Penggunaan Rhizobium dan bakteri pelarut fosfat pada tanah mineral masam untuk memperbaiki pertumbuhan bibit sengon (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen)

(1)

PENGGUNAAN

RHIZOBIUM

DAN

BAKTERI PELARUT

FOSFAT PADA

TANAH

MINERAL MASAM

UNTUK

MEMPERBAlKl PERTUMBUHAN

BIBIT SENGON

(Paraserianthes

falcafuria

(L.)

Nielsen)

OLEH:

DEN1 ELFIATI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT

PERTANIAN

BOGOR

(2)

DENI ELFIATT. Penggunaan Rhizobium dan bakteri pelarut fosfat pa& tanah

mineral masam untuk memperbaiki pertumbuhan bibit sengon (Pmaserianthes

falcutaria (L.) Nielsen). Dibimbing oleh IS WAND1 AN AS, SARWONO HARDJOWIGENO, GLJNAWAN DJAJAKlRANA, YADI SETIADI

dan

LUKMAN GUNARTO,

Permasatahan yang utarna dari mah masam adalah cadangan unsur hara dm

kesuburan tanah yang rendah, kandungan Al dapat ditukar tin& dan mempunyai kapasitas retensi P yang tinggi. Kernasaman tanah pada tanaman legurninosa a h

rnenyebabkan terganggunya pertumbuhan tanaman, j urnlah rbizobia dan pembentukan bintil akar berkurang serta terhambatnya fungsi dan perkembangan bintil. Sehubungan dengan ha1 ini penelitian dilakukan untuk mendapatkan isolat Rhljobium asal sengon yang toleran terhadap kemasaman dan Al sekaligus efektif

dalam menarnbat nitrogen serta mendapatkan bakteri pelarut P yang efektif dalarn meningkatkan ketersediam P sehimgga mampu untuk menunjang pertumbuhan

tanaman sengon.

Untuk tujuan tersebut dilakukan penelitian yang terdiri atas: (I) penelitian Rhizobium yang meliputi (a) koleksi isolat Rkizobium dari bintil akar tanaman

sengon, (b) seleksi isolat Rhizobim yang toleran kemasaman dan Al, (c) seleksi

isolat Rhizobium berdasarkan kernampuan menambat nitrogen, (d) penandaan

isolat yang terpilih dengan antibiotik, dan seleksi mutan yang terbentuk, (e)

pengujian efekt ivitas isolat yang terpilih pada tanah masam di rumah kaca; (2) penelitian bakteri pelarut P yang meliputi (a) isolasi bakteri pelarut P, (b) seleksi

isolat bakteri pelarut P dalam melarudcan P dari batuan fosfat dan AlPOs pa& media cair dm

tanah masam,

(c) i d e n t i f h i isolat yang terpilih, (d) penetapan asarn organik isolat yang terpilih, (e) pengujian efektivitas bakteri pelamt P di

rumah kaca, (3) koinokulasi antara Rhizobium dan bakteri pelarut P di rumah kaca

dan evaluasi di lapang.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat Rhizobium GR2-7 dan GR3-4 toleran terhadap kemasaman dan Al yang tinggi di media cair, sekaligus efektif

&lam menambat nitrogen. Kedua isolat ini mampu meningkatkan bobot kering

tanaman berturut-tumt sebesar 167

dan 132%

dibanding kontml pada Ultisol dan

294 dan 265% pa& Inceptisol. Inokulasi dengan isolat Rhizobium GR2-7 dan GR3-4 meningkatkan serapan nitrogen 353 dan 258% pada Ultisol clan 575 dan

642% pada lnceptisol bila dibandin* dengan konlml. Bakteri pelarut

P,

Ertferobacter gergoviae-CKP3-3 dan BaciIw subfilis-GP3-2 efektif dalam

meningkatkan ketersediaan P pada tan& masam yaitu 222 dan 209% dibanding kontrol. Inokulasi kedua bakteri ini dapat meningkatkan bobot kering tanaman sengon beriurut-brut sebesar 93 dm 98% pada Ultisol dan pningkatan yang sama

yaitu sebesar 35% pada Inceptisol, sedangkan serapan

P

meningkat 5 12 dan 496% pada Ultisol dan 307 dan 327% pada Inceptisol dibanding dengan kontrol. Koinokulasi antara Rhizobium dan bakteri pelarut P dapat meningkatkan hampir

semua parameter yang diamati pada Ultisol pada percobaan m a h kaca dan

(3)

ABSTRACT

DEN1 ELFLATI. The use of Rhizobium and phosphate solubilizing bacteria in acid mineral soil to enhance seedling growth of sengon (Parnserianthes Sicataria (L.)

Nielsen). Supervised by IS WAND1 AN AS, SARWONO HARDJOWIGENO,

GUNA WAN DJ AJ AKIRAN A, YADI SETIADI AND LUKMAN GUNARTO.

The main problem of acid soil is the availability of nutrients and high exchangeable A1 content. Soil acidity will reduce many legum plant growth, decrease number of rhizobia and nodule initiation and inhibit the function and growth of

ndule. Based on these problems, the experiment was cmducted to obtain the acid

and A1 tolerant strain of Rhizobium isolated from sengon nodules, and to obtain the effective strain of Rhizobium in fixing atmospheric nitrogen, and phosphate solubilizing bacteria in increasing P availability, thus support plant growth.

The study was focused on three aspects: ( I ) Research on Rhizobim consist of (a) collection of Ahitobiurn strains from sengon nodules, (b) screening Rhizobium

toward acidity and high concentration of Al, (c) screening Rhizobium based on their

ability to fix nitrogen, (d) marking the selected Rhizobim with antibiotic, and

screening the resistant mutants, (e) assesing the effectiveness of the selected

Rhizobim on acid soil in greenhouse; (2) Research on phosphate solubilizing bacteria, consist of (a) isolation of phosphate solubilizing bacteria, (b) selection of phosphate

solubilizing bacteria in dissolving P from rock phosphate and Alms in liquid medium and acid soil, (c) identification of selected phosphate solubilizing bacteria, (d) determination of organic acid produced by selective phosphate solubilizing bacteria,

(e) assessing the effectiveness of selected phosphate solubilizing bacteria in

greenhouse; (3) winmulation between Rhizobim and phosphate solubilizing bactetia

in greenhouse and field experiments.

The results showed that Rhizobiurn strains GR2-7 and GR34 were considered

as acid and Al tolerant strains in liquid medium even at pH 4 with A1 concentration in solution until 3.5 ppm. As corn& to the control, strains of GR2-7 and GR34

increased sengon plant dry weight grown in Ultisol by 167 and 132% respectively, and

increased N- uptake by 353 and 258% respectively. Meanwhile, inoculation of GR2-7

and GR34 on sengon grown in Inceptisol, increased plant dry weight by 294 and

269% respectively, N-uptake by 575 and 642%, respectively as compared to the control. Phosphate solubilizing bacteria Enterobmter gergoviaeCKP3-3 and Bmilus subtilis-GP3-2 were selected based on their ability to dissolve unsoluble phosphate.

Isolates CKP3-3 and GP3-2 could increase P availability in acid soil by 222 and 209%

as compared to the control, respectively. Inoculation of phosphate solubilizing bacteria

CKP3-3 and GP3-2 on sengon grown in Ultisol could increase plant dry weight by 93 and 98% respectively as compared to the control, increased plant dry weight by 35% than the control. The similar result were also found in their effect on P-uptake. Sengan grown in Ultisol provided the higher (512 and 496%) P-uptake as compared to the control if it was inoculated by CKP3-3 and GP3-2, respectively, while in Znceptisol these bacteria could increase P-uptake by 307 and 327% respectively as compared to the control. Co-inoculation between Rhizobium (strain GR2-7) and phosphate solubilizing bacteria (CKP3-3 and GP3-2); and between Rhizobim (strain GR3-4) and

phosphate solubilizing bacteria (CKP3-3 and (23-2) provided beneficial effects on

sengon plant when it was grown in Ultisol either under greenhouse study or field

(4)

Dengan ini saya menyatakan bahwa Disertasi yang berjudul:

Penggunam Rhizobium dan Brlkteri Pelarut Fosfat pada Tanah Mineral Masam untuk Memperbaiki Pertumbuhan Bibit Sengon (Paraserianthes falcatmia (L.) Nielsen)

adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri d m belum pernah dipublikasikan.

