ISOLASI DAN POTENSI Rhizobium DARI BAHAN ASAL TANAH
GAMBUT PADA TANAMAN KACANG KEDELAI (Glycine max
(L). Merrill)
Usulan Penelitian
Diajukan Oleh: Luthfie Aziz 20140210053
Program Studi Agroteknologi
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA
Usulan Penelitian
ISOLASI DAN POTENSI RHIZOBIUM DARI BAHAN ASAL
TANAH GAMBUT PADA TANAMAN KACANG KEDELAI
(Glycine max (L). Merrill)
Yang Diajukan oleh: Luthfie Aziz 20140210053
Program Studi Agroteknologi Telah disetujui / disahkan oleh:
Pembimbing
Ir. Agung Astuti M.Si
NIK. 19620923199303133017 Tanggal………..
Mengetahui:
Ketua Program Studi Agroteknologi
I. PENDAHULUAN dilakukan untuk menurunkan derajat kemasaman tanah tersebut, anatara lain dengan pengapuran dan penggunaan pupuk-pupuk bereaksi alkalin (Suprapto, 1995).
Secara umum tanaman kedelai merupakan salah satu tanaman sumber protein nabati yang sangat penting dalam pola gizi masyarakat Indonesia. Bila ditinjau dari segi harga, kedelai merupakan sumber protein murah sehingga sebagian besar protein dapat terpenuhi dari hasil olahan kedelai. Dalam usaha mengurangi impor dan menuju swasembada kedelai, maka produksi tanaman ini perlu terus diupayakan. Usaha-usaha yang dapat dilakukan yaitu Intensifikasi, Ekstenfikiasi, Diversifikasi dan Rehabilitasi lahan (Suprapto, 1995).
Bakteri penambat N bebas seperti Rhizobium akan bersimbiosis dengan perakaran tanaman terutama tanaman leguminosa. Daerah perakaran kedelai berpotensi sebagai tempat untuk terjadinya simbiosis dengan Rhizobium. Hal ini akan menamah kadar N yang ada dalam tanah. Rhizobium saat berinteraksi dengan daerah perakaran memiliki kemampuan untuk membentuk bintil akar. Jenis dari Rhizobium
itu sendiri sangat beragam dan masing-masing jenis memiliki kemampuan yang berbeda dalam hal memfiksasi N dari udara bebas (Rachman,1996).
Tanah gambut di Indonesia menduduki areal yang cukup luas, yaitu lebih kurang 27 juta hektar. Kenyataan ini jelas merupakan potensi yang cukup besar untuk potensi perluasan areal pertanian. Meskipun lahan gambut cukup potensial untuk dijadikan lahan pertanian tetapi lahan ini mempunyai banyak kendala. Kendala-kendala tersebut diataranya adalah kemasaman tanah yang tinggi, drainase yang buruk, daya dukung tanah yang rendah, kesbuburan tanah yang rendah, intrusi garam dan adanya lapisan sulfat garam. Akibat kendala-kendala tersebut maka lahan gambut tidak dapat ditanami tanpa input teknologi, karena jarang tanaman dapat tumbuh baik pada tanah tersebut (Lopulisa, 1993).
B. Perumusan Masalah
Tanah gambut memiliki banyak kendala dalam penggunaannya untuk petanian. Kendala-kendala tersebut diantaranya reaksi tanah yang sangat masam dan kandungan hara tersedia rendah. Disamping itu, kadar bahan organik dalam tanah gambut sangat tinggi. Melihat kondisi seperti ini perlu adanya usaha untuk memperbaiki produktivitas tanah gambut yang murah dan aman bagi lingkungan. Alternatif yang dapat dilakukan adalah pemanfaatan mikrosombion yaitu dengan pemberian Rhizobium dan mikroorganisme lainnya untuk menambah atau mengatasi kurangnya unsur hara yang ada pada tanah gambut disamping pemberian pupuk.
