KAJIAN KEEFEKTIFAN BEBERAPA KOMPONEN
PENGENDALIAN RAMAH LINGKUNGAN
TERHADAP PENYAKIT PUSTUL BAKTERI KEDELAI
Oleh
SUSKANDINI RATIH DIRMAWATI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOCOR
ABSTRAK
SUSKANDINI RATIH DIRMA WATI. Kaj ian Keefekti fan Beberapa Komponen
Pengendalian Ramah Lingkungan terhadap Penyakit Pustul Bakteri Kedelai. Di bawah bimbingan BUD1 TJAHJONO, MEITY SURADJI SINAGA, DIDY SOPANDIE, dan RUSMILAH SUSENO.
Di Indonesia, pengendalian penyakit tanaman yang bersifat ramah lingkungan diperlukan untuk mendukung sistem pertanian berkelanjutan. Penyakit pustul bakteri merupakan penyakit penting yang mengakibatkan rendahnya produksi kedelai di Indonesia. Penyebab penyakit pustul bakteri adalah Xanthomonas axonopodrs pv.
glycrnes. Untuk mengendalikan penyakit pustul bakteri kedelai dilakukan suatu seri percobaan untuk mengevaluasi pengaruh kombinasi pola tanam dengan aplikasi bakteri biokontrol atau bakterisida botani terhadap keparahan penyakit dan produksi kedelai
Penelitian dilakukan di Laboratorium Bakteriologi Departemen Hama dan Penyakit Tumbuhan Fakultas Pertanian, Laboratorium Kimia Terpadu Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Laboratorium Rekayasa Bioproses Pusat Penelitian Bioteknologi, dan Kebun Percobaan Cikarawang-Darrnaga, Institut Pertanian Bogor. Penelitian berlangsung dari bulan Juni 2000 hingga Desember 2002.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa (1) Formulasi cair P. Jluorescens GI 34
maupun B. subtrlrs BBO 1 dalam molase 1% sarnpai dengan umur simpan 60 hari efektif
menginaktivasi bakteri Xag karena mekanisme pembentukan senyawa antimikroba oleh
P. f7uorescens GI 34 (siderofor, biosurfaktan, dan hidrogen sianida) dan R. subtrlzs BBOl
(biosurfaktan), (2) Ekstrak daun matoa dalam forrnulasi air 20 % paling efektif
menginaktivasi Xag karena kandungan asam galat (8,2 mg/g daun matoa) lebih tinggi
dibandingkan dengan ekstrak daun mimba, daun kipahit, daun paku papila, daun sereh wangi, rimpang lengkuas merah, dan buah kelapa sawit, (3) Strategi pengendalian bempa kombinasi pola tanam tumpangsari kedelai-jagung dengan aplikasi bakteri biokontrol paling efektif karena dapat menurunkan laju infeksi pustul bakteri dari O,11 unit/hari menjadi 0,06 unit/hari di musim kemarau dan dari 0,13 unit/hari menjadi 0,07 unit/hari di musim penghujan, (4) Kombinasi pola tanam tumpangsari kedelai-jagung dan aplikasi 1).
Jluorescens GI 34 dan B. subtrlis BBOl mempakan strategi pengendalian pustul bakteri yang paling efisien dengan memberikan keuntungan usahatani paling besar yaitu Rp1.765.000700/ha di musim kemarau dan Rp1.363.000,00/ha di musim penghujan.
ABSTRACT
SUSKANDINI RATIH DIRMAWATI. Studies on the Effectivity of Several
Enviromental Friendly Pest Management Components to Bacterial Pustule on Soybean. Under the Guidance of BUD1 TJAHJONO, MEITY SURADJI SINAGA, DIDY SOPANDIE, and RUSMILAH SUSENO.
Ecological approach of plant disease management is needed to enhance the sustainable agriculture in Indonesia. Bacterial pustule disease has been known as an important soybean disease because of its potential to reduce soybean yield in Indonesia. The causal agent of the disease is Xunthomonus uxonopodzs pv. glycmes. To control the pustule disease, series of experiments were done to determine the effect of combination of the culture system and using biocontrol agents or botanical bactericide on the disease severity and yield of soybean.
