer
Rekapitulasi pengaruh konsorsium mikrob filosfer berdasarkan ranking
Konsorsium mikrob filosfer yang paling efektif berdasarkan seleksi ranking tertinggi
Rata-rata tinggi tanaman (cm), jumlah daun (helai) bobot segar (g) dan bobot kering (g) tanaman padi pada berbagai perlakuan pemberian konsorsium mikrob rizosfer
Rekapitulasi pengaruh konsorsium mikrob rizosfer berdasarkan ranking
Konsorsium mikrob rizosfer yang paling efektif berdasarkan seleksi ranking tertinggi
Rata-rata tinggi tanaman (cm), jumlah anakan (batang), jumlah daun (helai), bobot segar (g) dan bobot kering (g) saat panen
Rata-rata jumlah anakan produktif, bobot segar malai, jumlah biji bernas, bobot biji per rumpun dan bobot 1000 biji pada saat panen
Rata-rata jumlah klorofil a, klorofil b dan total klorofil Rata-rata total mikrob pada media tanam
Rata-rata kandungan hara N pada tanah, serapan hara N pada akar dan serapan hara N pada tajuk
Rata-rata kandungan hara P pada tanah, serapan hara P pada akar dan serapan hara P pada tajuk
Rata-rata kandungan hara K pada tanah, serapan hara K pada akar dan serapan hara K pada tajuk
Jumlah slime tebal (mukoid) yang terbentuk pada medium
Hasil uji kandungan hormon konsorsium mikrob filosfer dan mikrob rizosfer
Karakter morfologi koloni isolat kultur tunggal anggota penyusun konsorsium Fm48
Karakter biokimia isolat kultur tunggal anggota penyusun konsorsium Fm48
Karakter morfologi koloni isolat kultur tunggal anggota penyusun konsorsium R15
Karakter biokimia isolat kultur tunggal anggota penyusun konsorsium R15
Isolat kultur tunggal anggota penyusun konsorsium dan kemampuannya menambat N2
25
26 27
Rata-rata tinggi tanaman, jumlah daun, bobot segar dan bobot kering tanaman pada umur 45 HST pada perlakuan isolat anggota penyusun dan konsorsium R15
Rata-rata tinggi tanaman 60 HST, jumlah anakan 60 HST, bobot segar dan bobot kering tanaman saat panen
Rata-rata jumlah anakan produktif, bobot biji per rumpun, jumlah biji per malai dan bobot 1000 biji pada saat panen
71 77 78
DAFTAR GAMBAR
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18
Bagan alir penelitian
Peta titik lokasi pengambilan sampel. Perbedaan warna peta menunjukkan batas wilayah administrasi kecamatan
Konsorsium mikrob pada media cair dan padat
Perbandingan antara kontrol (A) dengan perendaman konsorsium mikrob filosfer (B)
Tanaman padi yang diinokulasi konsorsium mikrob filosfer Tanaman padi yang diinokulasi konsorsium mikrob rizosfer
Uji reaksi hipersensitif konsorsium mikrob pada daun tanaman tembakau
Uji reaksi hipersensitif anggota konsorsium mikrob R15 pada daun tanaman tembakau. Konsorsium R15 menunjukkan gejala nekrosis Hasil amplifikasi produk PCR isolat bakteri
Konsorsium mikrob filosfer beserta anggota penyusun konsorsium Konsorsium mikrob rizosfer beserta anggota penyusun konsorsium Dendogram hasil analisis filogenetik sekuen isolat anggota penyusun konsorsium Fm48 dan R15
Reaksi isolat anggota penyusun konsorsium mikrob pada media NFb. Terbentuknya pelikel putih di bawah permukaan media menunjukkan kemampuan menambat N2 secara kualitatif. (+) mampu membentuk pelikel, (-) tidak mampu membentuk pelikel
Reaksi isolat anggota konsorsium mikrob pada media pikovskaya. (+) mampu melarutkan P, (-) tidak mampu melarutkan P
Reaksi anggota penyusun konsorsium mikrob pada media agar darah Pengaruh isolat anggota penyusun dan konsorsium Fm48 terhadap pertumbuhan tanaman padi
Pengaruh isolat anggota penyusun dan konsorsium R15 terhadap pertumbuhan tanaman padi
Perbandingan pertumbuhan dan hasil padi, pemberian pupuk N sintetik setengah dosis anjuran, pemberian pupuk N sintetik sesuai dosis anjuran dan pemberian kombinasi isolat konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dengan pupuk N sintetik setengah dosis anjuran
5 10 14 21 27 29 44 45 54 55 57 60
61 63 64 70 72
DAFTAR LAMPIRAN
1 2a 2b 2c 2d 3
4
5
6 7
8 9 10
Hasil identifikasi spesimen tumbuhan
Tumbuhan sampel sumber konsorsium mikrob Tumbuhan sampel sumber konsorsium mikrob Tumbuhan sampel sumber konsorsium mikrob Tumbuhan sampel sumber konsorsium mikrob
Rata-rata panjang akar (cm), panjang daun (cm), bobot segar (g) dan bobot kering (g) kecambah benih padi terhadap perlakuan perendaman konsorsium mikrob filosfer daun muda (Fm)
Rata-rata panjang akar (cm), panjang daun (cm), bobot segar (g) dan bobot kering (g) kecambah benih padi terhadap perlakuan perendaman konsorsium mikrob filosfer daun sedang (Fs)
Rata-rata panjang akar (cm), panjang daun (cm), bobot segar (g) dan bobot kering (g) kecambah benih padi terhadap perlakuan perendaman konsorsium mikrob filosfer daun tua (Ft)
Rekapitulasi konsorsium mikrob filosfer terpilih berdasarkan ranking Rata-rata panjang akar (cm), panjang daun (cm), bobot segar (g) dan bobot kering (g) kecambah benih padi terhadap perlakuan perendaman konsorsium mikrob rizosfer (R)
Rekapitulasi konsorsium mikrob rizosfer terpilih berdasarkan ranking Komposisi larutan hara Johnson
Data hasil analisis klorofil
94 97 98 99 100
101
102
103 104
1. PENDAHULUAN Latar Belakang
Padi dalam bentuk beras adalah bahan pangan paling penting bagi ratusan juta penduduk dunia, yang hidup di daerah tropik dan subtropik. Di Indonesia, permintaan terhadap komoditas ini terus meningkat setiap tahunnya, seiring dengan pertambahan jumlah penduduk. Di sisi lain, luas areal pertanian semakin sempit karena terdesak oleh konversi lahan akibat alih fungsi, perluasan pemukiman dan industri. Dalam kurun waktu 10 tahun (2003 – 2013), rata rata konversi lahan 100 000 ha per tahun. Konversi lahan usahatani meningkat dari 5 juta hektar menjadi 28 juta hektar dengan diikuti kehilangan 5.07 juta rumah tangga petani (BPS 2013).
