PENGARUH INOKULASI JAMUR MIKORIZA ARBUSKULA TERHADAP GLOMALIN, PERTUMBUHAN DAN HASIL PADI
(Effect of Arbuscular Mycorrizhal Fungi Inoculation on Glomalin, Growth and Rice Yield)
Jauhari Syamsiyah1 , Bambang Hendro Sunarminto2, Eko Hanudin2, Jaka Widada2 1
Universitas Sebelas Maret, Surakarta 2
Fakultas Pertanian. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Contact Author : ninukts@ yahoo.com
ABSTRACT
The aim of this study was to measure the glomalin production, growth and yield of rice in upland rice fields. The research used Completely Randomized Design with four treatments: two sterilization levels (no sterilisatio and with sterilization) and two levels of mycorrhizae inoculation ( no mycorrhizae and with mycorrhizae). Mycorrhizae (5 g/pot) was inoculated before planting rice seeds. The results showed that Glomalin Total (GT) and Glomalin easily extracted (GEE) were higher in mycorrhizae inoculation, increased by 16% and 20% in non-sterile soil and 25% and 11% in sterile soil compared to non-mycorrhizae inoculation. The content of the GT ranged from 4.95 to 9.74 mg/g soil and GEE 0.99 to 2.78 mg/g soil. Plant height, tillers number and the grain yield was increased by mycorrhizae inoculation significantly. Soil sterilization could reduce the effectiveness of mycorrhizae inoculated.
Keywords : Glomalin, Mycorrhizae, nutrient uptake , rice yield.
PENDAHULUAN
Jamur Mikoriza Arbuskula (JMA) adalah suatu bentuk asosiasi simbiotik mutualisme antara akar tumbuhan tingkat tinggi dan miselium cendawan tertentu (Schuessler, et al., 2001), dengan lebih dari 70% famili tanaman (Newman and Reddell, 1987). Berbagai penelitian menunjukkan pertumbuhan tanaman yang bermikoriza lebih baik dari tanaman tidak bermikoriza. Hal ini disebabkan mikoriza akan menyediakan unsur hara ke tanaman inang (Smith and Read, 2008), meningkatkan ketahanan terhadap kekeringan (Auge et al., 1994), melindungi tanaman dari patogen jamur (Matsubara et al, 2001; Thygesen et al, 2004, Smith and Read, 2008), nematoda (Pinochet et al, 1998). Disamping itu mikoriza dapat memperbaiki struktur tanah dengan membentuk agregat
tanah stabil melalui jaringan hifa eksternal yang dihasilkannya.
Lahan kering merupakan salah satu lahan marjinal di Indonesia. Lahan
ini mempunyai produktivitas yang
rendah, karena tingkat kesuburan tanahnya rendah serta keterbatasan ketersediaan air. Upaya menaikkan produktivitasnya telah dilakukan dengan penggunaan pupuk dan pestisida yang
tinggi. Namun kondisi ini dapat
mengakibatkan terganggunya ekosistem
pertanian dan beaya kerusakan
lingkungan yang tinggi. Oleh karena itu
diperlukan upaya yang ramah
lingkungan untuk menjaga keberlanjutan usaha pertanian.
Pemberian JMA merupakan salah
satu cara meningkatkan produksi
menjaga kesehatan fisiologi tanaman, siklus unsur hara dan agregasi tanah. Meskipun demikian, studi yang mengkaji pengaruh mikoriza terhadap produksi glomalin (sebagai salah satu indikator keberlanjuan pertanian) di Indonesia masih sangat terbatas.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh inokulasi mikoriza
terhadap produksi glomalin,
pertumbuhan dan hasil padi IR 64 di tanah Alfisol Jumatono.
BAHAN DAN METODE
Percobaan ini dilaksanakan pada bulan April 2012, dalam skala pot dan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dari empat faktor perlakuan, yaitu dua taraf sterilisasi tanah (tanpa sterilisasi (TO) dan + Sterilisai (TS) dan dua taraf pemberian mikoriza (tanpa mikoriza (MO)dan dengan mikoriza (M1) dengan 6 kali ulangan.
