Deskripsi
FORMULA PUPUK HAYATI TANAMAN KEDELAI
Bidang Teknik Invensi 5
Invensi ini secara umum berhubungan dengan formula pupuk hayati, khususnya pupuk hayati untuk tanaman kedelai, untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk N dan P, mempercepat masa pembungaan dan masa panen, meningkatkan ketahanan tanaman terhadap serangan penyakit dan meningkatkan produktivitas 10
tanaman kedelai.
Latar Belakang Invensi
Dunia sekarang ini tengah mengalami krisis pangan dan energi.
Salah satu bahan pangan sumber protein bagi manusia adalah 15
kedelai. Diperkirakan kebutuhan kedelai Indonesia setiap tahunnya adalah 1,8 juta ton dalam bentuk biji dan 1,1 juta ton dalam bentuk bungkil (Direktorat Kacang – Kacangan dan Umbi - Umbian, 2004).
Menurunnya luas areal panen kedelai dari 580.534 ha pada tahun 20
2006 menjadi 464.427 ha pada tahun 2007 dan menurunnya produksi kedelai pada tahun 2006 dari 747.611 ton menjadi 608.263 ton pada tahun 2007 menyebabkan kelangkaan kedelai dan peningkatan harga kedelai. Hal tersebut menimbulkan gejolak di masyarakat terutama pada awal tahun 2008. Di samping itu faktor lain yang 25
menyebabkan kelangkaan kedelai dan peningkatan harga kedelai di Indonesia antara lain ketersediaan benih bermutu yang masih kurang, gangguan penyakit tanaman, kesuburan tanah rendah dan penggunaan pupuk tidak berimbang, serta harga tata niaga kedelai yang kurang menguntungkan petani. Sampai saat ini budidaya 30
kedelai yang dilakukan para petani belum dilakukan secara intensif dan optimal. Panen yang dihasilkan rata-rata di bawah 0,8 ton per hektar.
Penggunaan bahan kimia pertanian seperti pupuk dan pestisida pada budidaya tanaman kedelai yang dikenal sebagai tanaman yang memiliki banyak hama dan penyakit, dilakukan secara terus menerus dan seringkali melebihi dosis anjuran sehingga mengakibatkan penurunan kualitas lingkungan. Hal ini terlihat 5
antara lain hara tanah cepat terkuras, keseimbangan hara-hara dalam tanah terganggu, keaneka-ragaman hayati tanah menurun, biomassa fauna tanah menurun, fluktuasi populasi grup-grup fauna tanah dominan meningkat, proses dekomposisi sisa-sisa bahan organik terhambat, dan terjadi peningkatan kadar (akumulasi) 10
unsur toksik bagi tanaman (Hill, 2004), sehingga produktivitas lahan cepat menurun. Kemunduran fisik, kimia dan hayati tanah pada sebagian besar sistem pertanian konvensional dalam jangka panjang merupakan salah satu masalah yang serius bagi keberlanjutan usaha tani (Dumarezq and Geens, 2001; Kabirun, 15
2004).
Sebenarnya banyak teknologi alternatif yang bisa mendukung peningkatan produksi yang tentunya ramah lingkungan dengan memanfaatkan sumber daya dan teknologi yang ada di lingkungan in situ. Salah satu teknologi alternatif yang potensial adalah 20
pemanfaatan pupuk hayati, yaitu teknologi pemanfaatan mikroba tanah yang memiliki manfaat untuk meningkatkan produksi tanaman dan dikembangkan berbasis potensi sumberdaya alam yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Pupuk hayati untuk kedelai saat ini sebagian besar hanya menggunakan bakteri tunggal 25
terutama Rhizobium spp. Banyak pupuk hayati untuk tanaman kedelai baik yang sudah maupun belum terdaftar hanya diklaim berfungsi menyuburkan tanah dan tanaman, jarang terdapat pupuk hayati yang memiliki banyak fungsi di samping sebagai penyubur tanah dan tanaman juga mampu sebagai pemacu tumbuh dan ketahanan 30
tanaman kedelai terhadap serangan penyakit. Di samping itu, banyak pupuk hayati yang sekedar memberikan klaim berdaya guna tinggi dan cenderung spektakuler tanpa pengawasan mutu yang ketat sehingga tidak terbukti secara nyata meningkatkan produksi tanaman di lapangan. Pada saat ini telah banyak diproduksi pupuk 35
hayati, tetapi mutu dan efek produk tersebut belum teruji sesuai standar keilmiahan sehingga masih diragukan manfaatnya.