Semua sumber data dan infonnasi yang digunakan tehh dinyatakan secara jelas

dan dapat diperiksa kebenarannya

Bogor, Juni 2004

DEN1 ELFZATI

(5)

~ ~ E ~ AYKK L 1 UMJ~U-J K l

BIBIT SENGON ( P a m e r i a ~ t h ~ fdcafaria

(L.)

Nielsen)

OLEH

DENI ELFIATI

Dhertmi

Sebagi salab satu syarat untuk memperoleb gelar

Doktor pada

Program Studi Ilmu Tanah

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT P E R T A M BOGOR

(6)

Judul Disertasi : PENGGUNAAN RHIZOBIVM DAN BAKTERI PELARUT FOSFAT PADA TANAH MINERAL MASAM UNTUK

MEMPERBAIH PERTUMBUH AN BIBIT SENGON

(Puraserianthes falcutariu (L.) Nielsen)

Nama Mahasiswa : DEN1 ELFIATI

Nomor Pokok : -985023

Program studi : ILMU TANAH

Menyetuj ui:

Komisi Pembimbing

Dr Ir Iswandi Anas, M.Sc

Ketua

Dr

Ir Y adi Setiadi M.Sc

Anggota Anggo ta

Ketua Program Studi Ilmu Tanah

Dr Ir Komaruddin Idris MS

(7)

Penulis dilahitkan di Batusangkar, Sumatera Barat, pada tanggal 14

Desember 1968. Ayah bemama Jainir dan Ibu bernama Fatirnah. Penulis

mmpakan an& ketiga dari empat bersaudara.

Penulis menyelesaikan Sekolah Dasu (SD) pada tahun 1982 di SD Negeri

7 Batusangkar, m a t SMP Negeri I Batusangkar tahun 1985, lulus SMA Negeri

Batusangkar tahun 1988. Pada tahun 1988 diterima pada Jurusan Tanah Fakultas

Pertanian Universitas Andalas di Padang dan lulus pada tahun 1993. Selanjutnya

pada tahun 1995 penulis mengikuti pendidikan S2 pa& Program Pascasarjana

Universitas Andalas dan lulus tahun 1998. Kemudian pada tahun 1998 penulis

mengikuti pendidikan Doktor (S3) pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian

Bogor, pada program studi Ilmu Tanah. Selama menempuh pendidikan S3 penulis

mendapat kesempatan menjadi asisten praktikurn pada mata kuliah Biologi Tanah

pada tahun ajaran 1999/2000,2000/200 1,200 1 /ZOO2 dm 2002/2003.

Pada tahun 1998 penuli diterima s e w 1 staf pengajar di Program Ilmu

(8)

PRAKATA

Syukur ke hadirat Allah Swt penulis panjatkan karena berkat rahmat dan

karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan rangkaian penelitian dm penulisan

disertasi yang berjudul: Penggunaan Rhizobium dan Bakteri Pelarut Fosfat pada

Tanah Mineral M a m untuk Mem- Pertumbuhan Bibit Sengon

(Parme r i m t h s farcataria

(L.)

Nielsen).

Penulis sangat berterima kasih kepada Bapak Dr Ir lswandi h a s , MSG.,

Bapak Prof. Dr Ir Sarwono Hardjowigeno, M.Sc., Bapak Dr Ir Gunawan

Djajakirana, M.Sc., Bapak Dr Ir Yadi Setiadi, M.Sc., dm Bapak Dr Tr Lukman

Gunarto, MS selaku Komisi Pernbim bing y ang telah memberikan saran, arahan

serta petunjuk sejak menyusun rencana penelitian sarnpai penyusunan tulisan hi.

Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada:

1. Rektor dan Dekan Sekolah Pascasarjana Tnstitut Pertanian Bogor atas

kesempatan y ang di berikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan

pada P r o m Doktor (S3) pada Program llmu Tanah

2. Proyek Research for Graduate Education (URGE) atas beasiswa yang telah diberikan

.

3. Rektor Universitas Sumatera Utara, dm Ketua Pengelola Program Ilmu

Kehutanan Universitas Sumatera Utara atas segala bantuan y ang telah

diberikan.

4. Teman-ternan HMPIT dan kepada semua pihak yang telah membantu

(9)

5. Ayahanda Jainir, Ibunda Fatimah, kakak dan adik atas segala dorongan

sernangat, banhlan yang tulus ikhlas dan doa yang tak pernah henti selarna

menempuh pendidikan sehingga penyelesaian disertasi ini.

Semoga disertasi ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Bogor, Juni 2004

(10)

[image:10.620.104.498.131.754.2]

DAFTAR IS1

...

DAFTAR TABEL

...

DAFTAR GAMB AR

...

PEND A mUAN

...

Latar Belakang

...

Tujuan

...

Hipotesis

...

TlNJAU AN PUSTAKA

...

Tanah Masam dm Permasalahannya

...

Tanarnan Sengon

Rkizobiurn

...

Simbiosis Tanaman Sengon dengan Rhizobium

....

Hasil-hasil Penelitian Rhizobium pada Tanaman Sengon

...

Pengaruh Faktor-faktor Lingkungan

...

Bakteri Pelanit Fosfat

...

Peranan P &lam Tanaman

...

Interaksi ~ h i z o bium. Bakteri Palarut Fosfat dan Tanaman

...

BAHAN

DAN

METODA

Tempat dan Waktu

...

Metoda

...

Rhizobium

...

.

(11)

...

2

.

Penamaan isolat

...

.

3 Uji autentikmi bakteri bintil akar sengon

4

.

Seleksi isolat Rhizobium yang toleran rnasarn dan aluminium

5

.

Seleksi isolat Rhuobium berdasarkan kemampuan menambat

...

nitrogen

6.Penandaan isolat

.

Rhizobium yang terpilih dengan *

...

menggunakan ant~brotik

7

.

Pengujian efektivitas isolat Rhuobium pada tanah di rumah

...

kaca dm uji penguasaan bakteri terhadap bintil

...

Bakteri Pelarut Fosfat

.

...

1 Pengambilan contoh tanah

...

2

.

Isolasi bakteri pelarut fosfat

...

.

3 Penamaan isolat

..

...

4. Seleksi bakteri pelarut fosfat

...

5

.

Identifikasi isolat

...

6

.

Penetapan asam organik

7

.

Pengujian efektivitas bakteri pelarut fosfat di rumah kaca

....

...

Koinokulasi antara Rhizobium dan Bakteri Pelantt Fosfat

...

1

.

Pembaan Rumah kaca

...

2

.

Permbaaan lapang

...

HASIL DAN PEMBAHASAN

...

Rkizobiurn

...

1

.

Isolasi Rhizobium dari Bintil Akar Tanaman Sengon

...

2

.

Uj i Autentikasi Rhizobium

(12)

xii

4

.

Seleksi Isolat Rhizobium Berdasarkan Kemarnpuan Menambat

...

N itmgen

4.1. Bobot Kering Tanaman

...

4.2. Kadar dm Serapan N Tanaman

...

4.3. Jumlah dan Bobot Kering Bintil Akar

5

.

Penandaan Bakteri BintiI Akar Terpilih dengan Antibiotik

...

5.1. Penandaan Rhizobium dengan Antibiotik

5.2. Bobot Kering Tanaman yang Diinokulasi dengan Mutan

...

5.3. Serapan N Tanarnan yang Di inokulasi dengan Mutan

...

5.4. Kemarnpuan Mutan Membentuk Bintil Akar

...

6

.

Pengujian Efektivitas Isolat Rhizobium pada Tanah di Rumah Kaca dan Uji Penguasaan Bakteri terhadap Bintil Akar

...

6.1. Kemarnpuan Pernbentukan Bintil Akar

6.2. Kemampuan Okupansi Bintil Akar oleh lsolat Resisten

...

6.3. Perturnbuhan Tanaman Sengon

...

6.3.2. Diameter Batang

...

6.3.3. Bobot Kering Tanaman

...

6.4. Kadar dan Serapan N

...

Bakteri Pelarut Fosfat

...