Padi masih merupakan komoditas strategis nasional, karena masih menjadi kebutuhan pokok bagi 90% penduduk Indonesia (BPS 2010a). Namun, swasembada beras masih belum dapat dicapai, sehingga masih terus memerlukan upaya peningkatan produksi padi. Pada tahun 2014, produksi padi diperkirakan sebesar 70,83 juta ton GKG (gabah kering giling), di mana produksinya relatif masih rendah, jika dibandingkan potensi produksinya. Rata-rata produksi padi adalah 4,9 t.ha-1 gabah kering panen (GKP), padahal potensi produktivitas padi varietas unggul yang dilepas di Indonesia berkisar 5,5 – 9,0 t.ha-1 (BPS 2011). Tantangan lain yang dihadapi adalah produktivitas padi di lahan sawah sudah mengalami kejenuhan atau pelandaian (leveling off) akibat ketidakseimbangan hara karena penggunaan pupuk sintetik secara terus-menerus (Syarifuddin et al. 2005).
Upaya peningkatan produksi padi juga menuntut pengelolaan usahatani, yang tetap menjaga kesehatan dan kelestarian lingkungan. Pencemaran pertanian oleh bahan berbahaya, menimbulkan kesadaran akan pentingnya menghasilkan bahan pangan yang sehat. Pengelolaan lahan pertanian sudah seharusnya diarahkan pada sistem pengelolaan lahan produksi pertanian yang holistik dan terintegrasi, untuk menjaga kestabilan produksi dan tetap menjaga keseimbangan agroekosistem termasuk biodiversitas, siklus biologi dan aktivitas mikrob.
Mikrob tersebar paling luas di planet ini. Mikrob dapat ditemukan di tanah, udara, aliran air danau, sungai dan laut. Bahkan mikrob dapat ditemukan pada tubuh manusia (Sunatmo 2009). Mikrob telah banyak dilaporkan mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman karena kemampuannya dalam menambat N2 dari udara, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman, seperti auksin (IAA), gibberelin dan sitokinin serta menghasilkan senyawa antagonis yang mampu menekan pertumbuhan mikrob patogen (Rao 1995; Campbell et al. 2003; Fallik et al. 1989). Rao (1995) melaporkan bahwa tanah yang tergenang air yang ditanami padi memberikan habitat yang ideal bagi mikrob. Pada tanah yang digenangi air, mikrob memiliki kemampuan yang lebih besar untuk menambat N2 dari atmosfir.
Konsorsium mikrob merupakan sekumpulan mikrob yang hidup bersama dan berinteraksi baik sesamanya maupun dengan tanaman inangnya (Lindquist 1975), baik yang habitatnya pada daun (filosfer) maupun yang habitatnya pada rizosfer. Mikrob yang menghuni suatu ekosistem menunjukkan bermacam-macam tipe asosiasi dan interaksi di antara spesies. Beberapa di antaranya bersifat netral, menguntungkan (positif) dan merugikan (negatif) bagi anggota spesies dalam suatu ekosistem (Sutedjo et al. 1996). Keragaman mikrob dapat dilihat dari berbagai sudut pandang seperti; morfologi, fisiologi dan genetik. Setiap habitat yang berbeda memberikan keragaman yang berbeda (Pelczar & Chan 2009b; Brock & Madigan 2012).
Tanaman yang tumbuh khas dan dominan pada suatu ekosistem, berpotensi sebagai sumber untuk memperoleh mikrob filosfer (phyllosphere) dan mikrob rizosfer (rhizosphere) yang bermanfaat. Daun sebagai organ tumbuhan yang berperan dalam proses fotosintesis adalah habitat utama bagi mikrob filosfer yang dapat memanfaatkan eksudat hasil fotosintesis (Lindow & Brandl 2003). Perbedaan bentuk, ukuran maupun eksudat yang dikeluarkan oleh daun menyebabkan mikrob penghuninya juga berbeda, walaupun pada tanaman tertentu ditemukan populasi yang sama. Variasi tanaman dari dataran rendah ke dataran tinggi juga menyebabkan variasi mikrob yang hidup pada permukaan daun. (Lindow & Brandl 2003; Morris 2001). Sebagaimana halnya di rizosfer, permukaan daun juga dihuni oleh berbagai mikrob yang terdiri dari bakteri, sianobakteri, ragi, alga, cendawan berfilamen dan sejumlah kecil protozoa serta nematoda.
Eksplorasi suatu ekosistem untuk mendapatkan mikrob yang memiliki potensi meningkatkan pertumbuhan tanaman perlu dilakukan. Eksplorasi mikrob dan pemanfaatannya dalam bentuk konsorsium, baik mikrob filosfer maupun mikrob rizosfer terhadap tanaman padi belum banyak dikembangkan. Aplikasi dalam bentuk konsorsium akan meningkatkan daya adaptasi dan kompetisi mikrob pada lingkungan yang baru.
Wilayah Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah dengan luas wilayah 5 196.02 km2 (BPS 2010b), memiliki ekosistem yang berpotensi untuk dieksplorasi. Ekosistem Kabupaten Sigi mencakup persawahan, perkebunan, pertanian lahan kering (tegalan/ladang), kebun campuran dan tambak. Lahan non-pertanian terdiri atas hutan, semak belukar dan padang rumput. Hutan lahan kering masih banyak dijumpai di sebagian daerah puncak perbukitan dan pegunungan (BPS 2010a). Tanaman yang tumbuh pada ekosistem tersebut, berpotensi untuk diperoleh mikrob yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber pupuk hayati seperti, mikrob penambat N2, mikrob pemacu tumbuh tanaman atau mikrob pelarut fosfat.
Jenis tumbuhan hutan hujan tropis dalam kawasan Taman Nasional Lore Lindu di Kabupaten Sigi, pada hutan primer paling banyak didominasi oleh keluarga Fagaceae, Lauraceae, Mellaceae, Moraceae, Rubiacecae dan Arecaceae, sedangkan pada hutan sekunder umumnya didominasi oleh keluarga Euphorbiaceae (BBTNLL 2009).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan melakukan eksplorasi terhadap konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang memiliki potensi menambat N2, melarutkan P dan mensekresikan hormon tumbuh tanaman pada berbagai ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah. Secara khusus penelitian ini bertujuan :
1. Memperoleh konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dari berbagai jenis tumbuhan pada berbagai ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah.
2. Menguji efektivitas konsorsium mikrob terhadap perkecambahan benih dan pertumbuhan vegetatif tanaman padi.
3. Menguji efektivitas kombinasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi
4. Mengidentifikasi anggota penyusun konsorsium mikrob dan perannya terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi.