Contoh tanah diambil dari lahan padi gogo Jumantono, Karanganyar, dari kedalaman 0-20 cm , bertekstur klei, kadar C organik 0,96 %, N total 0,11%, P2O5 tersedia 6,9 ppm , K tertukar 0,311 ), KPK 20 (cmol(+)kg-1). Tanah dibersihkan dari sisa tanaman
dan diangin-anginkan, selanjutnya
ditumbuk dan disaring dengan saringan berdiameter 5 mm. Contoh tanah seberat tujuh kilogram dimasukkan dalam polibag selanjutnya di sterilisasi dalam autoclave. Mikoriza berasal dari lab Biologi Tanah UGM sebanyak 5 g diberikan ke dalam tanah sebelum penanaman benih padi IR 64. Pupuk yang diberikan sebanyak 100 kg N/ha, 40 kg P2O5/ha dan 5O kg K2O/ha.
Pengamatan tinggi tanaman dan jumlah anakan dilakukan saat pertumbuhan maksimum dan berat gabah kering giling saat panen. Pada saat panen dilakkan pengukuran glomalin dalam tanah metode (Wright & Upadhyaya, 1998) serapan N, dan P tanaman (Eviati dan Sulaiman , 2009).
Glomalin mudah-diekstrak yang terikat protein tanah diekstraksi
menurut prosedur Wright dan
Upadhyaya (1998). Satu gram contoh kering tanah kering angin ditempatkan ke dalam tabung sentrifuse 50 ml dan dicampur dengan 8 ml 50 mM natrium sitrat (pH = 8), selanjutnya sampel diautoklaf selama 30 menit. Supernatan
dikumpulkan dengan sentrifugasi
sampai diperoleh larutan yang jernih. Glomalin total (GT) yang terikat protein tanah diekstraksi dengan 8 ml 50 mM natrium sitrat (pH = 8), selanjutnya sampel diautoklaf selama 90 menit. Supernatan ditentukan untuk sebagai glomalin terikat protein dengan tanah oleh Bradford assay dengan standar bovine serum albumin.
Data dianalisis dengan uji one way anova (F) dan 5 % dan uji DMR taraf 5% dengan program SPSS versi 17. Untuk mengetahui hubungan antar variabel digunakan uji korelasi.
HASIL PENELITIAN
Glomalin Total (GT) dan Glomalin mudah diekstrak (GEE)
Hasil penelitian menunjukkan ada
interaksi sangat nyata antara inokulasi
mikoriza dan sterilisasi tanah
diekstrak (GEE) (p=0,000). Pada tanah steril peningkatan Glomalin total dan Glomalin mudah diekstrak lebih besar dibandingkan dengan tanah yang tidak disterilisasi. Hal ini menunjukkan penghilangan jasad dalam tanah dengan sterilisasi memberikan kondisi yang baik untuk perkembangan dan aktivitas mikoriza.
Glomalin total berkisar dari 5,99- 8,07 mg g-1 dan glomalin mudah diekstrak 1,09 – 2,22 mg g-1. Pada tanah steril, inokulasi mikoriza meningkatkan GT dan GEE masing-masing 25 % dan 11% dibandingkan tanah steril tanpa mikoriza. Inokulasi mikoriza pada tanah tidak steril meningkatkan GT 16 % dan GEE 20 % dibandingkan dengan tanpa
mikoriza (Gambar 1). Peningkatan
glomalin disebabkan karena hifa yang
terbentuk oleh Jamur Mikoriza
Arbuskula (JMA) yang diinokulasikan ke
dalam tanah akan menghasilkan
senyawa glikoprotein, yang dikenal sebagai glomalin (Rillig et al., 2001). Hasil penelitian ini sejalan dengan beberapa penelitian terdahulu (Wright and Upadhyaya, 1996; Rillig, 2004) yang melaporkan ada peningkatan glomalin karena pemberian mikoriza.