1

.

Isolasi Bakteri Pelarut Fosfat

...

2

.

Seleksi Bakteri Pelarut Fosfat

2.1. Seleksi Kemampuan Bakteri &lam Melarutkan Batuan

...

Fosfat dan A N 4

2.2. Sejeksi Kemampuan Bakteri dalarn Meningkatkm

...

Ketersediaan P pa& Ultisol dan Inceptis01

...

.

(13)

...

4

.

Penetapan Asam Organik

5

.

Penguj ian Efektivitas Bakteri Pelanrt Fosfat di Rumah Kaca

...

5.1. P-tersedia tanah

...

5 .2

.

Pertumbuhan Tanaman Sengon

.

...

5.2.1

.

T ~ n g g ~ Tanaman

...

5.2.3. Bobot Kering Tanaman

...

5 .3. Kadar P dan Serapan P Tanaman

...

Koinokulasi antara Rhizobium dm Bakteri Pelarut Fosfat

...

.

1 Percobam Rumah kaca

...

.

1

.

1 P-tersed ia Tanah

...

I

.

2. Pembentukan Bintil Akar

...

1.3. Pertumbuhan Tanaman

.

...

1.3.1

.

Tmgg~ Tanaman

...

1 -3.3. Bobot Kering Tanaman

...

1 .4. Kadar

N

dan Serapan N

...

1.5. Kadar P dan Serapan

P

tanaman

...

2

.

Percobaan lapang

...

2.1. Tinggi Tanaman.

...

2.2. Diameter Batang

...

Pembahasan Umum

...

KESIMPULAN DAN SARAN

(14)

xiv

...

Saran.

...

DAFTAR PUSTAKA..

(15)

DAFTAR TABEL

No. Teks Halam an

Karakteristik lahan yang sesuai untuk tanaman sengon

. . .

.

9

Lokasi tempat pengambilan bitil akar sengon

.... . .

. .

,

.. . . ...

24

Penamaan isolat RhizObium yang diisolasi..

.. . .

. . . .

. . .

.

. . ..

25

Kandungan hara Ultisol dan hceptisol yang dipergunakan

. . .

...

32

Hasil isolasi Rhirabium dari berbagai lokasi pengambilan bintil akar tanaman sengon

. .

...

... . ... .

...

.

. ... . ...

. ...

...

44

Jumlah bintil akar dm bobot kering tanaman sengon akibat inokulasi dengan isolat Rhizobium.

. . .

.

. . . .. . . .

.

. . .

.

. . .

45

Jumlah isolat yang berhasil hidup pada pH 4.0 sampai 5.5 dan konsentrasi AlO.O sarnpai 10.0 ppm

. . .

.

. . .

. . . .

. . .

. ..

47

Populasi (log 10) isolat yang mampu bertahan hidup pada pH 4.0 sampai 5.5 clan konsentrasi A1 0.0 sarnpai 3.5 ppm (7 hari setelah inkubasi).

. ... .

....

. .

... . ...

...,

... . ... . ... . . . ... . ..

48

Pengaruh inokulasi Rhizobium terhadap bobot kering tanaman, kadar N dan serapan N tanaman sengon..

.

. . .

.

. . . ....

52

Pengad inokulasi Rhizobiwn terhadap bobot kering dan jumlah bintil akar tanaman sengon.

... . .. ... .

..*.

. . ...

...

.

...

. ... ..

54

Resistensi spontan lima isolat terpilih terhadap antibiotik..

. . . ..

57

Bobot kering tanaman yang diinokulasi dengan mutan dm induknya dari kelima isolat yang diuji..

..

.

. . .

...

. .

5 8 Serapan nitrogen tanaman sengon y ang diinokulasi dengan mutan dari r i a isolat terpilih..

. .

.

. . .

.

. .

.

...

. . .

....

60

(16)

(17)

30. Pengaruh koinokulasi antara Rhizobium dan bakteri pelarut P terhadap bobot basah bmtil akar sengon (data ditransforrnasi

It2

dengan (XM.5) ).

. .

. . .

.

. . . .

. . .

.

. . .

97 31. Pengaruh koinokulasi antara Rkuobium dan bakteri pelanrt P

terhadap tinggi dan diameter batang tanaman sengon (I0

MST).

. . .

.

. . .

. . . .

. . .

.

. .

.

. . .

99

32. Pengaruh koinokulasi antara Rkizobium dan bakteri pelarut

P

terhadap bobot kering tanaman sengon (10 MST).

. . .

.

., 10 1

33. Pengaruh koinokulasi antara Rhizobium dan bakteri pelarut P

t e r h h p kadar

N

dan serapan

N

tanaman sengon (1 0 MST).

. ...

104

34. Pengaruh koinokulasi antara Rhizobium dan bakteri pelarut P terhadap kadar P dan serapan P tanaman sengon (10

M

SQ.

. . .

.

. . .

.

. . .

.

. . .

. .

. . .

. . . .

.

. . .

.

. . .

. .

106

35. Pengaruh koinokulasi antara Rhizobium dm bakteri pelarut P terhadap tinggi dm diameter batang tanaman sengon di lapang

(16 MST)

...

.

...

109

No. Tekr Halaman

1. Kamposisi media yang digunakan dalam penelitian

.... . ... .

...

13 1

2. Komposisi larutan hara bebas N (Speidel dan Wollum, 1980)..

.

,

.

132

4. Hasil Analisis Profil Tanah..

. . .

.

. . .

. .

. . .

....

. .. . . ...

135

5 , Hasil analisis sifat-sifat kirnia, fisik dan biologi Ultisol

dan

Inceptisol yang digunakan

. . .

.

. . .

..

. . .

.

. . .

. .

136

6. Hasil analisis sifat-sifat kirnia kompos (bahan pembawa).

. .

. . .

..

137

7. Hasil analisis beberapa sifat kimia batuan fosfat Ciamis..

. . .

..

.

137

8. Hasil isolasi Rhizobium dari biitil aka- yang diambil dari enrun

(18)

(19)

DAFTAK

GAMBAR

No.

1.

2.

No.

1.

2.

Penyiapan botol Leonard yang dimodifikasi (Sagiman, 200 1).

....

26

Pengaruh inokulasi Rhizubium terhadap bobot kering tanaman

mgon (1 0 MST).

...

70

Perbedaan pertumbuhan tanaman sengon pada Ultisol dan

Inceptisol akibat inokulasi dengan Rhizobium..

...

77

Pengaruh inokutasi bakteri pelarut P terhadap P-tersedia tanah..

.

83

P e r k b a n pertumbuhan tanaman sengon pada Ultisol dan

Inceptisol akibat inokulasi dengan bakteri pelarut P

...

92

Lam piran

Uji autentikasi

bakteri

bintil akar Rhizobium..

...

154 Uji efektivitas penambatan

N

oleh RhRkbium pada tanaman

sengon di rurnah kaca pada Ultisol (foto atas) dm Inceptisot

...

(foto bawah). 155

Penampakan maman sengon di rurnah kaca pada Ultisol akibat

koinokulasi antara Rhizubiuw dan bakteri p e h t P (10 MST).

...

156

Penampakan tanaman sengon di rumah kaca pada Inceptisol

akibat koinokulasi mtara 1Phkubium dan bakteri pelarut P (10

(20)

23. Sidik ragam pengaruh koinokulasi antma Rhizobium dan bakteri

p e h t P terhadap tinggi dan diameter batang tanaman sengon di

(21)

Latar Belakang

M a n kering di Indonesia yang didominasi oleh tanah-- masam

mempunyai areal yang cukup luas. Tanah masam tasebut di antaranya adaiah

Ultisol dm sebagian Inceptisol. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat (2000)

melaporkan bahwa dari 188.2 juta ha total luas tanah di Indonesia sebaran Ultisol

menapai 45.8 juta ha (24.3%), dangkan Inceptisol mencapai 70.5 juta ha

(37.5%) yang 5.2 juta ha (7.4%) di antaranya bersifat masam.

