FORMULASI BIOFERTILIZER BERBASIS BAGAS TEBU GUNA MENINGKATKAN PRODUK PERTANIAN SEKALIGUS MENEKAN
PENCEMARAN LINGKUNGAN
Titiek Yulianti, Djajadi, Nurul Hidayah, Roni Syahputra, Kristiana S.W. dan Supriadi Balai Penelitian Tanaman Pemanis dan Serat.
Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Perkebunan Jl. Raya Karangploso Km -4, Kotak Pos 199 Malang
EXECUTIVE SUMMARY
Eksploitasi lahan secara intensif selama bertahun-tahun menyebabkan tanah kekurangan hara, dan miskin bahan organik sehingga menurunkan aktivitas mikroorganisme. Bahkan penambahan pupuk anorganik untuk meningkatkan produktivitas lahan telah memberikan dampak negatif terhadap lingkungan. Pembuatan pupuk anorganik juga mahal sehingga harganya menjadi mahal dan seringkali ketersediaannya terbatas. Biofertilizer adalah pupuk organik yang mengandung mikroorganisme non simbiotik yang mampu memfikasi Nitrogen, menambang P (Fosfor), atau berfungsi sebagai dekomposer. Bofertilizer bersifat alami dan membantu mengembalikan keseimbangan hayati di dalam ekosistem tanah.
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh isolat-isolat bakteri yang efektif dalam memproduksi Nitrogen sehingga dapat digunakan sebagai bahan aktif biofertilizer. Penelitian dilaksanakan di laboratorium Penelitian Tanaman Pemanis dan Serat mulai Maret sampai September 2012. Kegiatan penelitian terdiri dari beberapa tahap, yaitu: (1) Eksplorasi; (2) Isolasi, pemurnian, dan Fermentasi; (3) Evaluasi N-yang terfiksasi
Eksplorasi dilakukan di beberapa lokasi pengembangan tebu di Jawa Timur dan pada tanaman tebu lokal/ pekarangan petani di Sulawesi Selatan. Hasil eksplorasi kemudian diisolasi dan dimurnikan. Tahap berikutnya adalah pengembangan bakteri dan menumbuhkan bakteri pada media bebas N untuk diukur tingkat kemampuannya dalam memfiksasi N. Dalam tahap ini perkembangan bakteri lebih lambat dari target, sehingga waktu yang diperlukan lebih lama. Selain itu ketersediaan bahan yang lambat juga mempengaruhi kecepatan dan ketepatan kerja.
Keterlambatan waktu pelaksanaan otomatis berpengaruh terhadap pengelolaan adminsitrasi.
Isolasi sampel tanah dan akar tanaman tebu hasil eksplorasi di beberapa lokasi pengembangan tebu komersial dan pertanaman tebu di pekarangan rakyat diperoleh sekitar 156 isolat Azospirillum, Azotobacter, bakteri pelarut P dan bakteri endofit lainnya.
Isolat-isolat yang memiliki kemampuan fiksasi N tinggi serta memiliki kompatibilitas tinggi dengan isolat lain dijadikan bahan aktif biofertilizer. Dengan demikian biofertilizer yang dihasilkan mengandung beberapa macam isolat bakteri. Ke depan isolat-isolat tersebut diformulasi sebagai biofertilizer dengan bagas sebagai karier sekaligus sumber energi bagi inokulan bakteri pemfikasi Nitrogen. Harapannya, biofertilizer ini mampu menyediakan Nitrogen bagi tanaman sehingga meningkatkan produktivitas pertanian sekaligus mengurangi dampak negatif lingkungan.
Selama kegiatan penelitian, tim peneliti melakukan koordinasi dengan PTP N XI untuk menentukan lokasi dan dengan Universitas Brawijaya untuk membantu dan meminjam fasilitas laboratorium untuk menganalisa Nitrogen.