Peningkatan kadar glomalin
berhubungan dengan jumlah spora. Pada penelitian ini ada korelasi positif antara glomalin total (r= 0,482*), dan glomalin mudah diekstrak (r= 0,380) dengan jumlah spora. Hasil ini sejalan dengan Guo (2012) yang menemukan ada hubungan positif antara GEE dan GT dengan kepadatan spora, bahkan menurut Driver,et al., (2005) bahwa glomalin juga berada pada dinding sel
mikoriza, meskipun hal ini bertentangan dengan Wright and Upadhyaya (1998); Rillig et al., (2002) yang menemukan bahwa glomalin hanya hubungan erat dengan hifa mikoriza bukan dengan spora.
Jumlah Spora dalam tanah
Tidak ada interaksi antara
inokulasi mikoriza dan sterilisasi tanah terhadap jumlah spora dalam tanah (p= 0,107). Inokulasi mikoriza secara tunggal nyata mempengaruhi jumlah spora (p=0,034), namun tidak ada pengaruh sterilisasi tanah terhadap jumlah spora dari. Hal ini berarti keberadaan jasad yang ada di dalam tanah tidak banyak mempengaruhi pembentukan spora. Inokulasi mikoriza meningkatkan jumlah spora 21%.(Tabel 1)
Serapan Unsur N dan P
Terjadi interaksi antara inokulasi mikoriza dan sterilisasi tanah terhadap serapan N (p=0,004), dan serapan P (p=0,002). Secara rerata inokulasi
mikoriza, meningkatkan serapan N 5 %, serapan P 3 %. Sedangkan inokulasi
mikoriza pada tanah tak steril
meningkatkan serapan N sebesar 19.8 %, serapan P 10.9 % dibandingkan tanah steril tapa mikoriza. Inokulasi mikoriza. pada tanah steril, meningkatkan serapan N 3% dan serapan P 3,7% (Tabel 2). Pada tanah tak steril dengan mikoriza menunjukkan serapan N tertinggi, dan pada tanah steril tanpa mikoriza terlihat serapan N terendah. Hal ini berarti,
sterilisasi akan menghilangkan
mikroorganisme yang dapat bekerjasama dengan mikoriza untuk menyerap hara. Serapan N dan P yang tinggi pada
tanaman yang diberi mikoriza,
disebabkan mikoriza akan mendorong berkembangnya hifa pada akar tanaman
yang selanjutnya akan membantu
penyerapan hara. Disamping itu akar yang terinfeksi JMA akan semakin luas daya jelajahnya karena adanya hifa eksternal yang berkembang di luar akar, sehingga serapan hara tanaman meningkat.
Fenomena ini di dukung oleh Setiadi, (1998), yang menyatakan tanaman yang bermikoriza selain dapat mening-katkan penyerapan unsur hara P, juga menyerap unsur hara lain seperti N, K,
serta unsur lain termasuk unsur mikro. Hasil ini juga sejalan dengan beberapa penelitian terdahulu (Tanaka and Yano, 2005), yang melaporkan bahwa 75% dari N dalam daun jagung (Zea mays) dihasilkan oleh inokulasi mikoriza Glomus. Sedangkan peningkatan serapan P pada tanaman yang di inokulasi mikorisa juga dilaporkan oleh Jefffries, (1987), Sollaiman dan Hirata (1997), dan Kabirun (2002).
Tinggi tanaman
Inokulasi mikoriza dan sterilisi tanah secara nyata mempengaruhi tinggi tanaman (p=0,000). Inokulai mikoriza pada tanah steril menunjukkan tinggi tanaman tertinggi, meningkat 9% dibandingkan dengan tanah tak steril tanpa mikoriza. Sedangkan pada tanah
tak steril, inokulasi mikoriza
meningkatkan tinggi tanaman 4 % dibandingkan tanah tak steril tanpa mikoriza (Gambar 2)
Jumlah Anakan
Terjadi interaksi yang nyata antara inokulasi mikoriza dan sterilisi tanah terhadap jumlah anakan (p=0,000). Pada
tanah steril, inokulasi mikoriza
meningkatkan jumlah anakan 38% dibandingkan dengan tanah tak steril Tabel 1. Jumlah Spora dalam 100 g Tanah
Alfisol setelah Diinokulasi dengan Mikoriza. sama tidak berbeda nyata dengan Uji DMRT pada tingkat kepercayaan 95 %.