The researches have been conducted at the Bacteriology Laboratory of Plant Pest
and Disease Department, the Agriculture Faculty, the Chemistry Laboratory of
Mathematics and Natural Science Faculty, the Bioprocess Engineering Laboratory of Biotechnology Research Centre and Cikarawang Experimental Station, Bogor Agricultural University. The works have been done from June 2000 until December 2002.
The results of this work showed that (I) the liquid formulation of P. fluorescens
GI 34 in molasses 1% retarded X a . pv glycznes up to 60 days after storage by the
exudation of siderofor, hydrogen cyanida, and biosurfactant and that of B subtzlzs BBO 1
also retarded X u . pv glycznes by the exudation of biosurfactant, (2) the matoa leaf extract with gallic acid 8.2 mg/g leaf fresh weight in the concentration of 20 % in water gave the highest retardation to the bacterial pustule, (3) the combination of intercropped
system soybean-corn with the application of biocontrol agents gave the highest
retardation effect : decreasing the infection rate from 0.11 unit/days to 0.06 unit/days in
dry season and decreased the infection rate from 0.13 unit/days to 0.07 unit/days in wet season, (4) the combination of intercropped system soybean-corn with the application of biocontrol agents gave the highest income (Rp 1,765,000.00/ha in dry season and Rp 1,363,000.00/ha in wet season).
Keywords: Enviromental Friendly Pest Management, Bacterial Pustule Disease, Soybean.
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul:
KAJIAN KEEFEKTIFAN BEBERAPA KOMPONEN PENGENDALIAN RAMAH LINGKUNGAN TERHADAP PENYAKIT PUSTUL BAKTERI KEDELAI merupakan hasil gagasan dan penelitian saya sendiri yang belum pernah digunakan untuk mencapai suatu gelar akademik apapun di perguruan tinggi lain. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperi ksa kebenarannya.
Bogor, Mei 2004
KAJIAN KEEFEKTIFAN BEBERAPA KOMPONEN
PENGENDALIAN RAMAH LINGKUNGAN
TERHADAP PENYAKIT PUSTUL BAKTERI KEDELAI
Oleh
SUSKANDINI
RATIH
DIRMAWATIDisertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Entomologi-Fitopatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Disertasi : Kaj ian Keefektifan Beberapa Komponen Pengendalian Ramah Lingkungan terhadap Penyakit Pustul Bakteri Kedelai
Nama Mahasiswa : Suskandini Ratih Dirmawati
Nomor Mahasiswa : 985056
Program Studi : Entomologi Fitopatologi
Menyetujui
1. Komisi Pembimbing
Dr. Ir. H. ~ $ d i Tiahiono. M.Agr
I Ketua ~ n ~ ~ o t a
Prof. Dr. Ir. Didv Sopandie, M.Aar Prof. Dr. Ir. Rusmilah Suseno, M.Sc
Angggota Anggota
Mengetal 2. Ketua Program Studi
Entomologi Fitopatologi
go(,a&k
-3<Ldf[d
Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat,
RI WAYAT HIDUP
Penulis lahir di Mojokerto, 2 Mei 1961 merupakan puteri tunggal Bapak
Sentausa Edhi Soewarso (alm.) clan Ibu Dodi Srimurti. Tahun 1973 penulis
menyelesaikan Sekolah Dasar di SD Santo Yusup Semarang dan pada tahun 1976 menyelesaikan SLTP di SMP Negeri 1 Salatiga. Pada tahun 1980 penulis
menyelesaikan SLTA di SMA Negeri 1 Salatiga.