1. Adakah bakteri Rhizobium yang terdapat pada tanah gambut yang baru pertama kali ditanami tanaman kacang kedelai (Glycine max (L.) Merril)? 2. Adakah perbedaan efektivitas dan infektivitas bakteri Rhizobium yang
berasal dari tanah gambut yang diambil dari beberapa lokasi?
C. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengisolasi bakteri Rhizobium dari bintil akar tanaman kacang kedelai yang ditanam pada tanah gambut.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanaman Kacang Kedelai
Kedelai merupakan tanaman yang berakar tunggang, di tanah yang gembur akar kedelai sampai kedalaman 150 cm, pada akarnya terdapat bintil-bintil akar yang merupakan koloni dari bakteri Rhizobium japonicum. Tanah yang mengandung bakteri Rhizobium, bintil akar mulai terbentuk sekitar 15-20 hari setelah tanam. Pada tanah yang belum pernah ditanami kedelai sebelumnya, tidak terdapat bakteri
Rhizobium di dalamnya sehingga bintil akar tidak terbentuk (Suprapto, 1995).
Bakteri dapat menghasilkan atau memberikan pada tanaman yang dihuninya berupa nodula-nodula yang bila keadaannya abnormal akan menghasilkan sedikit atau sama sekali tidak ada nitrogen. Selain itu, jika pada suatu tanah dihuni oleh berbagai spesies maka terbentuk nodula normal dimana dengan keadaan seperti ini fiksasi nitrogen berlangsung dengan baik. Dengan demikian, maka tercipta hubungan kerjasama antara bakteri dengan tanaman yang dihuninya (Islami dan Utomo, 1995).
Kedelai mengehendaki kondisi tanah yang lembab, tetapi tidak becek. Kondisi seperti ini dibutuhkan sejak benih ditanam hingga pengisian polong. Saat menjelang panen, tanah sebaiknya dalam kedaan kering. Kurangnya air pada masa pertumbuhan akan menyebabkan tanaman kerdil, bahkan dapat menyebabkan kematian apabila kekeringan telah melampaui batas toleransinya. Kekeringan pada masa pembungaan dan pengisian polong dapat menyebabkan kegagalan panen (Lakitan, 1996).
B. Tanah Gambut
Tanah gambut merupakan tanah yang terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan sehingga mempunyai kadar bahan organic yang sangat tinggi. Tanah ini berkembang terutama di daerah dalam kondisi aerob (tergenang). Kondisi ini menyebabkan proses penumpukan bahan organic (humifikasi) lebih cepat daripada proses mineralisasinya (Lopulisa, 1993).
Tanah gambut pada umunya mempunyai derajat kemasaman yang sangat tinggi sebagai akibat tingginya kandungan asam organic. Nilai pH tanah berkisar antara 3-5. Kadar Nitrogen sangat rendah dibandingkan dengan kadar Karbon (C), sehingga nilai ratio C/N menjadi sangat tinggi, yang menunjukkan sangat lambatnya proses pelapukan berlangsung (Lynch,1983).
Irreversible drying berkaitan dnegan kemampuan gambut dalam menyimpan, memegang dan melepas air. Gambut yang mengalami kekeringan hebat setelah reklamasi atau pembukaan lahan akan berkurang kemampuannya dalam memegang air. Sifat tanah gambut sangat beragam, namun karena bersifat spesifik maka tanah gambut berbeda dengan tanah mineral bahkan dengan tanah organic lainnya. Sifat dan ciri kimia tanah gambut yang utama adalah kemasaman tanah, ketersediaan hara tanah, kapasitas tukar kation, kadar asam organik, kadar pirit atau sulfur dan cara-cara pengelolaan hara dan pupuk dalam budidaya tanaman pertanian maupun tanaman perkebunan (Noor ,2001).