Tabel 2. Serapan N, dan P Tanaman
setelah Diinokulasi dengan
tanpa mikoriza. Pada tanah tak steril, inokulasi mikoriza meningkatkan jumlah anakan sebesar 33 % dibandingkan tanpa sterilisasi tanpa mikoriza (Gambar 3)
Hasil Padi.
Gabah Kering Giling (GKG)
merupakan hasil proses metabolisme
yang menjadi tujuan dari setiap
budidaya tanaman padi. Inokulasi
mikoriza meningkatkan hasil Gabah Kering Giling. Terjadi interaksi antara inokulasi mikoriza dengan sterilisasi tanah terhadap hasil gabah kering giling
(p=0,001). Pada tanah steril,
peningkatan gabah kering giling lebih kecil dibandingkan dengan tanah yang tidak disterilisasi (Tabel 3).
Ini menunjukkan bahwa terdapat jasad tertentu di dalam tanah yang
bersinergi dengan mikoriza dalam
mendukung tanaman menghasilkan
gabah. Penghilangan jasad tersebut dengan sterilisasi menurunkan kinerja mikoriza. Pada tanah steril, inokulasi
mikoriza meningkatkan GKG 16%
dibanding tanpa mikoriza. Secara rerata pemberian mikoriza meningkatkan hasil gabah 25%.
Inokulasi mikoriza meningkatkan pertumbuhan dan hasil padi gogo. Hal ini disebabkan tanaman yang diberi mikoriza menunjukkan serapan hara yang lebih tinggi daripada tanaman
tanpa mikoriza. Hasil analisis
menunjukkan ada korelasi positif sangat nyata antara tinggi tanaman dengan serapan N (r= 0,781**), serapan P (r=0,804. Hubungan positif yang sangat nyata juga terlihat antara jumlah anakan dengan serapan N (r=0,670**), dan serapan P(r=0,681**). Demikian juga berat gabah kering giling berkorelasi posistif sangat nyata dengan serapan N (r=0,427**), dan serapan P(r=0,553**) .
Suplai hara yang cukup dapat meningkatkan aktivitas fotosintesis dan akan memberikan kotribusi terhadap peningkatan pertumbuhan dan hasil
tanaman. Menurut Lynch, (1983);
Mosse, 1981) JMA dapat memacu sintesis fitohormon yang berperanan
Gambar 2. Tinggi tanaman padi akibat Inokulasi Mikoriza pada tanah steril dan tak steril. Grafik diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata dengan Uji DMRT pada tingkat kepercayaan 95%. TOMO, tanah tak steril - mikoriza; TOMI, tanah tak steril + mikoriza; TSMO, tanah steril – mikoriza; TSMI, tanah steril + mikoriza;
dalam pertumbuhan tanaman dan proses fotosintesa. Disamping itu unsur hara yang diserap tanaman akan
memberikan kotribusi terhadap
peningkatan pertumbuhan dan hasil tanaman. Kabirun (2002) melaporkan bahwa pertumbuhan tanaman dan hasil tanaman padi gogo di tanah Entisol dengan pemberian JMA, sedangkan pada tanah Ultisol, pemberian mikoriza meningkatkan hasil padi gogo 25% (Sastrahidayat, 2000).
Persaingan antara JMA yang
diinokulasikan, mikoriza indigenus dan mikroorganisme tanah lainnya di tanah tak disterilkan dapat mempengaruhi dampak dari JMA (Baas, 1990). Dalam penelitian ini terjadi interaksi nyata antara inokulasi JMA dengan sterilisasi
tanah pada kandungan glomalin,
pertumbuhan dan hasil tanaman. Hal ini menunjukkan bahwa dengan akan mempengaruhi efektivitas mikoriza
yang diinokulasikan pada tanah
sehingga dalam melakukan aktifitasnya
ada kompetisi dengan mikoriza
indigenus atau mikrobia lain yang ada didalam tanah.
Mikoriza yang diinokulasikan pada
tanah steril secara nyata hanya
meningkatkan tinggi tanaman, meskipun pada jumlah anakan dan berat gabah
kering giling ada perbedaan yang cukup besar. Hasil ini berlawanan dengan penelitian Aggangan et al., (1995) yang menemukan kolonisasi akar oleh mikoriza yang lebih tinggi pada tanah tak steril dibandingkan tanah steril di Pangasinan. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ditemukan pengaruh dari inokulasi mikoriza terhadap peningkatan produksi glomalin, pertumbuhan dan hasil tanaman jika mikoriza indegenus dikeluarkan .