5. Menguji efektivitas anggota penyusun konsorsium mikrob dalam bentuk kultur tunggal.
6. Menguji kemampuan konsorsium mikrob sebagai subtitusi pupuk sintetik N terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman padi.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan pertanian di masa mendatang, lebih khusus dapat diperoleh manfaat :
1. Memperoleh konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang memiliki peran menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman. 2. Mengembangkan sistem budidaya tanaman padi dengan memanfaatkan
konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dalam rangka mengurangi penggunaan pupuk sintetik.
3. Mengembangkan pertanian organik dan berkelanjutan berbasis mikrobiologi melalui pemanfaatan konsorsium mikrob sebagai pupuk hayati.
Hipotesis
1. Terdapat konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer pada tumbuhan yang tumbuh khas dan dominan di ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah. 2. Konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer disusun oleh berbagai mikrob yang
mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman melalui kemampuannya menambat N2, melarutkan P dan mensekresikan hormon tumbuh tanaman. 3. Kombinasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer mampu meningkatkan
pertumbuhan dan hasil tanaman padi .
4. Inokulasi konsorsium mikrob filosfer dan mikrob rizosfer dapat berperan sebagai subtitusi pupuk N sintetik.
Kebaruan Penelitian
1. Telah diperoleh beberapa konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dari ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah, di mana semua isolat merupakan genus baru dan telah mendapat nomor aksesi dari European Nucleitide Archive (ENA).
3. Telah diperoleh informasi tentang peran dari konsorsium tersebut, di mana konsorsium Fm48 lebih efektif bila dibandingkan isolat kultur tunggalnya, sedangkan konsorsium mikrob rizosfer sama efektifnya dengan isolat kultur tunggalnya dalam meningkat pertumbuhan tanaman padi.
4. Telah ditunjukkan bahwa pemberian mikrob kombinasi kedua konsorsium filosfer dan rizosfer terpilih tersebut mampu mengurangi kebutuhan N separuhnya dari dosis anjuran tanpa mengurangi hasil tanaman
Ruang Lingkup Penelitian
Berbagai mikrob filosfer membentuk agregat pada permukaan daun dan berinteraksi sesamanya dengan membentuk hubungan tertentu, mulai hubungan bebas hingga hubungan substansial seperti epifit komensalisme, mutualisme, simbion, endofit, bahkan patogen. Mikrob filosfer memberikan pengaruh menguntungkan bagi tanaman inang karena dapat menghasilkan fitohormon dan menambat N2 (Gofar 2003).
Akar tumbuhan merupakan komunitas bawah tanah yang mencakup mikrob yang beranekaragam. Mikrob rizosfer berkembang bersama-sama dengan tumbuhan spesifik, membentuk hubungan simbiotik dan nonsimbiotik dengan akar, sehingga meningkatkan kebutuhan nutrisi kedua organisme tersebut (Campbell et al. 2003). Mikrob tanah seperti rizobium, azospirillum, azotobacter dan mikoriza membantu penyediaan hara pada tanaman, membantu dekomposisi bahan organik, menyediakan lingkungan rizosfer yang baik, sehingga akan mendukung pertumbuhan dan produksi tanaman (Pelczar & Chan 2009a; Rao 1995).
Eksplorasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dari berbagai jenis tumbuhan yang hidup pada ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah, penting dilakukan guna memperoleh mikrob yang bermanfaat bagi tanaman. Keragaman ekosistem berpotensi sebagai sumber mikrob bermanfaat bila ekosistem tersebut memiliki kriteria : Jenis tanaman tersebut tumbuh liar (belum tersentuh teknik budidaya) dan tumbuh dominan di antara tanaman lain di sekitarnya serta tanah tempat tumbuhnya tidak pernah diberikan pupuk, baik organik maupun sintetik.
Untuk mencapai tujuan penelitian dan menjawab hipotesis, dilakukan serangkaian percobaan : Pertama, eksplorasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer pada berbagai ekosistem di Kabupaten Sigi. Kedua, menguji efektivitas konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer terhadap perkecambahan benih dan pertumbuhan vegetatif tanaman padi. Ketiga, menguji respon tanaman padi terhadap inokulasi kombinasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer. Keempat, mengidentifikasi dan melakukan uji biokimia terhadap konsorsium mikrob yang efektif meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi. Kelima, menguji efektivitas anggota penyusun konsorsium mikrob terhadap pertumbuhan tanaman padi.
Bagan Alir Penelitian
Konsorsium mikrob terbaik (efektif)
Gambar 1. Bagan alir penelitian
Percobaan I. Eksplorasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer dari berbagai ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah.
(Survei dan Pengambilan sampel)
Percobaan IV. Respon tanaman padi terhadap konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer.
(Diperoleh konsorsium yang paling efektif)
Percobaan III. Uji efektivitas konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer terhadap pertumbuhan vegetatif tanaman padi
(Dipilih 3 konsorsium paling efektif)
Percobaan II. Kultivasi dan seleksi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer (Dipilih 8 konsorsium paling efektif)
Percobaan V. Identifikasi dan uji biokimia mikrob
Percobaan VI. Uji kemampuan anggota penyusun konsorsium mikrob
Percobaan VII. Efektivitas konsorsium mikrob terhadap pertumbuhan dan hasil padi sebagai subtitusi pupun N sintetik
2. EKSPLORASI KONSORSIUM MIKROB FILOSFER DAN RIZOSFER DARI BERBAGAI EKOSISTEM DI KABUPATEN SIGI PROVINSI SULAWESI TENGAH
Abstrak
Konsorsium mikrob pada suatu ekosistem berpotensi memberikan manfaat bagi peningkatan produktivitas tanaman, karena itu eksplorasi terhadapnya penting dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer di Kabupaten Sigi dan menguji efektivitasnya dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman padi. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Juli hingga Oktober 2012. Pengambilan sampel dilakukan pada ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah. Identifikasi tanaman dilakukan di UPT Herbarium Celebense Universitas Tadulako (Untad) Palu. Lokasi penelitian ditentukan dengan metode Transek Sampling/Line Intersep Plot Design pada wilayah seluas 5.196,02 km2, sedangkan sampel diambil dari ekosistem sawah, kebun, padang rumput, dan hutan yang ditentukan secara sengaja (purposive sampling). Sampel yang dikumpulkan terdiri atas 30 jenis tumbuhan tingkat bawah, 12 jenis tingkat tiang, dan 6 jenis tingkat pancang. Jumlah konsorsium mikrob yang berhasil dari diisolasi dari sampel tersebut adalah 144 konsorsium mikrob filosfer dan 48 konsorsium mikrob rizosfer. Penelitian ini menunjukkan bahwa Kabupaten Sigi memiliki keanekaragaman hayati yang tinggi pada berbagai ekosistem dan berpotensi sebagai sumber konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer yang berpotensi digunakan dalam upaya peningkatan produksi tanaman.