C. Pembentukan Bintil Akar dan Fiksasi Nitrogen
Bintil akar merupakan organ simbiosis yang mampu melakukan fiksasi N dari udara, sehingga tanaman mampu memenuhi sebagian besar kebutuhan nitrogen dari hasil fiksasi. Pada bagian tengah sel dari bintil akar yang mengandung bakteri akan terbentuk pigmen merah yang dinamakan leghaemoglobin. Fiksasi N terjadi di dekat pusat bintil akar, dalam interaksi ini sel Rhizobium akan berubah menjadi bakteroid sedangkan bagian tengah bintil akar akan terbentuk pigmen merah yang disebut leghaemoglobin (Suszkiw, 2001). Tanah-tanah yang terinokulasi memberikan peningkatan kandungan N yang lebih tinggi daripada tanah-tanah yang tidak terinokulasi dengan senyawa N, teristimewa jika tanaman legume tidak ditumbuhkan sebelumnya pada tanah-tanah yang dimaksud. Sifat dan kondisi tanah serta musim akan memperngaruhi terfiksasinya nitrogen (Sutedjo dkk, 1996).
Terbentuknya bintil akar melalui serangkain proses, pertama terjadi perubahan bentuk rambut akar atau melengkung yang disebabkan adanya respon terhadap hormone pertumbuhan IAA (Indole Acetic Acid) akibat distimulasi oleh bakteri atau respon terhadap hormone-hormon pertumbuhan lain dari kelompok etilen. Jika terjadi pembentukan benang-benang yang terinfeksi yang terjadi penyusupan sel-sel
Rhizobium dan sel-sel pada jaringan akar akan membentuk bintil akar. Pada interaksi ini, sel-sel Rhizobium akan berubah bentuk menjadi bakteroid. Di dalam bakteroid ini terjadi aktifitas enzim nitrogenase yang dibentuk oleh bakteroid yang berperan pada proses fiksasi N2 (Islami dan Utomo, 1995).
karbohidrat sebagai sumber energi untuk memfiksasi N. suatu spesies bakteri hanya dapat bersimbiosa dengan tanaman tertentu saja. Dengan demikian, satu jenis tanaman leguminosa hanya membutuhkan strain Rhizobium yang sesuai (Denarie, 2001).
D. Infektivitas dan Efektivitas Rhizobium
Isolat bakteri diuji efisiensinya dengan menumbuhkan pada pasir steril melalui inokulasi dengan larutan nutrient tanaman bebas nitrogen. Pada akhir periode masa tanam dikumpulkan data mengenai penampakan tanaman dalam hal warna dan kekuatan, jumlah bintil akar yang terbentuk pada sistem perakaran, berat kering dan kandungan nitrogen dari tanaman (Rao, 1994).
Inokulasi dianjurkan bagi lahan-lahan yang baru ditanami spesies pepolongan baru untuk pertama kalinya. Dalam hal ini biasanya diperoleh respon yang sangat nyata, tidak jarang diperoleh kenaikan bobot kering tanaman sebanyak 2 kali lipat atau lebih. Karena itu bakteri bintil akar di dalam inokulan selain harus sesuai dan efektif untuk inang bersangkutan, juga harus berdaya saing tinggi dan diberikan dalam jumlah cukup (Alexander, 1997).
Sifat Rhizobium adalah keefektifan strain atau kemampuan untuk membentuk bintil akar yang mempunyai potensi mengikat N udara. Tingkat keefektifan strain ini bervariasi dengan kultivar tanaman, tanah, dan iklim pertumbuhan, serta mampu berkompetisi dengan strain Rhizobium yang spesifik dan efektif. Di dalam tanah terutama pada lahan yang baru dibuka atau pada tanah-tanah masam menyebabkan kurangnya efektivitas dan jumlah Rhizobium di dalam tanah (Hanafiah,1994).