Pada kondisi tsopika basah dengan curah hujan yang tinggi, tanah-ternah ini

mengalami pencucian tinggi. Kondisi ini menyebabkan tanah mempunyai reaksi

masarn, kandungan liat tinggi yang didominasi oleh tip liat 1 : 1, cadangan unsur

hara dan kesuburan tanah rendah, kandungan A1 dapat ditukar (Al-dd) tinggi, dan

kapasitas retensi P juga tinggi (Sanchez, 1992; Hardjowigeno, 1993). R&i tanah

yang masam pada sebagian besar tanaman leguminosa menyebabkan terganggunya

pertumbuhm tanaman, jurnlah rhizobia dan pembentukan biitil akar berkurang

serra terhambatnya fungsi dan perkembangan bintil (Reddell, 1993). Untuk

mengatmi keadaan tersebut clapat dilahkm dengan beberapa cara di antaranya

yaitu penggunaan tanaman dan mikroorganisme tanah yang toleran dengan kondisi

tanah yang masam.

Tanaman sengon (Parmeriantks faIcafaria (L.) Nielsen) merupakan salah

satu jenis tanaman yang dapat digumkm, kmm tamman ini dapat tumbuh pada

kondisi tanah yang sangat masam dengan kejenuhan Al mencapai 60% (Binkley

dan Giardina, 1997). Sengon merupakan p h o n leguminosa yang tumbuh

(22)

d i m a n f a a h untuk kayu olahan dan bahan baku industri bubur kertas. Daun

sengon berpotensi untuk pupuk hijau dan pakan ternak. Pohon ini dapat

bersimbiosis dengan Rhizobiurn dalam menambat

Nz

(Suharti et dl., 1991). Di

Indonesia tanaman sengon umumnya banyak tumbuh pada jenis tanah Ultitisol dm Inceptisol, sehingga pada penelitian hi jenis tanah yang digunakan adalah Ultisol

dan inceptisol.

Untuk menunjang simbiosis yang efektif antara Rhizobium clan tanaman

sengon, salah satu strategi yang dapat dilakukan &ah dengan rnelakukan se1eksi

untuk mendapatkan Rhizobiarns yang toleran t e h d a p tanah masam dan kandungan

Aldd tinggi. Penelitian mengenai simbiosis Rhizobium dm tanaman sengon sudah banyak dilakukan di Indonesia (Danimihardja et af., 1988; Agustiyani, 1 99 1 ; K m n o dan Prana, 1994; Wasis, 1996; Kmono, 2 0 ) , namun belurn banyak

dilaporkan penelitian yang memfokuskan mengenai penggunaan Rhizubium yang

toleran terhadq tanah masam dan dapat bersimbiosis dengan baik dengan tanaman

sengon.

Fosfor

(P)

merupakan salah satu unsur hara makro esensiril untuk pertumbuhan tanaman dm merupakan salah satu faktor pembatas dalarn

pertumbuhan maman. Pada tanaman legum, unsur P diperlukan untuk

merangsang penambatan

Nz

melalui peningkatan jumlah bintil pada perakaran

sehingga dapat meningkatkan kandungan nitrogen dan pertumbuhan tanaman

(Subba Rao, 1994). Pada tanah masam P bemyawa membentuk AI-P, Fe-P dm

occlude&P yang sukar larut. Hal ini menyebabkan pupuk P yang dl'berikan menjadi kurang efisien, sehingga perlu diberikan dalam takaran yang tinggi.

Menurut Jones (1 982) tanman mernanfaatkan P h y a sebesar 10-30 persen dari

(23)

Kekurange fisienan penggunaan pupuk P ini &pat diatasi dengan berbagai

cam Salah satu di antamya dengm memanfaatkan balcteri pelarut

P.

Manfaat

bakteri pelarut P terhadap tanman telah lama dilaprkan (Gemsen, 1948).

Berbgai penelitian yang melibatkan bakteri pelarut P menunjukkan bahwa bakteri

pelarut P tertentu mempunyai kemarnpuan mendorong proses pelamtan P &lam

senyawa yang relatif sukar larut dengan cara rnengeluarkan asam organik dari

&lam selnya. Asarn organik ini akan mengkhelat Fe dan A1 yang biasanya

mengikat

P

sehingga kelanrtan P meningkat (Illmer et al., 1995). Di Indonesia

penelitian mengenai bakteri pelarut P sudah dilakukan untuk tanaman pertanian

seperti jagung (Buntan, 1W; Prihatini dan Komarhh, 1991), kacang tanah

(Gunarto, 2000), tebu (Premono, 1994), dan kmbakau (Setiawati, 1998). Belum

banyak laporan yang memfokuskan penelitian mengenai penggmaaa bakteri

pelarut P untuk kehutanan ternw.uk tanaman sengon.

Untuk mendapatkan bibit sengon yang berkualitas tinggi dapat dilakukan

dengan menginokuiasi Rhhubium dan bakteri pelarut P. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa berkteri Rhizobium mampu meningkatkan m b u h a n tanaman sengon (Garcia er a!., 1988; Daniiihardja et al., 1988; Ksrsono, 2000). Bakteri pelarut P dapat mehutkan senyawa P yang sangat diperlukan untuk

pembentukan bintil akar, Dengan demikian perlu dihkukan suatu penelitian untuk

mendapadran Rhizobium yang tahan terhadap tanah masam dan Aldd yang tinggi

sekaligus efektif dalam menambat nitrogen serta bakteri pelarut P yang

mempunytii kemarnpuan yang tinggi &lam melepaskan senyawa P yang k&at

(24)

Tuj uan

1. Mendapatkan isolat Rhizobium yang toleran rnasam, toleran terhadap Aldd yang tinggi, dan memiliki efektivitas yang tinggi &lam menambat nitrogen

pada tanah mineral masam.

2. Mendapatkan isolat bakteri p e l a t

P

yang efektif dalam meningkatkan

ketmdiaan P dan serapan P tanaman sengon pada tanah mineral masam.

3. Mernpelajari pengaruh inokulasi isolat Rhizobium dan bakteri pelarut

P

secara

tun& serta koinokulasi antara M m y a terhadap efektivitas penambatan

Nz,

serapsrn P oleh tanaman, dm perturnbuhan bibit sengon pada tanah mineral masam baik di rumah h a maupun di Irrpang.

Hipotah

Inokulasi isolat RhiZobim dan bakteri p e k t P secara tun& serta koinokulasi antara keduanya pada tanah mineral rnasam &pat meningkatkan

penambatan

Nz,

serapan P oleh maman, dan %at mem- perhunbuhan

(25)

TINJAUAN PUSTAKA

Tanab Masam dan Permasahbaanya

Kemasaman tanah yang tinggi m e r u m suatu rnasalah utama yang sering

diternui pada tanah-tanah di wilayah M l i m tmpika basah. Tanah ymg

digolongkan ke dalam tanah masam adalah tanah yang nilai pHnya k m g dari 5.5

(Nyakpa et al., 1988; Hardjowigeno, 1992; Tan, 1998). Menurut Pusat Penelitian

Tanah dan Agroklimat (2000) yang tergolong pada h a h masam tersebut d q a t

termasuk ordo Inceptisol, Ultisol, Entisol, Oxisol dan SNosol.

Inceptisol merupakan tanah ymg belum matang dengan perkernbangan

profil yang lebih lemah dibanding dengan tanah matang dm masih banyak

menyerupai sifat bahan induknya (Hardjowigeno, 1993). Menurut S u b o et a!.

(2000), Inceptisol mempunyai &si tanah yang masam sampai netral. Kandungan

bahan organik, kandungan P-potensial dan K-potensid bervariasi dari rendah

sampai sedang. Jumlah basa-basa dapat tukar, kejenuhan basa dan kapasitas tukar

kation bervsriasi dmi rendah sampai tinggi. Potensi kesuburan alami lnceptisol

krkisar dari rend& sampai tinggi.