Kata kunci: sampel, purposive, isolasi, plot Abstract
Microbial consortium in an ecosystem has the potential to provide benefits to increase crop productivity, and its exploration is therefore important. This study was aimed at exploring phyllosphere and rhizosphere microbial consortium in the ecosystems of Sigi District and evaluate its effectiveness in enhancing the growth and yield of rice plants. The research was conducted from July to October 2012 on various ecosystems in Sigi Regency, Central Sulawesi. Plant taxonomic identification was done at UPT Herbarium Celebense, Tadulako University, Palu. Research location was determined by the method of Transect Sampling/Line intercept Plot Design in an area of 5,196.02 km2, and samples were taken from ecosystems of rice fields, gardens, pastures, and forests which were determined with purposive sampling technique. Samples collected consisted of 30 types of lower level plants, 12 types of small trees, and six types of saplings. There were 144 consortiums of phyllosphere and 48 that of rhizosphere found from the study area. This study shows that Sigi District in Central Sulawesi has a high biodiversity and that it is potential as a source of phyllosphere and rhizosphere microbial consortia that could be used to increase crop production.
Pendahuluan
Eksplorasi konsorsium mikrob merupakan serangkaian kegiatan yang bertujuan memperoleh sumber mikrob dalam bentuk konsorsium. Mikrob dapat diperoleh pada suatu ekosistem dan dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman. Pemanfaatan mikrob dalam bentuk konsorsium sebagai pupuk hayati, merupakan upaya mengurangi penggunaan pupuk sintetik secara terus menerus. Mikrob hasil eksplorasi dari berbagai ekosistem yang kaya akan keanekaragaman hayati, memiliki potensi mikrob yang mampu menambat N2, melarutkan P dan menghasilkan hormon tumbuh tanaman, atau senyawa antagonis.
Sturz dan Nowak (2000) menyatakan bahwa, dalam mengeksplorasi mikrob perlu suatu strategi, yang dimulai dari kultivasi dan purifikasi mikrob yang bersifat menguntungkan. Tahap selanjutnya adalah menguji kemampuannya dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mengaplikasikan pada tanaman sedini mungkin agar populasi mikrob mendominasi pada jaringan tanaman yang diinokulasikan. Eksplorasi mikrob potensial yang berperan dalam pertumbuhan tanaman masih terus dikembangkan sebagai kajian ekologi, fisiologi dan interaksinya dengan tanaman. Kegiatan tersebut merupakan upaya untuk mendukung pertanian yang berkelanjutan.
Eksplorasi dilakukan dari sumber dan lokasi yang lebih variatif, termasuk dari gulma dan tumbuhan yang hidup liar. Kebanyakan spesies mikrob dipengaruhi oleh biologi tanaman dan lingkungannya (Morris 2001). Faktor lingkungan berpengaruh terhadap keberadaan mikrob (Freiberg 1998). Beberapa faktor lingkungan seperti tipe tanah, kelembaban tanah, pH dan suhu, serta umur dan kondisi tanaman mempengaruhi efek rizosfer (Rao 1995; Reisberg et al. 2013). Pati (1992) melaporkan bahwa pada daerah tropis dengan ketersediaan hara rendah dalam tanah, bakteri penghuni permukaan daun sangat memperkaya status hara tanaman melalui penambatan N2 dari atmosfer. Rao (1982) menyatakan bahwa tanaman padi berpotensi dikembangkan melalui pemanfaatan mikrob berdasarkan penelitian IRRI (International Rice Research Institute).
Berbagai ekosistem yang dapat ditemukan di Kabupaten Sigi memiliki keanekaragaman hayati, antara lain : hutan, padang rumput, sawah dan kebun. Ekosistem tersebut terletak pada koordinat 0o52’- 2o03’ Lintang Selatan dan 119o38’ - 120o21’ Bujur Timur, berada tepat pada garis khatulistiwa menjadikan wilayah ini memiliki suhu udara yang cukup panas (BPS 2010b).
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan eksplorasi konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer, berupa sampel daun dan tanah pada berbagai tumbuhan dalam ekosistem di Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah, untuk diuji efektivitasnya dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman padi.
Bahan dan Metode Tempat dan waktu
Bahan dan alat
Bahan yang digunakan terdiri atas : bahan eksplorasi, sampel daun dan tanah, bahan untuk kultivasi dan bahan untuk media biakan. Alat yang digunakan terdiri atas : alat untuk eksplorasi dan alat untuk media biakan.
Metode Survei lokasi
Penentuan lokasi berdasarkan metode Transek Sampling/Line Intersep Plot Design (Fachrul 2007) pada wilayah seluas 5 196.02 km2. Jarak antar titik 10 km, jarak dari jalur 200 m, luas petak 0.65 ha persegi. Penentuan letak lokasi berdasarkan penarikan contoh bertujuan (Purposive sampling), meliputi ekosistem : Sawah, kebun, padang rumput dan hutan.
Pengambilan sampel
Pengambilan sampel berdasarkan metode penarikan contoh otoritas (Steel & Torrie 1980), dengan ketentuan sebagai berikut :
1. Sampel daun dan tanah yang diambil dari tanaman yang tumbuh khas dan dominan dibanding tanaman di sekitarnya. Lokasi pengambilan sampel dilengkapi dengan data ketinggian tempat dan pH tanah.
2. Tanaman sampel belum tersentuh perlakuan teknik budidaya.
3. Pemilihan sampel dititik lokasi berdasarkan metode diagonal, tanaman yang paling sering muncul dipilih sebagai sampel.
4. Tanaman yang diambil dari vegetasi dapat meliputi 3 tingkat, yaitu : - Bawah : tinggi tanaman hingga 1.5 m (rumput, perdu dan semak). - Pancang : tinggi tanaman lebih tinggi dari 1.5 m sampai pohon muda berdiameter kurang dari 10 cm.
- Tiang : berdiamater lebih dari 10 cm.
5. Daun tanaman yang diambil dari ranting/cabang yang sama dan dikenai sinar matahari langsung (menghadap ke Timur), dengan kriteria :
- Daun muda (daun ke-2) - Daun sedang (daun ke-3)
- Daun tua (daun ke-4) (Kinkel 1997)
6. Tanah yang diambil adalah tanah pada akar tumbuhan yang melekat pada perakarannya. Beberapa helai cabang akar dipotong kemudian diambil tanah rizosfernya yaitu tanah yang melekat pada rambut-rambut akar atau yang berjarak kurang dari 1 mm dari permukaan rambut akar. Tanah rizosfer tersebut dikikis dengan menggunakan spatula steril dan disimpan dalam kantong plastik yang telah diberi label sesuai lokasi titik pengambilan sampel.