Diharapkan, hasil penelitian ini akan berlanjut dengan memanfaatkan isolat yang diperoleh sebagai bahan biofertilizer. Strategi yang digunakan adalah dengan menyusun kegiatan jangka panjang melalui pendanaan dari APBN atau yang lainnya.
Jika penelitian ini berlanjut, maka formulasi ini akan diuji efektivitas dan stabilitasnya di tingkat rumah kaca dan di lapang. Dengan demikian biofertilizer yang dihasilkan dapat dimanfaatkan dan dikomersiilkan dengan harga yang terjangkau petani
BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang
Sejak revolusi hijau antara tahun 1960-1990 peningkatan produktivitas lahan dan pemuliaan tanaman/ternak berkembang pesat mendukung kebutuhan pangan. Pupuk merupakan faktor kunci dalam peningkatan produksi pertanian. Penggunaan pupuk sintesis otomatis meningkat tajam karena pupuk merupakan faktor kunci dalam peningkatan produksi pertanian. Namun, akhir-akhir ini sering terjadi keterlambatan suplai serta meningkatnya harga pupuk menyebabkan petani kesulitan memperoleh pada saat membutuhkan. Selain itu, akumulasi pupuk anorganik di dalam tanah menyebabkan pergeseran keseimbangan biologi dan menurunnya kesuburan tanah.
Oleh karena itu, penggunaan pupuk yang alami dan ramah lingkungan harus menjadi salah satu alternatif agar produk pertanian tetap optimum sementara keseimbangan biologis dan kesehatan lahan tetap terjaga. Tanah-tanah pertanian merupakan sumber daya alam yang kaya akan berbagai macam mikroorganisme, baik yang berguna maupun yang menjadi patogen penyebab penyakit tanaman. Mikroorganisme yang berguna dalam fiksasi nitrogen atau penambang fosfor serta silika merupakan bakteri-bakteri yang potensial sebagai sumber inokulan biofertilizer sehingga mereka mempunyai peran penting dalam penyediaan unsur hara tanaman (Malik et al., 2010). Pemanfaatan mikroorganisme tersebut sebagai bahan biofertilizer saat ini merupakan alternatif yang banyak diteliti.
Biofertilizer adalah pupuk organik yang mengandung mikroorganisme non simbiotik yang mampu memfikasi Nitrogen, menambang P (Fosfor), atau berfungsi sebagai dekomposer (Deshmukh et al., 2007). Jenis-jenis mikroorganisme non simbiotik yang banyak digunakan sebagai bahan biofertilizer antara lain adalah: Azotobacter, Azospirillum, dan Acetobacter. Mikroorganisme non simbiotik yang berguna sebagai penambang P dan mineral lain adalah adalah: Bacillus spp., Penicilium spp. & Aspergillus sp. (Shinde dan Khade, 2007).
Selain mampu memfikasi N, bakteri-bakteri tersebut menurut Deshmukh et al., (2007) mampu merangsang perkecambahan biji, meningkatkan vigor dan pertumbuhan tanaman serta sintesa khlorofil. Kelebihan Azospirillum adalah kemampuannya menghasilkan gum (polisakarida) yang bermanfaat memperbaiki
struktur tanah. Bakteri ini dia juga mengeluarkan hormon-hormon pertumbuhan seperti IAA, Kinetin, Gibberelins dan vitamin B. Vitamin B ini berguna bagi bakteri untuk meningkatkanb kemampuannya memfikasi N dari atmosfer. . Azospirillum: paling baik diaplikasikan ke tanah-tanah yang mengalami stres atau tanah berkadar garam tinggi atau alkalin. Sementara itu ada beberapa spesies Azotobacter yang menghasilkan antibiotik, sehingga bisa berfungsi ganda sebagai agensia pengendali hayati. Kelompok Azotobacter merupakan bakteri nonsimbiotik, aerobik, heterotrophik dengan spesalisasi sebagai fikasasi nitrogen dengan karbon organik sebagai sumber energi (Becking,1992). Acetobacter merupakan bakteri yang paling banyak berasosiasi dengan tanaman tebu (Shinde dan Khade, 2007).