Pemanfaatan formula pupuk hayati saat ini memiliki banyak fungsi antara lain mampu memacu pertumbuhan tanaman, meningkatkan ketahanan tanaman kedelai terhadap penyakit dan 5
meningkatkan efisiensi pemakaian pupuk kimia sehingga mampu meningkatkan produksi kedelai. Formula pupuk hayati tanaman kedelai dalam invensi ini merupakan pupuk hayati yang diformulasikan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk N dan P, mempercepat masa pembungaan dan masa panen, meningkatkan 10
ketahanan tanaman kedelai terhadap penyakit dan meningkatkan produktivitas tanaman kedelai serta memperbaiki kualitas lingkungan pertanian.
Uraian Singkat Invensi 15
Formula pupuk hayati tanaman kedelai dalam invensi ini merupakan produk ramah lingkungan yang menggunakan potensi kemampuan mikroba tanah tropik Indonesia dari hasil seleksi yang dilakukan secara sistematis menurut kaidah ilmiah untuk meningkatkan produktivitas lahan dan tanaman kedelai. Bahan 20
bioaktif formula pupuk hayati ini adalah Rhizobium sp. SKC1 (penambat N2), Pseudomonas sp. SR3C3R (pelarut fosfat), Bacillus cereus SR1L4 (pelarut fosfat dan penghasil zat antipatogen), dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D (penghasil fitohormon/pemacu pertumbuhan, pembungaan dan 25
pemasakan buah kedelai).
Penggunaan formula pupuk hayati dalam invensi ini pada tanaman kedelai dapat mengurangi pengggunaan pupuk kimia antara 50% - 100% dan pestisida sintetis sehingga mengurangi biaya produksi dan sekaligus menjaga kelestarian lingkungan pertanian.
30
Formula pupuk hayati tanaman kedelai dalam invensi ini memiliki prospek yang sangat baik pada masa mendatang untuk dikembangkan dalam skala industri. Pada saat ini telah banyak diproduksi pupuk hayati, tetapi mutu dan efek produk tersebut belum teruji sesuai standar keilmiahan dan diragukan manfaatnya. Dengan 35
maraknya gerakan pertanian organik terutama pangan organik, formula pupuk hayati ini memiliki peluang untuk dikembangkan dan dikomersialkan.
Uraian Singkat Gambar 5
Gambar 1. Bintil akar tanaman kedelai yang diinokulasi dengan formulasi pupuk hayati untuk tanaman kedelai
Gambar 2. Bakteri pelarut fosfat yang ditumbuhkan pada media Pikosvkaya-agar.
10
Gambar 3. Bakteri pelarut fosfat yang mampu menghasilkan zat antipatogen sehingga mampu mengendalikan pertumbuhan Rhizoctonia sp. (patogen penyebab rebah kecambah)
Gambar 4. Aplikasi formulasi pupuk hayati untuk tanaman kedelai di lapangan
15
Uraian Lengkap Invensi
Invensi ini merupakan formula pupuk hayati yang mampu meningkatkan produksi tanaman kedelai dengan mempercepat waktu pembungaan dan panen, meningkatkan ketahanan tanaman terhadap 20
penyakit, meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk kimia dan pestisida sintetis serta menjaga kualitas lingkungan pertanian.
Pupuk hayati menurut invensi ini diformulasikan dari konsorsia mikroba yang bermanfaat yang mampu meningkatkan produktivitas lahan dan tanaman kedelai. Mikroba – mikroba 25
tersebut adalah Rhizobium sp. SKC1 (penambat N2), Pseudomonas sp.
SRC3R (pelarut fosfat), Bacillus cereus SR1L4 (pelarut fosfat, penghasil fitohormon dan penghasil zat anti patogen) dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D (pemacu pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan buah kedelai).