Daun dan tanah yang diambil dipisahkan, dibungkus dengan dengan kantong plastik dalam wadah terpisah, diberi label dan disimpan dalam cooler box
yang berisi es. Sampel disimpan pada suhu 4 oC hingga pengerjaan dilaksanakan di laboratorium (Gofar 2003).
Kultivasi mikrob dari sampel
1. Sampel daun
c. Prosedur kultivasi konsorsium mikrob daun epifit dan endofit sebagai berikut :
- Konsorsium mikrob daun epifit dilakukan dengan cara 1 g daun disuspensikan ke dalam erlenmeyer berisi 10 ml 0.02 M KH2PO4. Erlenmeyer berisi sampel dikocok menggunakan rotary shaker dengan kecepatan 150 rpm selama 30 menit.
- Konsorsium mikrob daun endofit dilakukan dengan metode yang dikembangkan oleh Suto (2001). Permukaan potongan daun sebanyak 1 g yang telah diambil mikrob epifitnya, dicuci dengan air mengalir selama 10 menit, disterilkan permukaannya dengan cara potongan daun tersebut direndam dalam etanol 75% selama 1 menit, lalu digerus dan ditambahkan 10 ml 0.02 KH2PO4, pH 7.2 dalam erlenmeyer. Ekstrak jaringan daun tersebut merupakan sumber mikrob endofit. Erlenmeyer berisi sampel dikocok menggunakan rotary shaker dengan kecepatan 150 rpm selama 30 menit.
- Suspensi mikrob daun epifit dan ekstrak daun endofit masing-masing sebanyak 0.5 ml bersama-sama ditumbuhkan dalam 50 ml medium cair
laurell (0.5 g NaCl, 1 g triptopan pepton, 0.5 g ekstrak ragi, dilarutkan dalam 1 liter aquades), yang telah disterilkan dengan autoklaf selama 15 menit pada suhu 121 oC pada tekanan 1 atmosfer.
d. Suspensi dikocok dengan mesin kocok dengan kecepatan 112 rpm selama 72 jam untuk menumbuhkan mikrob.
2. Sampel tanah
a. Sampel tanah ditimbang 10 g digerus dengan mortar dicampur dengan larutan fisiologis 90 ml steril (8.5 g/l NaCl + 1 l aquades) dalam erlenmeyer 250 ml yang telah disterilisasi pada suhu 121 oC selama 15 menit. Erlenmeyer berisi sampel dikocok menggunakan rotary shaker
dengan kecepatan 150 rpm selama 30 menit.
b. Larutan NB (8 g/l + aquades) dicampur lalu diaduk dengan Magnetic Strirer. Larutan dimasukkan ke dalam erlenmeyer/botol kultur 50 ml dan disterilisasi pada suhu 121 oC selama 15 menit.
c. Larutan dipipet 1 ml dan dimasukkan ke dalam 30 ml larutan NB (Nutrient Broth) steril, lalu dikocok selama ± 3 – 4 hari. Pertumbuhan mikrob ditandai dengan terjadinya kekeruhan pada NB (Saraswati et al. 2007). Masing-masing konsorsium disimpan pada media gliserol dalam tabung (ependorf) sebagai master dan pada botol sebagai kultur kerja.
Hasil
Gambaran umum ekosistem Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah
Kabupaten Sigi Provinsi Sulawesi Tengah terdiri atas 15 kecamatan. Sebelah Utara berbatasan dengan Kabupaten Donggala dan Kota Palu. Sebelah Selatan berbatasan dengan Kabupaten Luwu Utara (Provinsi Sulawesi Selatan). Sebelah Barat berbatasan dengan Kabupaten Mamuju Utara (Provinsi Sulawesi Barat) dan Kabupaten Donggala. Sebelah Timur berbatasan dengan Kabupaten Poso dan Kabupaten Parigi Moutong.
Pengambilan sampel
Oktober – Maret. Suhu udara rata rata tertinggi terjadi pada bulan Pebruari (27.1 °C) dan suhu udara terendah terjadi pada bulan Agustus (25.7 °C). Kelembaban udara berkisar antara 75 – 83 persen. Kelembaban udara rata-rata tertinggi terjadi pada bulan Agustus yang mencapai 83 persen, sedangkan kelembaban udara rata-rata terendah terjadi pada bulan Pebruari yaitu 75 persen (BPS 2010b).
Pengambilan sampel daun dan tanah dilaksanakan pada 9 – 16 Oktober 2012. Penentuan lokasi berdasarkan dua jalur, yaitu jalur pertama adalah Palu – Gimpu (± 100 km) sebanyak 10 titik dan jalur kedua adalah Palu-Palolo (± 70 km) sebanyak 7 titik. Masing masing titik terdiri dari dua petak sampel (kiri kanan jalur). Setiap petak sampel bisa lebih dari satu ekosistem asal. Titik nol jalur pertama adalah Desa Kalukubula Kecamatan Dolo pada ketinggian tempat 34 m dpl, sedangkan titik nol jalur kedua adalah Desa Lolu Kecamatan Biromaru pada ketinggian tempat 65 m dpl.Lokasi tempat pengambilan contoh daun dan tanah berbagai tumbuhan yang spesifik (dominan) berupa ekosistem sawah, kebun, padang rumput dan hutan. Jenis tumbuhan bervariasi mulai dari jenis rumput, perdu dan pohon. Berbagai jenis daun tumbuhan dibedakan berdasarkan daun muda, sedang dan tua mewakili sumber konsorsium mikrob filosfer dan sampel tanah sebagai sumber konsorsium mikrob rizosfer. Peta titik lokasi pengambilan sampel disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Peta titik lokasi pengambilan sampel. Perbedaan warna peta menunjukkan batas wilayah administrasi kecamatan.
Hasil eksplorasi
Hasil ekplorasi diperoleh 48 jenis tumbuhan sebagai sumber konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer. Adapun jenis tumbuhan berdasarkan hasil identifikasi dan dikelompokkan berdasarkan tingkat vegetasi, yaitu :
Mencakup : 18 Desa, 7 Kecamatan
K. tempat : 44 – 1.235 m dpl.
pH tanah berkisar 6,3 – 7,5.
Vegetasi tingkat bawah :
1. Lantana camara L. (berbentuk perdu berasal dari ekosistem kebun di Desa Tulo Kecamatan Dolo, pada ketinggian 44 m dpl dengan pH tanah 6.9).