KESIMPULAN
Ada interaksi nyata antara
sterilisasi dengan inoulasi mikoriza
terhadap kandungan glomalin,
pertumbuhan dan hasil gabah. Inokulasi mikoriza nyata meningkatkan glomalin total (GT) 16 % dan glomalin mudah diekstrak (GEE) 20% pada tanah tak
steril, dan pada tanah steril,
meningkatkan glomalin total 20% dan glomalin mudah diekstrak 11%. Hasil gabah pada tanah tak steril dengan inokulasi mikoriza lebih tingg dari tanah tanha steril. Pemberian pupuk hayati seperti mikoriza perlu diintensifkan untuk meningkatkan produktivitas dan keberlanjutan petanian di lahan padi gogo.
UCAPAN TERIMAKASIH.
Kami berterima kasih kepada Ketua Program Studi Ilmu Tanah, Fakultas Pertanian Universitas Universitas Gadjah Mada dan Universitas Sebelas Maret, yang telah menyediakan fasilitas laboratorium. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang memberi kesempatan
untuk melakukan penelitian ini.
Terakhir, komentar yang membantu dari
reviewer yang tidak disebutkan
namanya sangat kami hargai. Tabel 3. Hasil Gabah Kering Giling Padi di
Tanah Alfisol setelah Diinokulasi dengan Mikoriza.
Sterilisai Tanah
Inokulasi Mikoriza Rerata
Tanpa Dengan
Tanpa 15,38 a 20,68 b 18,03 a
Dengan 16,74 a 19,44 b 18,10 a
Rerata 16,08 a 20,06 b
DAFTAR PUSTAKA
Aggangan,N. S., Bernie Dell, Nick Malajczuk. Reynaldo E. De La Cruz. 1995. Effects Of Soil Sterilization On The Formation And Function Of Two Strains Of Pisolithus Tinctorius On Eucalyptus Urophylla. Biotropia No. 8, 11-22.
Auge, R. M., Duan, X. G., Ebel, R. C. and
Stodola, A. J. W. 1994.
Nonhydraulic Signalling of Soil Drying in Mycorrhizal Maize. Planta 193:74-82.
Baas R. (1990): Effects of Glomus fasciculatum and isolated
rhi-zosphere microorganisms on
growth and phosphate uptake of
Plantago major ssp. Pleiosperma. In: van Beusichem M.L. (ed.): Plant
Nutrition Physiology and
Applications. Kluwer Academic Publishers, 153–159.
Cantrell IC, Linderman RG. 2001. Preinoculation of Lettuce and Onion with VA Mycorrhizal Fungi Reduces Deleterious Effects of Soil Salinity. Plant & Soil 233(2): 269-281.
Driver, J. D., Holben, W. E., and Rillig, M. C., 2005. Characterization of
glomalin as a hyphal wall
component of arbuscular
mycorrhizal fungi. Soil Biol. Biochem. 37, 101-106.
Eviati dan Sulaeman. 2009. Analisis Kimia Tanah, Tanaman, Air dan Pupuk. Balai Penelitian Tanah. Departemen Pertanian. 2009.
Guo, H., , Xueli He, Y.Li. 2012. Spatial distribution of arbuscular mycorrhiza and glomalin in the rhizosphere of Caragana korshinskii Kom. in the Otindag sandy land, China. African Journal of Microbiology Research 6(28) pp 5745-5753, 26 July, 2012 terhadap Inokulasi Jamur Mikoriza Arbuskula dan Pemupukan P Di Entisol. Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan. Vol 3 (2).pp 49-56.
Lynch, J. M. 1983. Soil biotechnology microbiologycal factor in crop productivity. Blackwell. Scientific Publication. London. 191 p.
Matsubara Y, Ohba N, Fukui H. 2001. Effect of Arbuscular Mycorrhizal Fungus Infection on The Incidence of Fusarium Root Rot in Asparagus Seedlings. Journal Of The Japanese Society For Horticultural Science
70(2): 202-206.