Pada tahun 1986, penulis menyelesaikan pendidikan Sarjana di Departemen Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada tahun 1992 penulis menempuh pendidikan Magister Pertanian pada Program Studi Fitopatologi, Program Pascasarjana, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Selanjutnya pada tahun 1998, penulis memperoleh kesempatan belajar pada program
Do ktor di Program Studi Entomologi-Fitopatologi, Sekolah Pascasarjana, Institut
Pertanian Bogor atas Beasiswa Program Pasca Sarjana, Direktorat Jendral Pendidikan
Tinggi-Departemen Pendidikan Nasional. Penulis bekerja di Jurusan Proteksi
PRAKATA
Dengan mengucapkan syukur kepada Allah S.W.T, penelitian tentang pengendalian penyakit pustul bakteri kedelai benvawasan lingkungan dapat diselesaikan. Revolusi hijau berhasil melepaskan bangsa Indonesia dari kelaparan, tetapi meninggalkan dampak negatif akibat penggunaan pestisida kimia secara tidak rasional diantaranya punahnya serangga non hama maupun mikroorganisme non patogen yang bermanfaat. Oleh karena itu sistem pertanian Indonesia saat ini hendaknya memperhatikan kembali ekosistem secara menyeluruh. Dalam pengendalian penyakit pustul bakteri ramah lingkungan telah dibuktikan bahwa pendayagunaan keanekaragaman hayati di lingkungan pertanian Indonesia dapat berperan efektif dan efisien. Agens biokontrol dan bakterisida botani yang dapat digunakan untuk pengendalian penyakit pustul bakteri berturut-turut adalah bakteri
Pseudornonas Jluorescens, Bacillus subtilis, daun matoa, daun paku papila, daun kipahit, daun sereh wangi, rimpang lengkuas merah, dan buah kelapa sawit.
Pada kesempatan ini ucapan terimakasih disampaikan dengan hormat kepada:
(1) Bapak Dr. Ir. H. Budi Tjahjono, M.Agr. selaku Ketua Komisi Pembimbing
yang penuh kesabaran dan keikhlasan membimbing penulis sehingga akhirnya penulis menyelesaikan penelitian dan tugas belajar secara menyeluruh dengan senantiasa menghargai waktu kehidupan serta menyikapinya dengan bijaksana. (2) Ibu Dr. Ir. Meity Suradji Sinaga, M.Sc. sebagai Anggota Komisi Pembimbing
yang penuh kesabaran meluangkan waktu untuk membimbing penelitian dan
(3) Bapak Prof Dr. Ir. Didy Sopandie, M.Agr. selaku Anggota Komisi Pembimbing yang membimbing penelitian ini dengan seksama.
(4) Ibu Prof Dr. Ir. Rusmilah Suseno, M.Sc. sebagai Anggota Komisi
Pembimbing yang membimbing penelitian dan memberikan pengayoman atas
diri penulis selama penulis tugas belajar .
Kepada Ibu Ir. Ivone 0. Sumaraw, M.Si. dan Ibu Ir. A. A.Nawangsih, M.Si di Laboratorium Bakteriologi Departemen Hama dan Penyakit Tumbuhan Fakultas Pertanian IPB disampaikan terima kasih atas dukungan moral dan semangat kepada penulis. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada teknisi di laboratorium Pangan dan Gizi, Laboratorium Rekayasa Bioproses, Laboratorium Kimia Terpadu, dan Kebun Percobaan Cikarawang-Darmaga, IPB yang membantu menyelesaikan penelitian ini.
Secara pribadi diucapkan terima kasih kepada Ibu Dra. Hj. Nurlaila N.Q. Mei
Tientje, M.Pd. atas wawasan yang disampaikannya. Kepada suami Dr. Ir. H.
Tubagus Hasanudin, M.S. dan keempat anakku Ratu Nurina Risanty, Tubagus Arya
Abdurachman, Tubagus Adytia Syarief Hidayat, dan Ratu Annisa Aulia Dien
Safitrie, serta Ibunda Dodi Srimurti diucapkan terima kasih yang tiada tara atas
keikhlasannya menerima semua perlakuan buruk maupun menyenangkan dari
pribadi penulis selama penulis tugas belajar. Pada akhirnya, semoga tulisan ini bukan sekedar menjadi bahan pustaka tetapi dapat diwujudkan dalam pengendalian penyakit kedelai.