Spesies Rhizobium menginfeksi inang-inang spesifik, bebrapa dapat berkembang lebih cepat dari yang lainnya, dimana masalah kespesifikasian ini dapat diatasi seperti pada Phaseolus vulgaris dan R. leguminosarium. Bintil normal terbentuk tetapi fiksasi nitrogen tidak terjadi. Hal ini dapat bervariasi di dalam infektivitas dan efektivitas antara strain-strain (Anggraini, 2000).
E. Peranan Rhizobium perakarannya dan diketahui pula bahwa beberapa bentuk pohon tidak memiliki bintil sama sekali (Rao, 1994).
Simbiosis antara tanaman legume dengan bakteri Rhizobium ditandai dengan terbentuknya bintil akar yang mengandung sel Rhizobium. Di dalam akar legume,
Rhizobium secara kimia mampu mengikat nitrogen bebas dari atmosfer dan merubahnya menjadi ammonia (NH3) dimana produk tersebutlah yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman inang untuk pertumbuhannya, sedangkan Rhizobium
sendiri memperoleh karbohidrat dari tanaman inangnya (Anggraini, 2000).
Masing-masing legume dapat diinokulasi oleh jenis Rhizobium yang spesifik, misalnya Rhizobium japonicum hanya terdapat pada tanaman kedelai, sedangkan
Strain Rhizobia yang tidak efektif akan membentuk bintil akar yang tidak efektif juga, bintil akar yang tidak efektif umunya berukuran kecil, putih dan menyebar pada seluruh sistem perakaran. Sebaliknya, strain Rhizobium yang efektif akan membentuk bintil akar yang efektif pula. Strain ini hanya membentuk bebrapa bintil tetapi berukuran lebih besar, berwarna merah yang disebabkan oleh adanya pigmen-pigmen leghaemoglobin dan berbentuk pipih memanjang serta terletak dekat akar-akar utama (Labeda, 1992).
Peristiwa masuknya bakteri dari tanah ke dalam akar kacang kedelai sampai terjadi proses pembentukan bintil akar dan aktif mengikat nitrogen dari udara, dimulai dari masuknya bakteri ke dalam rambut akar yang masih muda dengan jalan mencari bagian-bagian yang lunak, terutama pada jaringan kulit luar yang telah rusak. Namun, ada kalanya bakteri dapat menembus jaringan kulit yang masih utuh, kemudian bakteri tadi menetap dan membentuk bintil akar (Suprapto, 1995).
F. Hipotesis
1. Adanya bakteri Rhizobium yang terdapat pada tanah gambut yang baru pertama kali ditanami tanaman kacang kedelai (Glycine max (L.) Merril). 2. Adanya perbedaan efektivitas dan infektivitas bakteri Rhizobium yang
III. TATA CARA PENELITIAN
A. Rencana Tempat dan Waktu
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Agrobioteknologi dan Green House Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Penelitian akan dilakukan pada bulan Oktober 2018 sampai Januari 2019.
B. Bahan dan Alat Penelitian
1. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu: tanah gambut yang diambil dari daerah Sambas Provinsi Kalimantan Barat, HgCl2, alkohol, etanol, Congo red
(25ppm), Brom Thymol Blue (25 ppm), benih kedelai, pasir steril, larutan hara, media Yeast Mannitol dengan komposisi K2HPO4 0,25 g, MgSO4 7H2O 0,1 g, agar 4,5 gr, Nacl 0,05 g, Mannitol 5 g, yeast ekstrak 0,25 g yang dilarutkan dalam 500 ml aquadest.
2. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tabung reaksi, colonicounter,
petridish, shaker, gelas ukur, Erlenmeyer, mikro pipet, besek pembibitan, penggaris, timbangan, jarum ose, ember plastik, dan baskom.