30
Formula pupuk hayati ini dikemas dengan menggunakan media pembawa berupa gambut, takaran pemakaian formulas pupuk hayati ini adalah 250 gram / ha. Populasi dan peranan bakteri – bakteri yang ada dalam formula pupuk hayati untuk tanaman kedelai adalah sebagai berikut: Rhizobium sp. SKC1 106 – 109 cfu/g mampu 35
mengikat N2 sehingga dapat memenuhi kebutuhaan N tanaman kedelai sebesar 85 - 100%, Pseudomonas sp. SR1CR3 106 – 109 cfu/g dapat meningkatkan ketersediaan P-tanah, Bacillus cereus SR1L4 106 – 109 cfu/g dapat meningkatkan ketersediaan P-tanah dan menghasilkan zat anti patogen sehingga dapat mengurangi 5
kebutuhan pupuk P sebesar 20 – 80% serta meningkatkan ketahanan tanaman terhadap serangan penyakit, dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D 106 – 108 cfu/g mampu memacu masa vegetatif dan generatif tanaman. Dengan demikian, penggunaan formula pupuk hayati dapat mengurangi biaya produksi.
10
Tabel 1. Karakteristik formula pupuk hayati tanaman kedelai
Isi Manfaat Keuntungan
Rhizobium sp. SKC1 Mengikat N2 Memenuhi kabutuhan N tanaman kedelai 85- 100%
Pseudomonas sp.SR3C3R
Meningkatkan
ketersediaan hara P-tanah
Mengurangi sekitar 20 – 80% kebutuhan pupuk SP-36 dan
meningkatkan
ketahanan tanaman kedelai terhadap serangan penyakit Bacillus cereus
SR1L4
Meningkatkan
ketersediaan hara P-tanah dan
antipatogen Bakteri endofitik
Ochrobactrum
pseudogrignonense SR1C3D
Memacu
pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan buah
Mempercepat masa panen
Kedelai tergolong tanaman kacang-kacangan yang mampu mendapatkan hara nitrogen melalui simbiotik dengan bakteri 15
Rhizobium spp. Keberadaan bakteri tersebut dapat menambat nitrogen sehingga dapat mengurangi penggunaan urea. Rendahnya produktivitas kedelai di lapangan disebabkan banyak faktor, salah satunya adalah petani belum banyak melakukan pemupukan dan kemungkinan tidak efektifnya Rhizobium spp. yang ada di lapang.
20
Bakteri Rhizobium spp. yang digunakan dalam formula pupuk hayati dalam invensi ini merupakan bakteri unggul yang diisolasi dari bintil tanaman kedelai yang sehat/subur dan memiliki kemampuan mengikat N2 yang tinggi. Bakteri ini meningkatkan penambatan N2
udara yang dimanfaatkan tanaman kedelai dalam masa vegetatif dan masa pembentukan polong.
Bintil akar merupakan organ simbiosis yang mampu melakukan fiksasi N2 dari udara, sehingga tanaman mampu memenuhi sebagian besar kebutuhan N dari hasil fiksasi N2. Penggunaan formula pupuk 5
hayati ini mampu memperbanyak jumlah dan besar bintil pada akar tanaman kedelai seperti yang tercantum dalam gambar 1. Kebutuhan tanaman kacang-kacangan seperti kedelai terhadap hara N sangat tinggi, sehingga dengan adanya simbiosis mutualisme ini akan sangat membantu mengurangi kebutuhan pupuk N. Untuk menghasilkan 10
1 kg biji kedelai, tanaman menyerap 70-80 g N dari dalam tanah.
Dengan adanya Rhizobium yang efektif, 50-100% dari total kebutuhan tanaman terhadap N tersebut dapat dipenuhi dari fiksasi N2 oleh Rhizobium sp.
Di samping menggunakan bakteri Rhizobium sp., dalam formula 15
pupuk hayati ini juga berisi bakteri Pseudomonas sp. SR3C3R dan Ochrobactrum pseudogrignonense SR1L4 yang diisolasi dari lumpur Lapindo, Sidoarjo dan lahan pertanian organik di Cisarua, Bogor.