Berbeda dengan bakteri simbiotik yang memperoleh sumber energi dari akar inangnya, bakteri non simbiotik membutuhkan karbon yang berasal dari bahan organik sebagai sumber energinya. Oleh karena itu, untuk meningkatkan efektivitas suatu inokulan yang berasal dari bakteri non simbiotik harus disertai ketersediaan bahan organik. Bahan organik yang berasal dari sisa-sisa tanaman atau by product pertanian cukup banyak. Salah satunya adalah bagas tebu yang mengandung bahan organik sekitar 86% yang terdiri dari: hemiselulose (37%), selulose (28) lignin (21%) (Bon, 1996) dan silika 9.78% (Daud, et al, 2007). Badan Penelitian dan Pengembangan PT Gula Putih Mataram (2002) menyatakan bahwa kandungan N, P205, K20, Ca dan Mg pada bagas berturut-turut adalah 0.30% 0.02%, 0.14%, 0.06%, dan 0.04%. Bahan organik yang telah terdekomposisi sempurna juga mempunyai peran penting dalam meningkatkan produktivitas lahan. Dengan demikian, pencemaran lingkungan akibat penumpukan sisa atau by product pertanian bisa diminimalisir melalui pemanfaatannya sebagai penyubur lahan.
2. Pokok Permasalahan
Budidaya tanaman tebu membutuhkan hara yang banyak karena serapan hara yang tinggi tidak diimbangi dengan pengembalian sisa tanaman kembali ke lahan. Akibatnya, kebutuhan hara pada lahan-lahan yang sering ditanami tebu miskin hara sehingga untuk meningkatkan produktivitas tebu dibutuhkan pupuk yang banyak. Selain itu, penggunaan lahan untuk aktivitas pertanian secara intensif seringkali menyebabkan rendahnya bahan organik tanah. Hal ini berakibat pada kurangnya efisiensi pupuk atau bahkan seringkali hara ada tetapi tidak tersedia bagi
tanaman karena aktivitas mikroorganismenya rendah. Aktivitas mikroorganisme atau bakteri non simbiotik pemfiksasi Nitrogen juga sangat tergantung adanya karbon (bahan organik).
Langkanya ketersediaan dan mahalnya harga pupuk anorganik perlu diganti dengan penggunaan biofertilizer yang lebih ekonomis. Meskipun, produk biofertilizer sudah banyak di pasaran, produk biofertilizer yang memanfaatkan bagas tebu dan debu tembakau yang diperkaya dengan mineral fosfor untuk meningkatkan produktivitas lahan belum banyak diteliti.
3. Maksud dan Tujuan
Kegiatan penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan inokulan biofertilizer terutama yang berperan dalam siklus nitrogen yang diperkaya dengan bahan organik sebagai produk pupuk alami untuk meningkatkan produksi pertanian sekaligus mengurangi pencermaran lingkungan.
4. Metodologi Pelaksanaan
Penelitian ini akan dilaksanakan di laboratorium Penelitian Tanaman Pemanis dan Serat mulai Maret sampai Oktober 2012.
a. Lokus Kegiatan
1. Eksplorasi lapang: Jawa Timur dan Sulawesi Selatan 2. Laboratorium dan rumah kasa: Balittas-Malang
b. Fokus Kegiatan: Seleksi isolat bakteri pemfiksasi N sebagai bahan pembuatan formulasi biofertilizer
BAB II PERKEMBANGAN PELAKSANAAN KEGIATAN 1. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan
Kegiatan penelitian terdiri dari beberapa tahap, yaitu: 1. Eksplorasi
2. Isolasi, pemurnian, dan Fermentasi
a. Perkembangan Kegiatan
Eksplorasi dilakukan di beberapa daerah pengembangan tebu di Jawa Timur dan pertanaman tebu lokal di pekarangan petani di Sulawesi Selatan.
dipilih adalah lahan yang memiliki jenis tanah yang berbeda namun mengandung bahan organik tinggi.