Bogor, Mei 2004 Penulis
DAFTAR IS1 Halaman . . . ABSTRAK . . . ABSTRACT . . . RIWAYAT HIDUP . . . PRAKATA . . . DAFTAR IS1 . . . DAFTAR TABEL . . . DAFTAR GAMBAR . . . DAFTAR LAMPIRAN . . . PENDAHULUAN Latar Belakang . . . . . Tujuan Penelltian . . . Hipotesis Penelitian ... ... TINJAUAN PUSTAKA . . .
Penyakit Pustul Bakteri
PseudomonasJluorescens Migula sebagai Agens Biokontrol . . .
Hucillus subtzlis (Ehrenberg) Cohn sebagai Agens Biokontrol ...
Komponen Bioaktif Tanaman sebagai Bakterisida Botani . . .
...
BAHAN DAN METODE PENELITIAN
. . .
Waktu dan Tempat Penelitian
. .
. . .
Metode Penelitian
Percobaan I . Evaluasi Keefektifan Forrnulasi Bakteri Biokontrol
dan Identifikasi Senyawa Penghambat terhadap Penyakit Pustul Bakteri . . .
I . I . Isolasi dan Identifikasi Bakteri Penyebab Pustul ...
1.2. Isolasi dan Identifikasi Bakteri Calon Biokontrol . . .
1.3. Pengujian Inaktivasi Xug in vitro oleh Filtrat dan
...
Suspensi Bakteri Calon Biokontrol
1X X xii 1 1 4 5
1.4. Analisis Senyawa Inaktivasi dalam Filtrat Bakteri
Calon Biokontrol . . . 24 1.5. Formulasi Bakteri Biokontrol . . . 2 6
Percobaan 11. Evaluasi Keefektifan Bakterisida Botani Asal Enam Jenis Tanaman dan Analisis Senyawa
Penghambat terhadap Penyakit Pustul Bakteri . . . 2 8
11. I. Ekstraksi Bahan Bakterisida Botani . . . .. 28
11.2. Pengujian Inaktivasi Xug invitro oleh Bakterisida Botani 2 9
11.3. Analisis Asarn Galat dalam Bakterisida Botani . . . 29
Percobaan III. Analisis Keefektifan dan Keefisienan Pengendalian Pustul Bakteri dengan Kombinasi Pola Tumpang sari atau Monokultur dan Aplikasi Bakteri Biokontrol atau Bakterisida Botani . . . 30
HASIL DAN PEMBAHASAN . . .
.
. . . 37Percobaan I. Evaluasi Keefektifan Formulasi Bakteri Biokontrol dan Identifikasi Senyawa Penghambat terhadap Penyakit Pustul
Bakteri . . . 37
I. 1. Isolasi dan Identifikasi Penyebab Pustul Kedelai . . . .. 37 1.2. Isolasi dan Identifikasi Bakteri Calon Biokontrol . . . 38
1.3. Pengujian Inaktivasi Xag oleh Filtrat dan Suspensi
Bakteri Calon Biokontrol . . . 39
1.4. Analisis Senyawa Inaktivasi Xug dalam Filtrat Biokontrol . . . 44
1.5. Formulasi Bakteri Biokontrol selama Penyimpanan . . . 5 1
Percobaan 11. Evaluasi Keefektifan Bakterisida Botani Asal Enam Jenis Tanaman dan Analisis Senyawa Penghambat
terhadap Penyakit Pustul Bakteri . . . .. 59 Percobaan 111. Analisis Keefektifan dan Keefisienan Pengendalian Pustul
Bakteri dengan Kombinasi Pola Turnpangsari atau Monokultur dan Aplikasi Bakteri Biokontrol atau
KESIMPULAN . . . . . . SARAN DAFTAR PUSTAKA ... LAMPIRAN . . . ... V l l l
DAFTAR TABEL
Halaman
. . .