Bakteri – bakteri tersebut merupakan bakteri unggul yang berperan sebagai pelarut P- tanah, penghasil zat pemacu tumbuh 20
tanaman (auksin / asam indol asetat) dan antipatogen tular tanah terutama Rhizoctonia solani dan Phythium sp. Kemampuan dalam menekan pertumbuhan fungi patogen tular tanah seperti tercantum dalam gambar 2. Keuntungaan dari pemanfaatan mikroba – mikroba ini adalah mengurangi sekitar 20 – 80% kebutuhan pupuk SP-36 dan 25
meningkatkan ketahanan tanaman kedelai terhadap serangan penyakit.
30
Tabel 1. Pengaruh formula pupuk hayati (FPH) invensi ini, pupuk NPK-anorganik, dan kombinasi keduanya terhadap pertumbuhan (bobot bintil akar kering, tinggi tanaman, jumlah daun, dan bobot tanaman kering), hasil (bobot biji kering), dan nilai relative agronomic 5
effectiveness (RAE) tanaman kedelai var. Wilis.
No. Perlakuan
Bintil akar kering**
(g/tugal)
Tinggi**
(cm)
Jumlah daun**
(lb/tan.)
Tanaman kering**
(g/tugal)
Berat biji Kering**
(kg/ha) RAE (%)
1. Kontrol lengkap
0,09 c 49,20 b 13,3 b 1,67 b 1020 c -
2. NPK- standar*
0,11 b 64,03 a 23,67 a 4,70 a 1421 b 100
3. FPH 0,23 b 61,07 a 22,33 a 4,76 a 1508 b 121
4. ¼ NPK- standar + FPH
0,27 b 62,67 a 25,00 a 4,64 a 1528 b 126
5. ½ NPK- standar + FPH
0,12 b 64,15 a 21,00 a 4,31 a 1530 b 127
6. ¾ NPK- standar + FPH
0,11 b 63,25 a 21,33 a 4,04 a 1412 b 98
7. ½ NK- standar + FPH
0,26 a 66,55 a 26,37 a 4,92 a 1917 a 223
Keterangan : * : Urea 50 kg/ha; SP-36 100 kg/ha; dan KCl 75 kg/ha
** : Angka dalam satu lajur yang diikuti huruf 10
yang sama tidak berbeda nyata menurut uji jarak berganda Duncan (DMRT) pada taraf 0,05.
Fosfor merupakan unsur hara makro yang sangat penting dalam metabolisme tanaman. Rao (1982) mengemukakan bahwa umumnya pada 15
tanah – tanah kering, meskipun berkadar P tinggi tetapi ketersediaannya rendah. Pada tanah – tanah masam P terikat sebagai senyawa Al-P dan Fe-P, sedangkan pada tanah basa dalam bentuk Ca-P (Alexander, 1977). Senyawa – senyawa organik hasil sekresi mikroba dalam tanah dapat membantu melepaskan ikatan 20
senyawa P yang tidak tersedia. Mikroba tersebut anatara lain Pseudomonas sp., Bacillus sp., Aspergilus sp., dan Penicilium sp. (Alexander, 1977).
Kekurang-efisienan penggunaan pupuk P dapat diatasi salah satunya dengan memanfaatkan mikroba pelarut Posfat sebagai pupuk hayati. Penggunaan mikroba pelarut P sebagai pupuk hayati mempunyai keunggulan antara lain hemat energi, tidak mencemari lingkungan, mampu membantu meningkatkan kelarutan P yang 5
terjerap. Pada jenis – jenis tertentu, mikroba pelarut P dapat memacu pertumbuhan tanaman karena menghasilkan zat pengatur tumbuh, serta menahan penetrasi patogen akar karena sifat mikroba tersebut yang cepat mengkolonisasi akar dan menghasilkan antibiotik (Elfiati, 2005).