2. Ageratum conyzoides L. (berbentuk herba semusim berasal dari ekosistem sawah di Desa Tulo Kecamatan Dolo, pada ketinggian 44 m dpl dengan pH tanah 6.9).
3. Jussiaea suffruticsa L. (berbentuk herba tegak berasal dari ekosistem sawah di Desa Tulo Kecamatan Dolo, pada ketinggian 41 m dpl dengan pH tanah 7.2). 4. Bidens pilosa L. var. minor (Blume) Sckerff (berbentuk herba semusim berasal
dari ekosistem kebun di Desa Tulo Kecamatan Dolo, pada ketinggian 41 m dpl dengan pH tanah 7.2).
5. Euphorbia prunifolia Jacq (berbentuk herba semusim berasal dari ekosistem kebun di Desa Sidondo Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 56 m dpl dengan pH tanah 7.0).
6. Oplismenus sompositus (L.) Beauv. (berbentuk rumput menjalar berasal dari ekosistem padang rumput di Desa Sidondo Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 56 m dpl dengan pH tanah 73).
7. Ipomoa quamoclit L. (berbentuk memanjat semusim berasal dari ekosistem kebun di Desa Sidondo Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 62 m dpl dengan pH tanah 7.1).
8. Digitaria agrotistachya (Steud.) Fern. (berupa rumput-rumputan berasal dari ekosistem sawah di Desa Sidondo Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 62 m dpl dengan pH tanah 7.0).
9. Hyptis capitata Jacq. (tergolong herba menahun berasal dari ekosistem sawah di Desa Pandere Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 90 m dpl dengan pH tanah 7.0).
10. Scindapsus pictus Hassk. (termasuk memanjat dan menempel pada pohon berasal dari ekosistem kebun di Desa Pandere Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 90 m dpl dengan pH tanah 7.0)
11. Ruellia tuberosa L. (berbentuk herba semusim berasal dari ekosistem kebun di Desa Pandere Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 104 m dpl dengan pH tanah 6.9).
12. Brachiaria mutica (Forsk.) Stapf. (berbentuk herba menahun berasal dari ekosistem kebun di Desa Omu Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 153 m dpl dengan pH tanah 6.9).
13. Sphaerostephanos sarasinorum Holttum. (berbentuk paku herba tegak berasal dari ekosistem sawah di Desa Omu Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 153 m dpl dengan pH tanah 6.6).
14. Physalis angulata L. (berbentuk herba semusim berasal dari ekosistem kebun di Desa Omu Kecamatan Gumbasa, pada ketinggian 162 m dpl dengan pH tanah 6.4).
15. Echinochloa crus-galli (L.) Beauv. (termasuk rumput-rumputan berasal dari ekosistem kebun di Desa Salua Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 348 m dpl dengan pH tanah 6.5).
17. Gleichenia linearis (Burm.f.) Clarce. (merupakan paku merambat berasal dari ekosistem hutan di Desa Bolapapu Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 750 m dpl dengan pH tanah 5.8).
18. Mimosa invisa Mart. (termasuk merambat semusim, berupa terna berasal dari ekosistem kebun di Desa Bolapapu Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 750 m dpl dengan pH tanah 5.1).
19. Euphorbia hirta L. (berupa terna tegak dan memanjat berasal dari ekosistem kebun, di Desa Bolapapu Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 734 m dpl dengan pH tanah 6.7).
20. Calopogonium mucunoides Desv. (berbentuk terna merayap membelit ke kiri berasal dari ekosistem kebun di Desa Lawua Kecamatan Kulawi Selatan, pada ketinggian 429 m dpl dengan pH tanah 6.5).
21. Momordica cochinchinensis (Lour.) Spreng. (termasuk merambat berasal dari ekosistem kebun di Desa Lawua Kecamatan Kulawi Selatan, pada ketinggian 430 m dpl dengan pH tanah 6.6).
22. Senna siamea (Lam.) Irwin & Barneby. (berbentuk perdu berasal dari ekosistem hutan di Desa Tomua Kecamatan Kulawi Selatan, pada ketinggian 392 m dpl dengan pH tanah 5.8).
23. Melanolepis multiglandulosus (Blume) Rchb.F. & Zoll. (berbentuk perdu berasal dari ekosistem hutan di Desa Tomua Kecamatan Kulawi Selatan, pada ketinggian 458 m dpl dengan pH tanah 5.7).
24. Sida rhombifolia L. (berbentuk perdu kecil atau herba tegak berasal dari ekosistem kebun di Desa Tomua Kecamatan Kulawi Selatan, pada ketinggian 458 m dpl dengan pH tanah 5.8).
25. Jatropha gossypifolia L. (berbentuk perdu atau pohon kecil berasal dari ekosistem padang rumput di Desa Watunonju Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 133 m dpl dengan pH tanah 6.6).
26. Breynia microphylla (Kurz ex T 7 B) M.A. (berbentuk perdu berasal dari ekosistem padang rumput di Desa Watunonju Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 136 m dpl dengan pH tanah 6.7).
27. Eleusina indica Gaerth. (berupa rumput semusim berasal dari ekosistem kebun di Desa Sigimpu Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 576 m dpl dengan pH tanah 6.5).
28. Cyperus tenuispica Steud. (berupa herba menahun atau semusim berasal dari ekosistem sawah di Desa Berdikari Kecamatan Palolo, pada ketinggian 616 m dpl dengan pH tanah 6.3).
29. Scoparia dulcis L. (berupa herba tegak berasal dari ekosistem sawah di Desa Tongoa Kecamatan Kamarora, pada ketinggian 646 m dpl dengan pH tanah 6.3).
30. Cyathula prostrate Blume. (berupa terna tahunan berasal dari ekosistem sawah di Desa Tongoa Kecamatan Kamarora, pada ketinggian 646 m dpl dengan pH tanah 6.1).
Vegetasi tingkat pancang :
2. Piper aduncum L. (termasuk perdu atau pohon kecil berasal dari ekosistem hutan di Desa Salua Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 348 m dpl dengan pH tanah 6.5).
3. Villebrunea rubescens Blume. (berbentuk perdu atau pohon berasal dari ekosistem hutan di Desa Salua Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 346 m dpl dengan pH tanah 6.6).
4. Leucosyke capitellata Wedd. (berbentuk perdu atau pohon berasal dari ekosistem kebun di Desa Namo Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 639 m dpl dengan pH tanah 6.9).
5. Neonauclea ventricosa Ridsd. (berbentuk perdu atau pohon kecil hingga besar berasal dari ekosistem hutan di Desa Poleroa Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 623 m dpl dengan pH tanah 7.0).
6. Calotropis gigantea R.Br. (berbentuk perdu tegak hingga 3 m berasal dari ekosistem padang rumput di Desa Watunonju Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 136 m dpl dengan pH tanah 6.8).