Ultisol b l a h tanah dengan horison argilik, bersifat masam dengan

kejenuhan basa (jumlah kation), pada kedalaman 180 cm, kurang dari 35% dan

umumnya berkembang dmi bahan induk tua. Di Indonesia banyak ditemukan di

d a e d dengan bahan induk batuan liat (Hardjowigeno, 1993). Ultisol mempunyai

reaksi tanah sangat masam sampai rnasam. Kandungan P-potmsial dm

K-

poknsial serta kandungan bahan organik rendah. Jumlah basa-basa dapt tukar,

kejenuhm basa dan kapasitas tukar kation rendah. Potensi k e s u b m alami Ultisol

(26)

Entisol merupakan tanah mineral yang masih b u r muda mu baru

b e r k a b & tanah baru dien@kan atau masih & i t mengalmi p d a p b (Hrlrdjowigmo, 1993). Menurut Subagyo et al. (2000) reaksi tanah pada Entisol bervariasi dari masam sampai agak masam, jumlah basa basa dapat idm, w i t a s

tukar kation dan kejenuhan basa sebqian tergolong rendah dm sebagian d a n g

sampai tinggi. Potensi kesuburan alami Entisol bervariasi dari rendah sampai

tinggi.

Oxisol adalah tanah-tanah yang sudah mengalami pelapukan yang sangat

lanjut, mempunyai kandungan oksida-oksida Fe dan A1 relatif tinggi, kandungan

mineral mudah lapuk rendah dan k m d u n p liat tinggi tetapi tidak aktif sehingga

kapasitas tukar kation rendah (kumng dari 16 cmol(+).kg-' liat) (Hardjow igeno,

1993). Oxisol mernpunyai reaksi tanah yang sangat masam sampai masam, jurnlah

basa-&a dapat tukar, kandungan P dan K-potensial kejenuhan basa, dan kapasitas

hrkar k d o n sangat rendah. Potensi k e s u b m almi Oxisol sangat rendah sampai

rendah (Subagyo et al., 2000).

Spodosol rnerupdm tanah-tanah di mana di horizon bawah terjadi

penimbunan Fe dm Al-oksida dan humus (horizon spodik) sedangkan di lapisan

atas tenlapat horizon eluviasi yang berwarna pucat (Hardjowigeno, 1993).

Spodosol mempunyai reaksi tanah yang sangat masam, kmdungan organik, kmdungan P dan K-potensial sangat rendah, Jumlah basa-basa dapat

tukar,

kejenuhan dan kapasim tukar kation sangat rendah. Potensi kesuburan ahmi

Spodosol sangat rend& (Subsrgyo et al., 2000).

Menurut Sanchez (1992) dan Tan (1998) masalah y a w dhada~i

pads tanah masam adalah tingginya kandungan Al drln Mn yang Itrut d W t

(27)

ini akan rnenyebabkan P rnenjadi terikat dan kersediaannya rnenjadi berkurang

untuk tamman. Di samping itu juga terjadi kahat unsur ham N,

K,

Ca,

Mg

dan Mo.

Unsur

M o

sangat diperlukan oieh tanaman legum untuk pemkntukan bintil akar,

sehingga bila ketediaannya rendah akan mengharnbt terjadinya proses

penambatan nitrogen. Menurut Bohn et al. (1 985) p d tanah masam dengan pH kurang dari 5.0 bentuk Al yang dominan addah A?+.

Flis et nl. (1993) menyatakan bahwa pertumbuhan dan pembintilan akar

dari kberapa tanaman legum dipengaruhi oleh A1 yang tenlapat @a tanah.

Secara langsung Al akan mempengamhi pertumbuhan dan survival serta jumlah

rhizobia di dalam tanah, ymg pada akhimya akan mempengtlruhi pembentukan

b i i l .

Menurut Anas (1989) kisaran pH optimal untuk bakteri bintil akar sedikit di

bawah netral hingga agak basa. Pada pH 5.0 beberapa strain bintil akar mas&

&pat hidup. Pada pH yang rendah masalah-masalah yang Mubungan dengan

pernbentukan bintil akar merupakan masalah yang rurnit, karena terdapat tiga

madah yang saling berkaitan dan perlu dipedmhn yaitu: (1) faktot-f&or di

dalam tanah yang dipengaruhi oleh pH yang langsung berpengaruh pada strain

bakteri bintil akar sebagai mikrosimbion, (2) kkbr-f8ktor di dalam tanah ymg

dipengaruhi pH yang langsung berpengaruh pada tanaman dan (3) hktor-faktor

&lam tanah ymg dipenganrhi pH yang mempengaruhi proses mfeksi hktmi bintil

akar pada akar tanaman dan interaksi antma bakkri bintil akar dengan tanaman

(28)

Taaaman Sengon

Sengon (Paraserionfks fakataria (L) Nielsen) yang &ulu dikenal

dengan nama Albizia fakataria

(L.)

Fosberg menlpakan yang termasuk

ke dalarn suku Mimosaf.~ole. Tanaman ini merupakan tanaman asli Indonesia yang

berasaI dari kepulauan Maluku dm Irian Jaya, clan pertama kali dibawa ke kebun

Raya Bogor pada bhun 1871, kemudian disebarluaskan ke seluruh nusantara

(Suharti ei al., 199 1).

Pohon hi pernah dmyatakan sebagai pohon ajaib (miracle tree) karma sebagai pohon-pohonm dapat turnbuh dengan cepat. Bila ditanm pada tanah yang

subur dan iklim yang sesuai tingginya dapt mencapai 7 m pada umur 1 tahun, 18

rn pada umur 3 tahun dan 30 m pada umur 9-10 tahun. Tinggi maksimurn sekitar

45 m. Dsllam kondisi optimum pertambahan diameter lingkaran batang setmar 5-7

cm per tahun (Satjapraja dan Las, 1989).

Tanaman sengon dapat turnbuh baik daemh yang W i m lembab dan

panas sehingga sangat sesmi untuk daerah tropis basah yang subur. Pada kondisi

agroklimat yang demikian, tangunan ini dapat tumbuh dengan baik dan subur

sehingga pengembangannya sebagai salah satu tanaman hutan tanaman industri

(HTI) akan menguntungkm (Deparkmm Kehutanan, 1990). Pada daerah yang

kurang subur dm pada daerah dengan ikiim yang agak kering, tanaman sengon

juga &pat tumbuh, akan tetapi m b u h a n n y a ti& s e w dan sesubur seperti yang diharapkan. Dalam keadaan demikian diperlukan pemupukan dan peny iramm

untuk mendapatkan pertumbuhan yang baik (Fmjadinata dan Masano, 199 1).

Sengon dapat tumbuh pada sebagii besar jenis tanah kecuali Vertisol,

(29)

(30)

untuk membuat peti, clapat digunakan untuk bhan bangunan rumah, serta sebagai

Wan baku kertas,

anak

korek api dan tusuk gigi; (3) dam sengon dapat digunakan

sehgai makanm temak dan sebagai pupuk hijau.

Menurut Departemen Kehutman (1990) di propinsi Jawa Barat, kabupaten

Sukabumi dan kabupaten Bogor merupakan tempat pertanaman sengon yang terluas. Di propinsi Jawa Tengah, kslbupaten Wonosobo merupakan tempat

pertanaman sengon yang terluas, sedangkan di propinsi Jawa Timur, tempat

pertanaman sengon yang terluas addah kabupaten Kediri.

Di pulau Jawa sengon terkenal se@i tanaman hutan rakyat. Banyaknya

masyarakat menanam mgon berkaitan dengan meningkatnya prmmtaan dari

sektor industri dan juga dimotivasi oleh besarnya keuntungan yang

aksn

diproleh.

Seeam ekonomis kayu sengon rnemang memberikan harapan yang besar. Dengan

umur tebang yang berkisar antm 5-6 tahun, tanaman sengon telah berdiameter

antara 20-30 cm atau k o l u m e 0.5 rn3 (Ahosuseno, 1994). Menurut Suryawan

et al. (2000) hslrga kayu sengon di pasaran bebas dapat mencapai Rp 120 000

sampai Rp 130 000 per m3 untuk diameter kayu yang lebh hsar dari 10 cm,

sedangkan hsrrga kayu dengan diameter lebih kecil dari 10 cm harganya seksar Rp

80 000. Dengan perhitungan tersebut apabila dalarn 1 ha terdapat 1485 b m g

mgon dengan jarak tanam 3x2

m

maka petani sengon mampu meraih keunmgan

seksar Rp 4.2-5.5 juta per ha.