PENGAMBILAN SAMPEL TANAH
Isolasi, pemurnian, dan Fermentasi dilakukan di laboratorium Balai Penelitian Tanaman pemanis dan Serat.
dari beberapa lokasi perkebunan tebu diperoleh sekitar 156 isolat Azospirillum, bakteri pelarut P dan bakteri endofit lainnya.
Hasil isolasi bakteri pada media TSA 10% Perkembangan Kegiatan
Eksplorasi dilakukan di beberapa daerah pengembangan tebu di Jawa Timur dan pertanaman tebu lokal di pekarangan petani di Sulawesi Selatan.
dipilih adalah lahan yang memiliki jenis tanah yang berbeda namun mengandung
PENGAMBILAN SAMPEL TANAH PENGUKURAN pH
si, pemurnian, dan Fermentasi dilakukan di laboratorium Balai Penelitian Tanaman pemanis dan Serat. Hasil isolasi sampel tanah dan akar tanaman tebu dari beberapa lokasi perkebunan tebu diperoleh sekitar 156 isolat Azotobacter
ut P dan bakteri endofit lainnya.
Hasil isolasi bakteri pada media TSA 10% Pemurnian isolat
Eksplorasi dilakukan di beberapa daerah pengembangan tebu di Jawa Timur dan pertanaman tebu lokal di pekarangan petani di Sulawesi Selatan. Lokasi yang dipilih adalah lahan yang memiliki jenis tanah yang berbeda namun mengandung
PENGUKURAN pH
si, pemurnian, dan Fermentasi dilakukan di laboratorium Balai Penelitian Hasil isolasi sampel tanah dan akar tanaman tebu
Azotobacter,
Hasil isolasi bakteri Azotobacter pada media selektif
Hasil isolasi bakteri pelarut P pada media selektif
Hasil pemurnian Azospirillum
Isolat-isolat yang telah dimurnikan kemudian dilihat kecepatan pertumbuhannya dan yang terpilih kemudian diperbanyak pada media bebas N untuk dilihat efektivitasnya dalam memfiksasi N. Sampai laporan ini ditulis, isolat yang sudah dianalisa baru 18 isolat, yang dalam proses analisa di laboratorium 16 isolat, 40 isolat akan dianalisa pada tanggal 27 Spetember sedang 60 isolat masih dalam proses perbanyakan.
b. Kendala-Hambatan Pelaksanaan Kegiatan
Pelaksanaan kegiatan eksplorasi, isolasi, dan pemurnian iolat berjalan lancar dan sesuai rencana. Tahap uji pertumbuhan bakteri ada beberapa bakteri yang sangat lambat pertumbuhannya sehingga menghambat pelaksanaan kegiatan tahap berikutnya, yaitu perbanyakan bakteri pada media bebas N. Selain itu ada bahan yang dibutuhkan untuk analisa kadar N belum tersedia sampai saat analisa sehingga proses analisa terganggu dan terpaksa diulang. Hal ini juga menyebabkan proses analisa mundur dari jadwal yang sudah ditentukan.