1. Sifat bakteri saprofit berfluoresensi 9
2. Deskripsi enam bahan tanaman yang dideterminasi sebagai bakterisida . . . . 18
. . .
3. Jenis metabolit antimikroba yang menginaktivasi Xug. 50
4. Persen inaktivasi dan potensi inaktivasi (Unit Inaktivasi Bakteri) Xug oleh
ekstraks botani ... 62
...
5. Kuantitas asam galat dalam ekstrak botani yang menginaktivasi Xug 64
6. Kuantitas asam galat daun kedelai sehat, daun kedelai sakit bergejala pustul,
daun kedelai sakit yang dikendalikan dengan ekstrak botani ... 73
7. Pendapatan usahatani pola tanam tumpangsari atau monokultur kedelai
dikombinasikan dengan agens biokontrol, bakterisida botani atau bakterisida
. .
DAFTAR GAMBAR
1. Hubungan jalur biosintesis metabolisme primer dan sekunder tumbuhan ... 15
2. Kategori serangan
Xa.
pv. glycines ... 343. Gejala penyakit pustul bakteri, ooze bakteri
Xcrg dari potongan daun kedelai
bergejala pustul, gejala menguning kotiledon kedelai pada uji patogenisitas
...
Xag,
dan kultur pada medium YDC4. Koloni bakteri pada medium agar darah 0,4% , koloni bakteri berwarna
...
kuning kehijauan pada medium agar King's B
5. Tidak terbentuk zone inaktivasi
Xag
oleh suspensi sel bakteri biokontrol6 jsi,pembentukan zone inaktivasi
Xag
oleh suspensi bakteri biokontrol48 jsi,pembentukan zone inaktivasi
Xag
oleh filtrat bakteri biokontrol 24 jsi ... 406. Persen inaktivasi
Xag
yang dibentuk oleh filtrat maupun suspensi bakteri...
biokontrol 42
7. Absorbansi yang menunjukkan surfaktin dalam filtrat B.subtilisATCC2 1332,
H. subtilis BBO 1 ,absorbansi filtrat P. Jluorescens GI34 dan SL03 yang tidak
mengandung surfaktin ... 45
8. Absorbansi senyawa siderofor P.fluorescens GI 19, GI34, SLO 1, SL03, dan
X u ... 4 8 9. Hidrogen sianida yang diproduksi oleh P. Jluorescens GI34 mengubah asam
pikrat benvarna kuning pada kertas saring menjadi kecoklatan, asam pikrat
berwarna kuning pada kertas saring sebagai pembanding ...
10. Puncak absorbansi yang menunjukkan kualitas dan kuantitas biosurfaktan B.
subtilis BBO 1 dalam forrnulasi molase 1 % setelah 7 hari penyimpanan dan
...
60 hari penyimpanan 52
I I . Pengaruh lama penyimpanan pada suhu 2 7 ' ~ dan kelembaban 80% terhadap
tegangan pertnukaan formulasi agens biokontrol ... 5 3
12. Pertumbuhan bakteri biokontrol dalam molase 1% dan limbah cair tahu pada
...
suhu 2 7 ' ~ dan kelembaban 80% 57
14. Beberapa jenis tanaman yang digunakan sebagai bakterisida botani.. . . 60
15. Uji inaktivasi Xug pada 24 jsi dan 96 jsi . . . 6 1
16. Potensi inaktivasi Xug oleh ekstrak botani . . . .. 63 17. Laju infeksi pustul bakteri karena pengaruh kombinasi aplikasi bakteri
biokontrol dan pola tanam kedelai . . . . . . ... 69 18. Laju infeksi pustul bakteri karena pengaruh kombinasi aplikasi bakterisida
botani dan pola tanam kedelai.. . . 70 19. Populasi bakteri biokontrol di pemukaan daun kedelai . . . 72 20. Laju infeksi pustul bakteri karena pengaruh cara aplikasi agens pengendalian
dalam musim kemarau dan penghujan . . . 74 2 1. Produksi biji kedelai pada interaksi pola tanam kedelai dan agens pengendalian 77 22. Nilai persentase terhadap biaya pendapatan usaha tani, dan R/C berbagai
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Tata letak petak percobaan keefektifan pengendalian pustul bakteri
dengan kombinasi pola tumpangsari atau monokultur dan aplikasi
bakteri biokontrol atau bakterida botani . ... .. .. .. ... ... ... .... ... .. ... .. ... .. .. ... ..