Rkitobium

Famili Rhizobiaceae memiliki 5 genus yaitu Rhizobium, Bra&rhizobium,

Mesorhizobium, Simrhizobium dan Azorhizobium yang diklasifrkasikan

(31)

mempakan bakteri yang mempunyai pertumbuhan cepat Vast growing) yang

menghasilkan reaksi asam dalam media agar manitol eksfmk khamir (YEMA)

yang mengandung biru bromtimol (BTB). Koloni Rhizobium pada media agar manitoi ekstrak khamir behntuk bundar dan cembung, tepian licin, konsistensi

lengket dan berlendir setengah ternbus cahaya, &pat mencapai diameter koloni 2 4

mm dengan masa inkubasi 3-5 hari. Rkizobium mempunyai morfologi sel berbentuk batang berukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 pm, penataan sel dapat tmggal atau

berpasangan, mampu bergerak den@ flagela polar atau sub polar, bersifat gram

negatif, tidak berspora. Sel bakteri tersebut mengandung butiran poli bhidroksi

butirat yang berfungsi sebagai cadzingan makanan untuk sel. Bakteri ini hidup

secara aerobik dan heterotropik dengan memmfaatkan bebempa mawn karbohidrat seperti manitol, glukosa, d m fiuktosa sebagai sumber karbon.

(Alexander, 1978; Subba Rao, 1994; Somasegaran clan Hoben, 1994).

Simbiosi Tanaman Sengon dengan RRbbiwn

Rhizobium dam membentuk suatu sirnbiosis yang saling menguntungkan

dengan tanaman legum. Kerjasama ini diwujudkan dengan pemhtukan bintil

akar pada tanaman hang. Rhizobiurn dapat menembus bulu-bulu akar yang

terdapat pada lapisan tanah permukaan dengan aerasi yang baik.

Di

d a r n bintil

akar, Rhizobium dapat menambat nitrogen dari udara tanah dan mengubahnya rnenjadi suatu senyawa yang dibuhrhkan oleh tanman, sdangkan untuk kegiatan

bakteri senyawa karbon diperoleh dari tanaman inang (Paul dan Clark, 1989;

Subba Rao, 1994). Menurut Jensen et d. (1995) pembentukan binti1 akar ini

(32)

di antaranya yaitu asam indolasetat

(IAA)

yang berperan penting dalam

perhrmbuhan dan perkernbangan b i i l .

Menurut Turk dan Keyser (1W2) tanaman sengon dapat bersimbiosis

dengan genus Ririzobium maupun Bm&rhizobium. Hasil penelitian Mansur (2000) meny impulkan bahwa genus Bradyrhizobiurn yang bersimbiosis dengan

tanaman sengon d i k l a s i f b s i i ke &lam jenis Bmdyrhizobium japnicum dan B.

elkunii. Menunrt Binkley dan Giardina (1 997) genus Rhizobium yang bersimbiosis dengan tmamrm sengon termasuk ke dalam jenis Rhizobium sp.

Proses pembentukan bintil akar menurut

Moat

dm Foster (1995); Graham

(1998)

dan

Madigan el d (2000) d a p t melalui tahapan-tahapan sebagai berikut: (1) pemilihan pasangan tanaman yang tepat oleh bakteri bintil akar yang

dilanjutkan dengan pelekatan Mkfi pada bulu-bulu akar, (2) penyerbuan M

biintil akar ke &lam bulu-bulu akar melalui benang-benang infeksi, (3) pe jalanan

bakteri bintil menuju akar utama, (4) pembentukan strulaur baktmid dan

dimulainya penambatan nilrogen, (5) pembelahan sel tanaman terus menerus

sehingga terbentuk bintil akar.

Van Rhijn dan Vanderleyden (1 995) menyatakan bahwa pelekatan

Rhizobim pada bulu-bulu akar bgsmtung kepada k e t e p h senyawa

makromolekul yang dikeluarkrln oleh tanaman dengan plisakarida yang terdapat

pada permukaan sel Rhhobiarm. Ssllah satu senyawa p g diiiuarkan oleh

tanaman legum adalah lektin. Senyawa ini dapat meningkatkan pertumbuhan

bslktai di daerah perakamn tanaman.

Menurut Madigan et al. (2000) gen yang berperan dalam pembtukan

(33)

menginduksi terjadinya pembengkokan akar rambut dan pembelahan sel tanaman

adalah gen md ABC yang disebut juga sebagai f h r Nods.

Di dalam akar bakteri akan m e m h t u k suatu s t m h r ymg menggembung serta clapat mengikat nitrogen dari u hyang dikenal dengan nma bakkroid.

D

i

dalam bintil yang aktif menambat nitrogen, kehadiran W r o i d ini ditunjukkan

oleh warna kemerah-merahan karma adanya leghemoglobin yang tdcumulasi

pada sel-sel bitil akar (Alexander, 1978; Subba Rm, 1 994; Graham, 1998).

Di dalarn skuktur b d d m i d &&pat enzim nitrogenase y m g merupakan

kunci utama dalarn reaksi penambatan nitrogen. Enzirn tersebut dikenal juga

dengan nama kompleks nitrogen= yaitu surltu enzim yang terdiri dari mtai

polipeptida dan tersusun dari dua kornponen utama: (1) komponen dinitmgenase yang mempunyai rantai Fe-Mo-polipptida dengan berat molekul sebesm 200.000

dan (2) komponen dinitrogenase reduktase yang mempunyai rantai Fe-polipeptida

dengan h tmolekul sebesar 60.000 (Salisbury dan Ross, 1995; Subba Rao, 1994;

Zuberer, 1998; Madigan et al., 2000). Menurut McCardell et d. (1993) dan

Postgate (1998) gen yang terliht dalm proses penambatan nitrogen disebut

dengan gen n$ Gen nif A dan nif

L

mengontrol semm gen nif yang lainnya.

Protein F a M o m e r u m kumpulm dari gen nif

K

dm nif D, sedangkan kofaktor

Fe-Mo yang dibutuhkan untuk mengaktivasi protein Fe-Mo mmpakan kumpulan

dari gen nif$ V,

N

dan E. Protein Fe dibentuk oleh gen nrfH.

Pada reduksi

N2

oleh enzim nitrogenase diperlukan ikatan berenergi tinggi

(ATP) yang dihasilkan melalui fosforilasi oksidatif. Energi ymg diperlukan untuk

mereduksi N2 menjadi NH3 setam dengan 12 ATP untuk setiap molekul

N2.

Agar

kebutuhan energi yang tinggi dapat dipenuhi maka bakteroid meiakukan respirasi

(34)

bebas. Sehubungan dengan itu diperlub protein yang mengatur kadar oksigen

sehingga ti& rnernbahayakan nitmgenase, tugas ini dilaksanakan oleh

leghemoglobin. Hasil reduksi

N2

adalah

N&

yang kemudian akan tergabung

m e m h t u k asam glutamat, glutamin, asam asptat dan dain

(Subba

Rm, 11994;

Postgate, 1998). Hasil simbiosis asam amino hi kemudian ditransportasikan ke

bagian tamman melalui jaringan xilem sehingga dapt dipergunakm oleh tamman

inang (Killham dan Foster, 1995).

Kemampuan bakteri bintil akar menyusup ke dalarn akar rambut disebut

infektivitas. Infektivitsls bakteri ditentukan oleh kemampuan bersaing hizobia

dengan bakteri bintil akar alami. Kemmpuan Wompetisi dari Rhizobim

terhdap bakteri bintil akar alami sangat penting dalam memperebutkan tempat

pada rizosfer dan akar rambut. Semakm tinggi kemampuan kompetisi akan makin

besar proporsi bintil akar yang dibentuknya (Danso et ul., 1992). Menurut

Palaniapp et

d.

( 1997) untuk rnendapkm penguasaan (okupansi) wilayah bintil

akar oleh rhizobia yang diinokulasii lebih dari 50% diperlukan aplikasi rhiibia

minimal 1 OOO kali lebih banyak dari populmi fhizobia alarni.

Kemampuan bakteri bintit akar d a b menambat

N2

dalam simbiosis

dengan tanaman inang disebut efektivitas. Strain Rhizobiwn yang memiliki

efektivitas tinggi &pat menyumbang

N

pada tanaman inangnya &lam jumlah

ymg besar. Fkda tanaman sengon &tar 40 sam@ 80% nitrogen yang d b b a t

digunakan untuk memenuhi kebutuhan N tanaman (Binkley dan Gidina, 1997).