10
Bakteri yang juga digunakan dalam formula pupuk hayati dalam invensi ini adalah bakteri endofitik yang mampu hidup di dalam jaringan tanaman. Secara sistemik, bakteri endofitik dalam formula pupuk hayati ini kan masuk ke dalam jaringan tanaman kedelai dan berperanan untuk memacu pertumbuhan, pembungaan dan 15
pemasakan polong kedelai.
Keunggulan aplikasi formulasi pupuk hayati dalam invensi ini adalah menghemat penggunaan pupuk anorganik dan pestisida sintetis untuk patogen tular tanah, mempercepat masa pembungaan dan umur panen tanaman kedelai. Pada aplikasi formula pupuk 20
hayati ini di lapangan menggunakan kedelai varietas Wilis mampu mempercepat umur pembungaan menjadi 33 hari dan umur panen menjadi 75 hari. Sedangkan pada aplikasi formulasi pupuk hayati ini untuk tanaman kedelai menggunakan kedelai varietas Baluran mampu mempercepat umur pembungaan menjadi 24 hari dan umur panen 25
menjadi 70 hari. Formulasi pupuk hayati ini memperbanyak jumlah polong pada kedelai varietas Baluran seperti yang tercantum di gambar 3. Berdasarkan Deskripsi kedelai varietas Wilis memiliki umur berbunga + 39 hari dan umur masak + 88 hari dan kedelai varietas Baluran memiliki umur berbunga + 33 hari dan umur masak 30
+ 80 hari (Balai Pengawasan dan Sertifikasi Benih Tanaman Pangan dan Hortikultura Jawa Timur dan JICA, 2003.
Penggunaan formula pupuk hayati tanaman kedelai ini mampu meningkatkan ketahanan tanaman kedelai terhadap serangan penyakit tular tanah yang disebabkan Rhizoctonia solani dan 35
Phytium sp. yang menyebabkan penyakit rebah kecambah dan busuk daun/batang/polong.
5
10
15
20
25
30
35
Klaim
1. Konsorsia mikroba yang diformulasikan sebagai pupuk hayati, terdiri dari bahan aktif Rhizobium sp. SKC1, Pseudomonas 5
sp. SRC3R, Bacillus cereus SR1L4 dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D dan bahan pembawa yang sesuai.
2. Konsorsia mikroba sesuai dengan klaim 1, dimana bahan pembawanya adalah gambut berkisar 80 – 90%.
10
3. Konsorsia mikroba sesuai dengan klaim 1 dimana bahan aktif mempunyai kepadatan masing - masing Rhizobium sp. SKC1 106 – 109 cfu/g, Pseudomonas sp. SR1C3R 106 – 109 cfu/g, Bacillus cereus SR1L4 106 – 109 cfu/g, dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D 106 – 108 cfu/g.
15
20
25
30
35
Abstrak
FORMULA PUPUK HAYATI TANAMAN KEDELAI
Formula pupuk hayati tanaman kedelai dalam invensi ini 5
merupakan produk ramah lingkungan yang menggunakan kemampuan mikroba tanah tropik Indonesia dari hasil seleksi secara sistematis menurut kaidah ilmiah untuk meningkatkan produktivitas lahan dan tanaman kedelai. Bahan bioaktif formula pupuk hayati ini adalah Rhizobium sp. SKC1 (penambat N2), 10
Pseudomonas sp. SR3C3R dan Bacillus cereus SR1L4 (pelarut fosfat, penghasil fitohormon, dan antipatogen) dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D (pemacu pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan buah kedelai). Populasi bakteri – bakteri yang ada dalam formula pupuk hayati tersebut 15
adalah sebagai berikut : Rhizobium sp. SKC1 106 – 109 cfu/g, Pseudomonas sp. SR1C3R 106 – 109 cfu/g, dan Bacillus cereus SR1L4 106 – 109 cfu/g, dan bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D 106 – 108 cfu/g. Formula pupuk hayati tersebut mampu meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk N dan P, 20
mempercepat umur pembungaan dan panen sekitar 12,5 – 14,7%, meningkatkan ketahanan tanaman terhadap serangan penyakit, meningkatkan produktivitas tanaman kedelai dan memperbaiki kualitas lingkungan pertanian
25
30