2. Pengelolaan Administrasi Manajerial a. Perencanaan Anggaran
No Uraian Jumlah (Rp)
1 Gaji dan Upah 90.000.000
2 Bahan Habis Pakai 20.000.000
3 Perjalanan 40.000.000
4 Lain-lain -
Jumlah biaya yang terrealisasi 150.000.000
b. Mekanisme Pengelolaan Anggaran Termin I:
No Uraian Jumlah (Rp)
1 Honor dan Upah 25.000.000
2 Bahan Habis Pakai 12.000.000
3 Perjalanan 13.000.000
4 Lain-lain -
Termin II:
No Uraian Jumlah (Rp)
1 Honor dan Upah 68.740.500
2 Bahan Habis Pakai 10.442.500
3 Perjalanan 30.914.000
4 Lain-lain -
BAB III. METODE-PROSES PENCAPAIAN TARGET KINERJA. a. Kerangka Metode-Proses
1. Eksplorasi:
Eksplorasi dilakukan di beberapa daerah pengembangan tebu di Jawa Timur dan pertanaman tebu lokal di pekarangan petani di Sulawesi Selatan. Setiap lokasi diambil 10 sampel tanah dan akar secara acak pada zona perakaran. Setiap titik sampel diambil sekitar 1000-1500 g, kemudian dicatat pH, vegetasi sekitar, umur tanaman,dan tipe lahan.
2. Isolasi, pemurnian, dan Fermentasi:
Sampel tanah yang dikumpulkan dikering-anginkan, kemudian dihaluskan. Tanah yang sudah kering dan halus ditimbang sebanyak 100 g kemudian dilakukan pengenceran bertahap menggunakan metode (Dhingra dan Sinclair, 1985). Selanjutnya hasil pengenceran diisolasi ke media selektif ntuk selanjutnya dipelihara dan diinkubasi pada suhu 20C. Perbanyakan (Fermentasi) isolat untuk bahan inokulan biofertilizer menunggunakan media broth yang bebas N.
Sedangkan isolasi bakteri dari akar menggunakan prosedur sebagai berikut: Akar dicuci bersih dari tanah yang menempel, kemudian dieringkan dengan kertas saring steril. Akar yang digunakan (sekitar 10 g) dicelup dalam larutan alkohol 70% , lalu dimasukkan ke dalam tabung reaksi berisi 10 ml air steril dan dikocok dengan kuat selama 30 detik. Akar kemudian diambil dengan pinset steril dan dipindahkan ke dalam tabung reaksi lain yang berisi 10 ml air steril. Prosedur ini diulang 6 kali untuk memastikan bakteri kontaminan tercuci. Akar kemudian dikeringkan di atas kertas saring steril. Setelah kering akar digerus dengan mortar steril, lalu masukkan ke dalam tabung reaksi berisi 9 ml air steril lalu diulang 3 kali. Cairan diambil 100 ul lalu dituang ke dalam media TSA 10% dan diinkubasi selama 24-48 jam (tidak boleh lebih). Koloni yang tumbuh segera dipindah ke petri yang baru untuk dimurnikan.
b. Indikator Keberhasilan
1. Diperoleh beberapa contoh/sampel akar dan tanah sesuai target
2. Diperoleh 156 isolat bakteri Azospirillum dan Azotobacter serta pemfiksasi N lainnya dari berbagai daerah dan tipe lahan
3. Diperoleh (untuk sementara) 4 isolat bakteri yang potensial memfiksasi N sebagai bahan aktif biofertilizer
c. Perkembangan dan Hasil Pelaksanaan Litbangyasa
Hasil analisa sementara kadar N yang berhasil difiksasi oleh 18 isolat bakteri tertera pada tabel 1. Dari 18 isolat, ada 4 isolat yang berpotensi untuk dijadikan bahan aktif biofertilizer, yaitu: Ak 7 BK. Keruh 6-7-12, Ak 8 BK. Keruh 6-7-12, Ak 8 BK. Bening 6-7-12, dan Ak 9 BK. Bening 6-7-12. Semua isolat tersebut berasal dari akar tanaman tebu.