Hasibbasil Peaelitian RhbbJum pada Tanaman Sengon

Hasil penelitim Sukirnan et al. (1998) pada media pasir steril selama 4

(35)

meningkatkan bobot kering bintil

stkar

dan bobot kering tanaman d i b d i g k a n

dengan perlakuan kontrol tanpa inokulasi dm tanpa pupuk

N.

Bobot kering tanaman meningkat dari 0.13 pada perlakuan kontrol menjadi 0.44 g pada

perhkmn inokulasi dengan isu1at BF 3.1, sedangkm bobot kering bintil

meningkat menjadi 0.32 g pada inokulasi dengan isolat

JF

2 -2.

Agustiyani (1991) melaporkan bahwa inokulasi Rhizobium pada tanah

masam dapat meningkatkan tinggi tanaman dan b o b t kering tanaman sengon.

Terjadi peningkatan tin@ dan bobot kering tanarnan dibanding plakuan konml

berturut-brturut sebesar 51 dan 137% akibat inokulasi dengan biak Bio205R.

Selanjulnya hasil penelitian Karsono (2000) menunjukkan bahwa inokulasi

Rhizobium pa& tanaman sengon dapat meningkatkan jumlah clan bobot kering bintil akar sda bobot kering tamman. Bobot kering tamnm meningkat dari 2.06

g pada perlakuan kontrol menjadi 3.3 1 g.pot-' p d a inokulasi dengan Biak No.2-

PF, sedangkan pda koniml dengan pernberian N bobot kering yang dihasilkan

2.71 g.pf'.

Garcia et al. (1988) melaporkan bahwa inokulasi dengan Rhizobium dapat rneningkatkan b o b t kering bintil akar serta meningkatkan pertumbuhm tanaman

smgon. Terjadi peningkatan bobot kering tanarnan s e b 3-12 1% bila d i h d i n g

dengan perlakuan kontrol tanpa N tanpa inokulasi. Selanjutnya dilaporkan bahwa

penggunaan pup& N yang dikombinasikan dengan inokulasi Rhizobium

menyebabkan tertekannya pembentukan bitil akar. Hasil penelitian Wasis (1 996)

menunjukkan bahwa inokulasi dengan Rhizobiran &pat menin- jumlah dan

b o b t bintil akar serta meningkatkan perhrmbuhan tanaman sengon. Terjadi

peningkatan bobot kering tanaman dan indeks mutu bibit bertumt-tumt sebesar 26

(36)

(1 997) melaporkan bahwa terjadi penhgkatan bobot kering tanaman sengon dari

0.18 g pala perhkuan kontrol menjadi 0.56 g pada perlakuan inokuiasi dengan

Rhizobiurn.

Dela Cruz et al. (1988) m e l a p o h bahwa inokulasi dengan Rhi~obim

dapat meningkatkan tinggi dm diameter batang tanaman sengon, di rnana te jadi

peningkatm bertunrt-turut sebesar 50 dan 62% dibanding perlakuan kontrol tanpa

inokulasi. Narnun peningkatan tinggi dan diameter batang berturut-turut m e n q a i

600 dan 323% bila tanaman sengon diinokulasi dengan Rhizobium dan mikorh. Hasil yang m a didapatkan oleh Suhardi et al. (1997), di rnana koinokulasi antara

Rhizobium dan mikon'za menghasilkan tin& dm bobot kering tanaman sengon

yang lebih b w dibanding bila diinokulasi dengan Rhizubium saja.

Hasil penelitian Danimihardja et al. (1988) pada tanman sengon di lapang

setelah diinokulasi pada persernaian menunjukkan bahwa pada umur 13 bulan

setelah tanam dapat meningkatkan tinggi dan diameter batang tanaman dl'banding

perlakm konml. Terjdi peningkatan tinggi tanaman sebesar 22% dan diameter

bamg s&sar 53%.

Pengamb Faktor-faktor Lingknngan

Sifat-sifat tanah seperti suhu, kelembaban, kernasaman tanah, unsur-unsur

dan senyawa k i i a tertentu di dalm tanah pada urnumnya mempengaruhi

Rhizobium. Selain itu rltizobia mempunyai musuh dmi yaitu rhizobiofag dan

.

bakteri yang mempakan parasit terhadap Rkuobium (Giller dm Wilson, 1991).

Menurut Subba R.ao (1994) kisaran suhu yang optimal untuk pembentukm

jaringan bakteroid di &lam bintil akar adalah 20-30 "C, di bawah suhu 10 "C dan

(37)

Kisaran pH tanah yang sesuai &ah d k i t netral sampai agak alkali, pada

pH tanah 5.0 hanya sebagian rhizobia ymg hidup. Kernasaman tanah kqmgaruh

tehadap perkembangan bakteri bintil a h , tanaman inang dan pembentukan bitil

akar (Graham, 1 998). Kernmaman

tanah

menyebabkan meningkatnya konsentrasi

ion H

,

Al,

Mn

dan Fe, k u m g krsedianya unsur Ca, Mo dm P serh menjdi fhklor p e m h pa& pertumbuhan, kolonimi dm survival b&mi bid1 akar (Giller dan

Wilson, 1991). Jika konsentrasi ~ 1 ~ ' tinggi maka sei bakteri rhizobia dapat diikat

oleh A1 sehingga mengakibatkan pergemkm rhizobia h h m b a t yang memperkecil

kemampuan infeksi dm pembentukan bintil akar (Flis et al., 1993).

Gunarto (1991) menyatakan bahwa banyak rhiwbirr sensitif tehsrlap

kernasaman, namun yang mampu memproduksi ehpolisakarida dapat

menginduksi pembentukan bintil h r pa& tanah masam. ~ r k i z u b i t i m yang

mampu menghasilkan banyak eksopolisakarida dam bertahan hidup pada pH 4.0

dan 4.5. Menurut Cunningham dan Munns (1984) produksi eksoplisakan'da

mempakan suatu strategi untuk menetralisir kondisi lingkungan yang masam dan

efek meracun dari aluminium.

Menurut Reddell (1 993) dan Bmckwell et a/. (1 995) air mempengaruhi gerakan rhizobia di dalm tanah, kecepatan menginfeksi bulu a h , pertumbuhan

dan efektivitas bintil akar. Penambatan

N2

yang optimum tejadi pada kapasitas

lapang. K e k u m p air menyebabkan terganggunya pembentukan bintil akar,

s&gkm kelebihan air menyebabkan menurunnya suplai oksigen ke bintil akar.

Bakteri Pelarut Fmfat

Umumnya di dalm tanah ditemukan mikroba p e h t P anorganik sekitm

(38)

yang terdiri dari b a k r i dan fungi (Moersidi, 1992). Bakkri yang sering dilaporkan &pat melanttkan P adalah smggota dari genus Pseruhmonas, Bacillus,

Mycobacterium, Micrococcars, Flavobmteriwn

,

Bacterium, Citrobacter dan

Entembacter (Alexander, 1978; Buntan, 1992; Subba Rao, 1994), sedangkm dari

jenis fungi dilaporkan beberapa AspergiIItu sp, PeniciZlium sp, Sclerofim dm

Fusarium dapat melmtkan Al-P dm Fe-P (Alexander, 1978; Premono, 1994;

Illmer d al., 1 995).

Unsur

P

relatif ti& mudah tercuci seperti unsur N, -pi karena pengaruh

lingkungan maka statusnya dapat berubah dari P yang tersedia bagi tanaman

menjadi kurang tersedia yaitu d a m bentuk Ca-P, Al-P, Fe-P, atau occlded-P

(Nyakpa er al., 1988). Sebagai jasad hidup rnikroba melakukan fungsi metabolisme. Dalam proses metabolisme ini stkan dihasilkan senyawa metablit

sekunder berupa asam-asam organik seperti sitrat, mait, oksalat, suksinat,

glukonat dan glikolat (Alexander, 1978; Subba Rao, 1994; Illmer et d , 1995;

Beauchamp dan

Hume,

1997). Asam- asam organik ini dapt melepaskan ikatan P

dari kompleks jempn sehingga &pat dipergunslkan maman. K m m p u m

mikroba pelarut

P

sangat kragam tergantung dari jenis dm daya adaptasi terh-

lingkungan h n y a .