7. Crotalaria anagyroides H.B.K. (berbentuk perdu berasal dari ekosistem kebun di Desa Sigimpu Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 569 m dpl dengan pH tanah 6.5).
8. Stachytarpheta jamaicensis (L.) Vahl. (berbentuk perdu pendek berasal dari ekosistem kebun di Desa Petimbe Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 594 m dpl dengan pH tanah 6.6).
9. Ischaemum rugosum Salisb. (berupa herba menahun atau semusim berasal dari ekosistem sawah di Desa Berdikari Kecamatan Palolo, letak pada ketinggian 618 m dpl dengan pH tanah 6.5).
10. Cuphea balsamona Cham. & Schlecht. (berupa perdu kecil berasal dari ekosistem kebun di Desa Tongoa Kecamatan Kamarora, letak pada ketinggian 645 m dpl dengan pH tanah 5.5).
11. Eupatorium odoratum L. (berupa perdu atau herba besar berasal dari ekosistem kebun di Desa Tongoa Kecamatan Kamarora, pada ketinggian 646 m dpl dengan pH tanah 6.1).
12. Crassocephalum crepidioides (Benth.) S. Moore. (berupa herba berasal dari ekosistem kebun di Desa Lembang Tongoa Kecamatan Kamarora, pada ketinggian 1 055 m dpl dengan pH tanah 5.9).
Vegetasi tingkat tiang :
1. Canarium vulgare Leench. (berbentuk pohon besar , tinggi 45 m, berbanir berasal dari ekosistem hutan di Desa Namo Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 607 m dpl dengan pH tanah 6.6).
2. Pterospermum celebicum Miq. (berbentuk pohon ukuran sedang dengan tinggi hingga 25 m berasal dari ekosistem hutan di Desa Poleroa Kecamatan Kulawi, pada ketinggian 633 m dpl dengan pH tanah 6.8).
3. Schizostachyum brachycladum Kurz. (berrumpun, tegak hingga 15 m berasal dari ekosistem hutan di Desa Petimbe Kecamatan Biromaru, pada ketinggian 569 m dpl dengan pH tanah 6.5).
5. Ficus minahassae (Teijsm & de Vriese) Miq. (berupa pohon kecil, tinggi hingga 25 m berasal dari ekosistem hutan di Desa Lembang Tongoa Kecamatan Kamarora, pada ketinggian 1 223 m dpl dengan pH tanah 6.7). 6. Elmerrillia ovalis Miq. Dandy. (berupa pohon besar, tinggi hingga 45 m
berasal dari ekosistem hutan di Desa Lembang Tongoa Kecamatan Kamarora, pada ketinggian 1 235 m dpl dengan pH tanah 5.4).
Kultivasi mikrob dari sampel
Gambar 3. Konsorsium mikrob pada media cair dan padat. a = Mikrob filosfer dan mikrob rizosfer pada media cair. b = Mikrob filosfer pada media nutrien agar (NA)
Kultivasi mikrob dari sampel daun dan tanah, diperoleh 144 konsorsium mikrob filosfer dan 48 konsorsium mikrob rizosfer. Kultivasi konsorsium mikrob pada media cair dan padat disajikan pada Gambar 3.
Adapun nama dan kode konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer disajikan pada Tabel 1.
Table 1. Nama dan kode konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer
No Nama tumbuhan asal Kode konsorsium
Filosfer Rizosfer 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Lantana camara L.
Ageratum conyzoides L.
Jussiaea suffruticsa L.
Bidens pilosa L.
Euphorbia prunifolia Jacq
Oplismenus sompositus Beauv.
Ipomoa quamoclit L.
Digitaria agrotistachya Steud.
Hyptis capitata Jacq.
Scindapsus pictus Hassk.
Leucaena leucocephala Lam.
Ruellia tuberosa L.
Brachiaria mutica Forsk.
Sphaerostephanos sarasinorum L.
Physalis angulata L.
Fm1, Fs1, Ft1 Fm2, Fs2, Ft2 Fm3, Fs3, Ft3 Fm4, Fs4, Ft4 Fm5, Fs5, Ft5 Fm6, Fs6, Ft6 Fm7, Fs7, Ft7 Fm8, Fs8, Ft8 Fm9, Fs9, Ft9 Fm10, Fs10, Ft10 Fm11, Fs11, Ft11 Fm12, Fs12, Ft12 Fm13, Fs13, Ft13 Fm14, Fs14, Ft14 Fm15, Fs15, Ft15
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 Kontrol
16
Echinochloa crus-galli L.
Piper aduncum L.
Curculigo latifolia L.
Villebrunea rubescens Blume.
Canarium vulgare Leeench. Leucosyke capitellata Wedd. Gleichenia linearis Burm.f.
Melanolepis multiglandulosus L.
Sida rhombifolia L.
Jatropha gossypifolia L.
Calotropis gigantea R.Br.
Breynia microphylla Kurz
Eleusina indica Gaerth.
Crotalaria anagyroides H.B.K. Schizostachyum brachycladum L. Cyathula prostrate Blume. Erythrina subumbrans Merr.
Crassocephalum crepidioides L.
Ficus minahassae L.
Elmerrillia ovalis Miq. Dandy.
Fm16, Fs16, Ft16
Hasil eksplorasi pada ekosistem di Kabupaten Sigi menunjukkan bahwa berpotensi diperoleh mikrob dalam bentuk konsorsium. Hal ini dibuktikan melalui kultivasi mikrob dari sampel yang diperoleh. Hasil kultivasi mikrob menunjukkan bahwa sampel mengandung konsorsium mikrob filosfer dan mikrob rizosfer, karena terjadinya kekeruhan dan terbentuknya gas pada media cair serta dibuktikan dengan terbentuknya koloni mikrob pada media padat nutrien agar (NA). Adanya kekeruhan larutan dan terbentuknya gas merupakan akibat respirasi mikrob yang terjadi. Sejalan dengan pendapat Saraswati et al. (2007), bahwa pertumbuhan mikrob ditandai dengan terjadinya kekeruhan dan gas pada media cair dan terbentuknya koloni mikrob pada media padat.
populasinya bervariasi antara 102 hingga 106 sel cm-2 luas daun (Lindow & Brandl 2003; Morris et al. 1996). Bakteri tersebut terdapat pada trikoma, stomata, sepanjang tulang daun, dinding sel epidermis (Mariano & Carter 1993) dan spora atau miselium fungi (Kinkel 1997), serta jaringan intraseluler vaskuler (Hallman 2001). Jenis bakteri yang paling sering ditemui di daun adalah pseudomonas, xanthomonas, flavobacterium, archromobacter, bacillus, mycobacterium, beijerinckia, azotobacter dan mycoplana (Werner & Newton 2005). Wellner et al. (2011) menambahkan, bakteri Methylobacterium adalah salah satu jenis bakteri yang hidup berasosiasi dengan tanaman. Bakteri ini mempengaruhi proses metabolisme tanaman dan meningkatkan hasil tanaman.