Mosse, B. 1981. Vesicular mycorrhyza research for tropical agriculture. Rer Bull, 94. Hawaii Inst. Of Trop. Agric and human resources. Univ of Hawaii, Honolulu.
Newman, E. I. and P. Reddel. 1987. The Distribution of Mycorrizas Among Families of Fascular Plant. New Phytol. 106:745-751.
Pinochet J, Camprubi A, Calvet C, Fernandez C, Kabana RR. 1998. Inducing Tolerance to The Root-Lesion Nematode Pratylenchus Vulnus by Early Mycorrhizal Inoculation of Micropropagated Myrobalan 29 C Plum Rootstock.
Journal Of The American Society For Horticultural Science 123(3): 342-347.
Rillig M. C. & P. D. Steinberg. 2002.
Glomalin Production by An
Arbuscular Mycorrhizal Fungus: A
Mechanism of Habitat
Rillig MC, Allen MF. 1999. What is The Role Oof Arbuscular Mycorrhizal
Fungi in Plant-to-Ecosystem
Responses to Elevated Atmospheric CO# ? Mycorrhiza 9: 1±8.
Rillig, M. C. 2004. Arbuscular
Mycorrhizae, Glomalin, and Soil Aggregation. Can. J. Soil Sci. 84:355-363.
Rillig, M.C., Wright, S.F., Nichols, K.A., Schmidt,W.F., Torn, M.S., 2001. Large Contribution of Arbuscular Mycorrhizal Fungi to Soil Carbon Pools in Tropical Forest Soils. Plant Soil 233, 167–177.
Sastrahidayat, IR. 2000. Aplikasi mikoriza vesikular arbuskula pada berbagai jenis tanaman pertanian di Jawa Timur. Prosiding Seminar Nasional Mikoriza I: Pemanfaatan cendawan mikoriza arbuskula sebagai agen bioteknologi ramah lingkungan dalam meningkatkan produktivitas
lahan dibidang kehutanan,
perkebunan, dan pertanian di era milenium baru. Kerjasama Asosiasi Mikoriza Indonesia (AMI), Pusat
Antar Universitas (PAU)
Bioteknologi IPB, Badan Litbang Kehutanan dan Perkebunan, dan The British Council. Bogor, 15-16 November 1999.
Schuessler, A., Schwarzott, D. and Walker, C. 2001. A New Fungal
Phylum, The Glomeromycota:
Phylogeny and Evolution. Mycol. Res. 105:1413-1421.
Setiadi Y. 1998. Fungi Mikoriza
Arbuskular dan prospeknya
sebagai pupuk biologis.
Prosiding workshop aplikasi Cendawan Mikoriza Arbuskular
pada tanaman pertanian,
perkebunan dan kehutanan. PAU Bioteknologi IPB. Bogor.
Smith, S. E. and Read, D. J. 2008. Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press, New York.
Solaiman M. Z. and H. Hirata. 1997. Effect of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation of rice seedlings at the Hyphae Depends on The Form of N Supplied. Plant Cell Environ. Vol.28: 1247–1254.
Thygesen K, Larsen J, Bodker L. 2004.
Arbuscular mycorrhizal fungi
reduce development of pea
root-rot caused by Aphanomyces
euteiches using oospores as
pathogen inoculum. European
Journal of Plant Pathology 110(4): 411-419.
Tjokrowardoyo,A. S. Nur Maslahah,dan
Gusmaini, 2010. Pengaruh
Herbisida dan Fungi Mikoriza Arbuskula Perhadap Pertumbuhan dan Produksi Tanaman Artemesia. Bul, Littro, Vol 21, No, 2, 103-116.
Wright SF, Upadhyaya A. 1996.
Extraction Of An Abundant And Unusual Protein From Soil And Comparison With Hyphal Protein Of Arbuscular Mycorrhizal Fungi.
Soil Science 161: 575-586.
Wright, S. F. and Upadhyaya, A. 1998. A survey of soils for aggregate
stability and glomalin, a
glycoprotein produced by hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi. Plant Soil 198:97-107.