Tabel 1. Kadar N hasil fiksasi isolat bakteri terpilih selama 2 minggu
No. No. Isolat Bakteri Kadar N total
1 T B. Azoto Bact 6-7-12 0,22
2 T 16 Azoto Bact 6-7-12 0,20
3 T 17A. Azoto Bact 6-7-12 0,36
4 T 17B. Azoto Bact 6-7-12 0,30 5 Ak7 BK. Keruh 6-7-12 0,68 6 Ak 8 BK. Keruh 6-7-12 0,67 7 Ak 8 BK. Kuning 6-7-12 0,32 8 Ak 8 BK. Bening 6-7-12 0,67 9 Ak 9 BK. Keruh 6-7-12 0,67 10 Ak 9 BK. Bening 6-7-12 0,35 11 Ak 10 BK. Keruh 6-7-12 0,46 12 Ak 10 BK. Bening 6-7-12 0,32 13 Ak 11 BK. Keruh 6-7-12 0,13 14 Ak 11 BK. Bening 6-7-12 0,07 15 Ak 12 BK. Keruh 6-7-12 0,03 16 Ak 12 BK. Bening 6-7-12 0,09 17 Ak 13 BK. Bening 6-7-12 0,16 18 T 11 A 20 0,01
2. Potensi Pengembangan ke Depan
Isolat-isolat bakteri yang dihasilkan dari kegiatan ini sangat berpotensi digunakan sebagai bahan aktif biofertilizer.
a. Kerangka Pengembangan ke Depan
1. Uji efektivitas bakteri di dalam tanah dan kestabilannya setelah diform ulasi. 2. Jika bakteri-bakteri yang telah teruji efektivitas dan stabilitasnya, kegiatan
berikutnya adalah memformulasi bakteri tersebut untuk biofertilizer. 3. Uji efektivitas formulasi biofertilizer di rumah kaca dan di lapang
b. Strategi Pengembangan ke Depan
1. Kerjasama dengan PG Trangkil atau PTPN XI untuk mencoba efektivitasnya pada skala lapang
2. Pengurusan hak paten
IV. SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN
1. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program
Selama pelaksanaan penelitian, tim peneliti bekerjasama dan bekoordinasi dengan PTPN XI dan universitas Brawijaya agr pelaksanaan kegitan terlaksana sesuai target.
a. Kerangka Sinergi Koordinasi Dengan PTPN XI:
bentuk sinergi: menentukan lokasi pengambilan sampel,
strategi dan tahapan koordinasi: melalui komunikasi informal langsung dan pendampingan lapang
Dengan Universitas Brawijaya:
bentuk sinergi: kerjasama dan pinjam laboratorium untuk analisa N,
strategi dan tahapan koordinasi: melalui komunikasi langsung dan bantuan tenaga
b. Indikator Keberhasilan Sinergi
Sampai saat ini kegiatan belum mengarah ke kesepakatan kerjasama c. Perkembangan Sinergi Koordinasi
Perkembangan sinergi dengan PTPN XI hanya berlangsung ketika pengambilan sampel. Sedangkan dengan universitas Brawijaya masih berlangsung karena analisa masih berlangsung.
2. Pemanfaatan HasilLitbangyasa
Sampai saat ini hasil litbangyasa masih belum dimanfaatkan secara aplikatif karena masih tahap awal, yaitu seleksi isolat potensial suntuk bahan aktif biofertilizer.
V. PENUTUP
1. Kesimpulan
Dari hasil eksplorasi dan isolasi serta pemurnian isolat dari sampel tanah maupun akar diperoleh 156 isolat Azotobacter, Azospirillum, dan bakteri pemfiksasi N lainnya serta penambat P.
Sampai saat ini ada 4 isolat bakteri yang berpotensi memfiksasi N dan semuanya berasal dari akar.
Isolat-isolat tersebut sangat prospektif untuk dikembangkan sebagai bahan aktif biofertilizer.
2. Saran
Penelitian ini masih merupakan tahap awal. Dukungan dana untuk keberlanjutan penelitian ini sangat diharapkan untuk memformulasi biofertilizer dan pengujiannya pada skala lapang. Diharapkan output akhir program ini adalah ketersediaan biofertilizer bagi petani untuk mendukung peningkatan produktivitas pertanian sekaligus mengurangi pencemaran lingkungan.