Banyak faktor yang memberikan kontribusi untuk membentuk komunitas mikrob yang berbeda dalam suatu ekosistem, termasuk isyarat lingkungan seperti seperti suhu dan ketersediaan air, interaksi antar mikrob, genotip dan fenotip tanaman. Kondisi ekosistem Kabupaten Sigi mendukung diperolehnya sumber konsorsium mikrob filosfer dan rizosfer. Dalam wilayah Kabupaten Sigi, juga terdapat kawasan Taman Nasional Lore Lindu (TNLL) dengan luas 229 177.5 ha berdasarkan SK No. 593/ Kept.II/93, tanggal 10 Mei 1993. Sebagai salah satu kawasan konservasi di Indonesia, TNLL memiliki banyak predikat atau status, karena potensi dan keunikan yang dimilikinya, di antaranya adalah sebagai cagar biosfer oleh MAB-UNESCO, World Heritage Site oleh UNESCO, kawasan burung endemik oleh Endemic Bird Area (EBA), pusat keanekaragaman tumbuhan oleh Center of Plant Diversity (CPD) dan wilayah ekologi global 200 oleh Global 200 Ecoregion-G200 ES. Kawasan ini memiliki jenis luar biasa dari ekosistem teresterial dan kelautan dunia, seperti kekayaan spesies, endemisitas spesies, keunikan taksonomi yang tinggi, fenomena ekologi dan evolusi serta habitat utama (BBTNLL 2009).
Ramadanil (2009) menyatakan bahwa Sulawesi memiliki keanekaragaman hayati dengan tingkat endemisitas yang tinggi. Diperkirakan 15% dari tumbuhan berbunga di Sulawesi adalah endemik (Whitten et al. 1987). van Balgooy et al. (1996) melaporkan 933 tumbuhan asli dari Sulawesi di mana 112 di antaranya adalah endemik Sulawesi. Endemisitas tumbuhan berbunga di Sulawesi sangat bervariasi menurut taksonnya. Didukung oleh Rao (1995), pada tahun 1956, Ruineir telah mengembangkan konsep filosfer di pohon-pohon dalam hutan tropis di Indonesia. Sesuai pendapat Reisberg et al. (2013), faktor lingkungan seperti iradiasi sinar matahari, musim, letak geografis dan lokasi pengambilan sampel diakui sebagai faktor penting dalam membentuk mikrobiota filosfer.
Jumlah kekayaan spesies, marga dan famili untuk vegetasi tingkat pancang, tiang dan bawah berbeda-beda pada setiap ekosistem. Keragaman mikrob dapat pula dilihat dari berbagai habitat. Setiap habitat yang berbeda memberikan keragaman yang berbeda pula. Mikrob tidak dapat dipisahkan dengan lingkungan biotik dan abiotik dari suatu ekosistem, karena berperan sebagai pengurai. Sebagaimana dijelaskan oleh Rao (1982), mikrob yang berada di dalam tanah berperan penting dalam proses pembusukan, humifikasi dan mineralisasi.
reaksi yang berlangsung dalam tanah, kadar kelembaban dan kondisi aerasi tanah (Sutedjo et al. 1996). Widyati (2013) menyatakan kolonisasi tegakan tanaman secara alami dikendalikan oleh struktur komposisi mikrob di rizosfer. Distribusi suatu jenis tanaman dalam suatu hamparan ditentukan oleh kehadiran atau ketidakhadiran suatu mikrob simbion yang diperlukan dalam rizosfernya.
Kolonisasi rhizobia endofit dalam tanaman dapat meningkatkan pertumbuhan dan hasil gabah padi, gandum, jagung dan barley. Selain penambatan biologi, kehadiran rhizobia dalam akar memiliki banyak manfaat lain, yaitu produksi hormon tanaman seperti IAA dan GA. Hormon ini memacu perluasan permukaan dan arsitektur akar, sehingga meningkatkan kekuatan tumbuh bibit padi, efisiensi penyerapan fosfat, pelarutan fosfat, meningkatkan efisiensi fotosintesis dan respirasi akar, meningkatkan ketahanan terhadap cekaman lingkungan dan serangan patogen (Chi et al. 2010).
Mikrob yang menghuni daun yang pada mulanya diragukan keberadaanya, kini para peneliti telah meyakini bahwa mikrob filosfer berimplikasi nyata terhadap peningkatan produksi tanaman (Pati 1992; Egamberdieva 2008). Setiap jenis tumbuhan dapat mendukung populasi mikrob, baik keragaman maupun kuantitasnya melalui residu yang dihasilkan. Akibatnya terjadi saling ketergantungan antara mikrob dengan inangnya (Gofar 2003). Hasil eksplorasi potensi mikrob yang hidup di daerah perakaran, sejak lama diketahui bahwa banyak mikrob potensial dan sangat prospek untuk dimanipulasi, termasuk yang berperan dalam pelarutan fosfat (Burns 1989; Tarafdar & Jungk 1987).
Daun merupakan salah satu habitat mikrob saprofit (filosfer) dan populasi mikrob yang menghuni permukaan daun disebut filoplen. Mikrob yang mendiami permukaan daun sangat bervariasi sesuai dengan jenis tumbuhannya. Setiap tumbuhan mempunyai daun yang berbeda, baik dari segi bentuk, ukuran maupun eksudat yang dikeluarkannya. Perbedaan tersebut menyebabkan mikrob yang menghuninya juga berbeda, walaupun pada tumbuhan tertentu ditemukan populasi mikrob yang sama (Ismaeel et al. 2012). Demikian pula daerah perakaran tumbuhan merupakan daerah yang sangat dinamis bagi berbagai jenis mikrob tanah terutama mikrob yang terlibat dalam pertumbuhan tanaman. Hal ini terutama dipengaruhi oleh melimpahnya senyawa organik yang dieksudasi oleh akar yang dapat dijadikan sebagai nutrisi bagi mikrob yang hidup di rizosfer (Burns 1989; Tarafdar & Jungk 1987).
Simpulan
Kabupaten Sigi memiliki keanekaragaman hayati pada berbagai ekosistem berupa sawah, kebun padang rumput dan hutan. Diperoleh sampel sebanyak 48 jenis tumbuhan berasal dari berbagai ekosistem berupa sawah, kebun, padang rumput dan hutan. Hasil eksplorasi berdasarkan tingkat tumbuhan diperoleh : tumbuhan tingkat bawah 30 jenis, tingkat tiang 12 jenis dan tingkat pancang 6 jenis.