2. Beberapa hasil pengujian sifat fisik kimia bakteri biokontrol ...
3. Persen Inaktivasi Xug oleh filtrat bakteri biokontrol ... ... ... .. .. .. ... .
4. Persen Inaktivasi Xug oleh suspensi bakteri biokontrol .... ... ... ...
5. Keadaan formulasi cair bakteri biokontrol selama penyimpanan . . .
6. Komposisi kimia molase dan limbah cair tahu yang digunakan sebagai bahan pembentuk formulasi cair bakteri biokontrol ... ... ... .. ... ...
7. Rata-rata keadaan cuaca di kebun percobaan Cikarawang, Bogor (Juli 2000 - Januari 2002) ...
8. Analisis sifat kimia dan fisika tanah tempat penanaman kedelai di
kebun percobaan Cikarawang, Bogor ... ... ... .
9. Analisis sidik ragam pengaruh pola tanam, jenis bakteri biokontrol, cara aplikasi, dan interaksinya terhadap laju infeksi pustul bakteri pada 35, 45, dan 55 HST ... ... ...
10. Analisis sidik ragam pengaruh pola tanam, jenis bakterisida botani, cara aplikasi, dan interaksinya terhadap laju infeksi pustul bakteri
pada 35, 45, dan 55 HST ... ... .. .. .. ... ... ... .. .. ... 100
1 1. Rerata laju infeksi pustul bakteri pada kombinasi aplikasi bakteri biokontrol dengan pola tanam kedelai, musim kemarau 20001200 11
2002 . . . , . . . ., . . . .. . . , . . . .. . . .. . , . . . 101
12. Rerata laju infeksi pustul bakteri pada kombinasi aplikasi
bakteri biokontrol dengan pola tanam kedelai, musim penghujan 20001
200 112002.. . . 102
13. Rerata laju infeksi pustul bakteri pada kombinasi aplikasi bakterisida
botani dengan pola tanam kedelai, musim keinarau 20001200 112002 . . . 103
14. Rerata laju infeksi pustul bakteri pada kombinasi aplikasi bakterisida
botani dengan pola tanam kedelai, musim penghujan 20001200 112002 .. 104
15. Laju infeksi pustul bakteri karena pengaruh interaksi pola tanam
...
dan jenis bakteri biokontrol
16. Pengaruh interaksi aplikasi agens biokontrol dan pola tanam
kedelai terhadap populasi agens biokontrol pada daun kedelai ...
17. Laju infeksi pustul bakteri karena pengaruh cara aplikasi agens
...
pengendali..
19. Pengaruh kombinasi aplikasi bakteri biokontrol atau bakterisida botani dengan pola tanam kedelai terhadap jumlah polong, persen polong hampa,
...
serta produksi kedelai
19. Analisis pendapatan usahatani monokultur kedelai per ha tanpa pengendalian penyakit pustul bakteri ...
20. Analisis pendapatan usahatani monokultur kedelai per ha ramah lingkungan
...
penyakit pustul bakteri
20. Analisis pendapatan usahatani monokultur kedelai per ha dengan
...
streptomisin sulfat
22. Analisis pendapatan usahatani tumpangsari kedelai-jagung per ha ramah
...
lingkungan
23. Analisis pendapatan usahatani tumpangsari kedelai-jagung per ha
tanpa pengendalian penyakit pustul bakteri ...
24. Analisis pendapatan usahatani tumpangsari kedelai-jagung per ha
...