Asam organik mampu meningkatkan ketersediaan

P

di dalam tanah melalui

bebrapa mekanisme, di antmtnya sdalah: (1) anion organ& bersaing dengan

ortofosfat pada prmukaan tapak jeraprul koloid yang bermuatan positif (Nagmjah

et al., 1970 dalum Premono, 1994); (2) pelepasan ortofosfat dari &&tan logam-P melalui pembentukan kompleks logam organik (Beauchamp dan Hume, 1 997); (3)

(39)

1 999). Secara sederhana mekanisme pelarutan P tembut dapat digambarkan

/OH / OH

Al

-

OH + Asam organik ---> Al

-

OH

+

HzPOi

\ I-hPO4 \ Asam organik

Penelitian Buntan (1 992) memperlihatkan bahwa bakteri pelarut P

(Pseudomo~s pufida dan Enterobacfer gergoviae) mampu meningkatkan

kelamtan P, serapan P d m pertumbuhan tanaman jagung pada Ultisol. Inokulasi

dengan

P.

putida dan E. gergoviue meningkatkan bobot kering tanaman jagung

berturut-tumt sebesar 65% dan 293'0. Pada tanaman tebu penggunaan bakteri

pelarut

P

(P. Jwrecens, P. pu~ida) dapat meningkatkan bobot kering tanaman

sebesar 5-40"! dan meningkatkan efisiensi pggunaan pupuk P asal TSP

sebanyak 60- 1 3 5% (Premono, 1 994). Penelitian Setiawati (1 998) pada tanaman

tembakau, dengan menginokulasikan bakteri pelarut P dapat meningkatkan serapan

P clan baht kering tanaman.

Pal (1998) melaporkan bahwa bakteri pelarut P (BaciZlus sp.) pada tanah

yang dipupuk dengan batuan fosfat dapat meningkatkan ketersediaan P, jumlah dm

b b o t kering b i l akar serta hasil biji tanman pada bekrapa tanaman yang

toleran masam Cjagung, bayam dan kacang panjang). Menurut Dubey (1997)

inokulasi dengan

P.

srriata dengan periambahan superfosfat maupun batuan fosfat

dapat meningkadran pemkntukan bintil dan serapan N pada tanaman kedelai dan

bakteri ini dapat dikokulturkan dengan Bradyrkizobium japonicum tanpa efek yang

merugikan.

Beberap peneliti mengemukakan bahwa efekti fnya bakteri pelarut

P

tidak

(40)

disebabkan karena kemampuamya dalam menghasilkan zat pengatur tumbuh

seperti

IAA

( M a d dan Frankenberger, 1993; Srinivslssln et ai., 1996; Patten dan

Click, 1996).

Pernoan

P

dalnm Tanimao

Fosfor disemp tanaman dari larutan tanah terutama dalam bentuk ion

ortofosfat

(&mi

dan ~ ~ 0 4 ~ ~ ) dimma jumlah dari masing-masing bentuk

tergantung dari pH larutan tanah. Pada pH 7.2 jumlah antara H2P04 dan HPOZ-

relatif sama, di bawah pH tersebut HZP& merupakan bentuk yang dominan,

sedangkan di atas pH 7.2 h t u k ~ ~ 0 4 ' - yang dominan, HPO:~ lebih larnbat

diserap tanaman dibanding HzPOi Wvlin ei al., 1 999).

Salisbury dan Ross (1995) mengemukakan bahwa

P

sangat berpengamh

terhsadap perkembangan dan pertumbuhan tanman, karma P merupakan bagian

esensial dari banyak gula fosfat pada nukleotida, seperti DNA dan RNA, serta

hagian dari fosfolipid pada membran.

Fosfor berperan penting &lam penimbunan dan pelepasm energi. Energi

yang didapatkan dari fotosinmis dan metablisme karbohidrat ditumpuk dalm

senyawa fosfat untuk digunakan dalam pertumbuhan dan proses reproduksi.

Fosfor diinkorporasikm &lam hntuk ATP yang rnmpdm p&et energi umum

bagi semua sel hidup (Willet et al., t 998; Havlm el al., 19W).

Dari sejum1ah P total yang terdapat dalam tanaman sebagian besar tmdapat

dalm bentuk persenyawam organik yaitu sewfitin, fosfolipid, nukleoprotein

dan sebagai koenzim tertentu ymg menjsrdi pmmtara di dalam proses metabolisme

(Jones, 1982; Havlin et al., 19W). Hidrolisis fitin secara enzimatik s e m

(41)

sedang tumbuh. Fosfolipid yang merupakan cadangan dalarn biji diperlukan untuk

pertumbuhan selanjutnya (Willet et al., 1998).

Soepardi (1983) mengemukakan peranan

P

antara lain penting untuk

pertumbuhan sel, pemkntukan akar halus dan m b u t akar, memperkuat jerarni

agar tanaman tidak mudah rebah, mernprbaiki kualitas tanaman, pembentukan

bunga, buah dan biji serta rnemperkwt daya tahan tanaman t e d d q penyakit

Interaksi Rhbbium, Bakteri Pelarut Fosfat dan Tanaman

Keberhasi lm inokulasi Rhkob ium pstda tanaman iegurn sangat bergantung

pada kondisi hrva dari lingkungmya terutama fosfor. Fosfor sangat diperlukan

untuk perkembangan tanaman dan pembentukztn bintil akar. Untuk meningkatkan

keberhsilan inokulasi seringkali ditambahkan pupuk P dan atau menginokulasi

dengan mikroba yrulg menguntungbn seperti jamur mikorila vesikuhr arbuskular

dan pelmt fosfat (Danso et al., 1992).

Proses penambatan Nz oleh tanaman legurn yang r n e l i m Rkizobium

dan bakteri p e l a t P dilaporkan berinteraksi seam sinergis. Inokulasi

Bredyrhizobium dan

P.

JIuorescem pads tanman kedelai mmpu meningkatkm

pembentukan binti1 akar (Nishijima et at., 1988). Hasil penelitian Dubey ( 2 997) menunjukkan koinokulasi antara P. sfriara dengm Brcsdyrhizobitun japonicum

tanpa ataupun dengan penambahan superfosfat dan baW fosfat meningkatkm

pembentukan bintil akar, kandungan

N

dan P, b o b t kering tanaman sda hasil biji

pada tanaman kedelai. Chebotar et al. (2001) melaporkan bahwa koinokulasi

anbra B. japonieum dan

P.

fluoresdem rneningkatkan pemhtukan bintil akar dan

(42)

(43)

BAHAN

DAN METODA

Tempt dan Waktu

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi Tanah, k p r k r n e n Tanah

Fakultas Pertanian IPB Bogor, Laboratorium Mikrobiologi Tanah Balai Penelitian

Bioteknologi dan Surnberdsya M e t & Pertanian Bogor, rumah k&ca Fetkultas

Pertanian IPB dan dilanjutkan dengan evaluasi lapangan di Kebun Percobaan

h p u s IPB Damaga Bogor. Penelitian dihkukan prtda November 2000 sampai

April 2003.

1. h b i RhizoBiwu dari biatil akar tanamaa sengon

Percobatin ini bertujuan untuk mengisolrlsi Rhizobimctn sekaligus mengkoleksinya dan menguji keautentihnya sebagai bakteri bhtil dm.

Binti1 akar diambil dari b e h p a pohon sengon yang tumbuh pada dua jenis tanah yaitu Uttisol dan Inceptisol. Pada Take1 2 @at dilihat lokasi tempat

pengambilan bintil a h . Pengumpulan isolat, pemurnian dan wtentikasi bakteri

bintil akar menggunaksln metode yang dijelasksm oleh Somasegatan dan Hoben

(1 994).

Isolasi bkteri bintil akar dilakukan secara langsung dari biti1 akar yring

telah dikurnpulkan. Permukaan bintil disterilkan dengan mencelupkan bintil akar

ke dalam larutan etanol 95% selama 10 detik, dan kemudian direndm &lam

larutan Hz% 5% selarna tiga menit. Setelah itu bintil dibilas dengan air steril

(44)