C. Metode Penelitian
Penelitian menggunakan metode percobaan di Green House dengan menggunakan metode Rancangan Acak Lengkap Non Faktorial yang menguji 10 tanah gambut yang diambil dari beberapa tempat termasuk 1 kontrol (ditambah isolat
Tabel 1. Seluruh Unit Percobaan
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu: 1. Pengambilan Sampel
Sampel tanah gambut diambil di beberapa lokasi di daerah Kabupaten Sambas Provinsi Kalimantan Barat yang memiliki ketinggian 26-100 m dpl. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan metoda komposit. Masing-masing titik diambil sebanyak 5 kg pada kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm kemudian dimasukkan ke dalam kantong plastik, diikat dan diberi label. Untuk mengisolasi Rhizobium dari tanah tersebut, maka tanah tersebut terlebih dahulu ditanami dengan tanaman leguminosa yang bersimbiosis dengan Rhizobium yang akan diisolasi. Pada umur tanaman 2 bulan, bintil akar tanaman legume tersebut diambil dan selanjutnya digunakan untuk isolasi Rhizobium.
Alat-alat yang terbuat dari logam dan kaca dicuci bersih, kemudian setelah dibungkus menggunakan kertas paying, seluruh alat disterilkan dalam autoklaf dengan temperature 121°C tekanan 1 atm selama 30 menit. Bahan-bahan untuk formulasi disterilkan menggunakan autoklaf dengan temperature 121°C tekanan 1 atm selama 30 menit.
3. Pembuatan medium YMA dan YMC
Media Yeast Mannitol Agar (YMA) digunakan untuk identifikasi isolat yang didapat dari tanah gambut yang ditanami Kedelai. Media Yeast Mannitol Cair (YMC) digunakan untuk perbanyakan isolat dan dijadikan sebagai inokulum untuk diaplikasikan ke tanaman kedelai yang ditanam pada medium pasir. Seluruh bahan YMA dan YMC dilarutkan dan dipanaskan hingga homogen, pH 6,5-7, medium harus steril.
4. Isolasi Mikroorganisme Rhizobium
Isolasi Rhizobium dilakukan di Laboratorium Agrobioteknologi. Isolasi
Rhizobium dari tanah gambut yang sebelumnya sudah ditanami Kedelai untuk pertama kalinya dilakukan dengan menggunakan metode streak (gores). Pertama, diambil bintil akar dari tanaman kedelai yang berukuran besar kemudian dilakukan sterilisasi bintil dengan cara membersihkan bintil akar dengan air mengalir kemudian direndam dengan alkohol 96% setelah itu direndam dengan HgCl2 sekitar 2-3 menit kemudian dibilas dengan air steril. Setelah itu, bintil akar dipecah dan diambil 1 ose kemudian digoreskan pada media Yeast Mannitol Agar (YMA) yang ditambahkan dengan 10 cc larutan 25 ppm Congo Red (larutkan 250 mg Congo Red ke dalam 100 ml air setelah itu diambil 10 ml larutan stock congo red tersebut dan larutkan dalam 1L YMA). Kemudian diamati apabila terbentuk koloni berwarna merah jambu berarti koloni tersebut adalah koloni Rhizobium, serta dengan menggunakan
Thymol Blue dilarutkan di dalam 100 ml etanol, setelah itu 5 ml larutan stock
BTB tersebut dilarutkan ke dalam 1L YMC), kemudian diamati perubahan warna pada bidang goresan, jika isolate tersebut berwarna biru maka termasuk golongan Rhizobium, sedangkan bila berwarna kuning, maka digolongkan pada golongan Bradyrhizobium.
5. Sterilisasi Pasir
Pasir sebanyak 40 kg dimasukkan ke dalam ember besar yang tidak berlubang kemudian disiram air sampai tergenang, lalu dituangkan HCl pekat dan dibiarkan selama 24 jam, kemudian pasir disterilkan dengan air sebagai pembilas dan diamkan pasir selama 3 hari.
6. Penyemaian
Dilakukan penyemaian benih tanaman kedelai pada media pasir yang telah disterilkan sampai tanaman berumur 7 hari.
7. Pembuatan Inokulum
Isolat-isolat yang diperoleh dari hasil isolasi diambil 1 ose kemudian diperbanyak pada media Yeast Mannitol Cair (YMC).
8. Penanaman dan Perawatan
9. Panen
Setelah tanaman berumur 2 bulan dilakukan pemanenan.
E. Variabel Pengamatan
Dalam penelitian ini, variabel pengamatan yang diamati untuk mengetahui tingkat infektivitas ialah jumlah bintil akar (dihitung seluruh bintil yang terbentuk) dan berat kering bintil akar (ditimbang dengan satuan gram setelah diovenkan pada suhu 70°C selama 24 jam). Sedangkan untuk mengetahui tingkat efektivitas, variable yang diamati ialah berat kering tajuk (ditimbang dengan satuan mg setelah dioven pada sushu 70°C selama 48 jam dan serapan N tanaman (mg/tanaman) dengan mengalikan berat kering tajuk dengan kadar N tanaman menggunakan metode Kjeldahl.
F. Analisis Data
G. Jadwal Kegiatan
No Kegiatan Oktober November Desember Januari
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Sampel TanahPengambilan
2 PenanamanKedelai
3 Sterilisasi Alat
4 PembuatanMedium
5 IdentifikasiIsolasi dan
6 Sterilisasi Pasir
7 Penyemaian
8 PembuatanInokulum
9 Penanaman danAplikasi
10 Penyiraman
11 Pemupukan
12 Pemanenan
DAFTAR PUSTAKA
Alexander, M. 1977. Introduction to Soil Microbiology. Jhon willey and Son Inc, New York.
Anggraini, T. 2000. Sifat-Sifat Kimia Tanah Gambut. Makalah Ilmiah. Pasca Sarjana USU, Medan.
Hardjowigeno, S. 1993. Ilmu Tanah. Medyatama Sarana Perkasa, Jakarta.
Islami, T., dan Utomo, W. H. 1995. Hubungan Air, Tanah, dan Tanaman. IKIP Semarang Press, Semarang.
Labeda, D. P. 1992. Isolation of Biotechnologycal Organism from Nature. Mcgraw Hill Publishing Company, New York.
Lakitan, B. 1996. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Press, Jakarta.
Lopulisa, C. 1993. Klasifikasi Gambut di Indonesia Menurut Soil Taxonomy dalam Upaya Meningkatkan Pemahaman Tentang Sifat dan Potensinya. Prosiding Seminar Gambut II HGI, Jakarta.
Lynch, J.M. 1983. Soil Biotechnology. Butler and Tanner Ltd, Frome and London. Noor, M. 2001. Pertanian Lahan Gambut. Kanisius, Jakarta.
Rachman, A. M. 1986. Pengaruh Inokulasi Rhizobium Japonicum frank, Pemupukan, Molibdouch, dan Kobalt terhadap Produksi dan Jumlah Bintil Akar Tanaman Kedelai pada Tanah Podsolik Plintik. Fakultas Pertanian UNSRI, Palembang.
Rao, N.S. 1994. Soil Microorganism and Plants Growth. Jhon willey and Sons Inc, New York.
Rianto, F., Suryadi., dan J. Gunawan. 1997. Penggunaan Lumpur Laut dan Bakteri Bintil Akar dalam Upaya Peningkatan Produksi Kedelai di Lahan Gambut. Prosiding Seminar Gambut III. HGI UISU, Medan.
Suprapto. 1995. Bertanam Kedelai. Penebar Swadaya, Jakarta.
Sutedjo, M., A. G. Kartasapoetra dan R. D. S. Sastroamodjo. 1996. Mikrobiologi Tanah. Rineka Cipta, Jakarta.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Lay out Penelitian
a. Lay out Penelitian pada Green House
G6 G2 G8
G3 K G9
G5 G7 G4
G1 G10 RGH
Keterangan:
G = Asal Tanah Gambut K = Kontrol
RGH = Asal Tanah Regosol Green House
1,2,3,dst= Lokasi Pengambilan Tanah Gambut
