MAKALAH KAPITA SELEKTA BIDANG KHUSUS MIKROBIOLOGI

EFEK PEMBERIAN PUPUK HAYATI (BIO-FERTILIZER) PADA PENAMPAKAN TANAMAN DILL (Anethum graveolens L.)

Dosen Pembimbing :Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA

Disusun oleh :Farida Ayu R.(081014006)Desak Nyoman S. S. D.(081014010)Oksyana Silawati(081014011)

PROGRAM STUDI S-1 BIOLOGIFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS AIRLANGGASURABAYA2013BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang PenelitianPupuk hayati (biofertilizer) merupakan kumpulan beberapa mikroorganisme yang mampu mengubah nutrisi makro dari bentuk yang tidak dapat diserap menjadi bentuk yang dapat diserap berupa ion dan dapat meningkatkan sistem perakaran dan perkecambahan biji. Saat ini, pupuk hayati dijadikan pengganti pupuk kimia untuk meningkatkan kesuburan tanah dan produksi tanaman pada pertanian berkelanjutan yang didasarkan pada prinsip-prinsip ekologis. Dalam sistem ini, daripada menggunakan penambahan eksternal seperti pupuk kimia dan pestisida, residu vegetal, kotoran, pupuk organik dan hayati bersamaan dengan kontrol hama biologi dapat digunakan untuk melengkapi nutrisi tanah, kontrol gulma dan hama dan pada saat yang sama meningkatkan keanekaragaman hayati pertanian (Elsen, 2000). Terkait pentingnya tanaman obat dan peranannya pada kesehatan manusia, penting untuk meningkatkan biomassa mereka tanpa penambahan pupuk kimia yang berbahaya, seperti pestisida dan herbisida. Keuntungan yang paling penting dari laju pertumbuhan bakteri termasuk produksi hormon pengatur dan perangsang pertumbuhan, perkembangan sistem akar, peningkatan penyerapan air dan nutrien (Kravchenko et al, 1994.), Meningkatkan perkecambahan biji dan bibit tanaman (Kloepper et al, 1998.), pengaruh interaksi dengan rhizobium, meningkatkan ketersediaan fosfor pada tanaman, pengikatan nitrogen secara biologis (Ishizuka, 2002), derivate dari ionophores terutama siderophores dan produksi beberapa senyawa antibiotik seperti bakteriosin untuk mengontrol infeksi (Tapia-Hernandez dkk., 1990). Tiga bakteri penginduksi pertumbuhan paling penting saat ini dan dipertimbangkan dalam hasil produksi tanaman meliputi Azospirillum dan Azotobacter yang dapat memfiksasi nitrogen, dan Pseudomonas yang dapat melarutkan fosfat.Nitrogen merupakan unsur makro hara yang pada tanaman berperan dalam struktur suatu senyawa penting dan pengaktif enzim. Cara penambatan nitrogen adalah N2 bersamaan O2 masuk ke dalam tanah kemudian ditangkap oleh bakteri penambat nitrogen (Azospirillum dan Azotobacter). Azotobacter mampu memproduksi senyawa antifungal yang dapat melawan penyakit tanaman dan meningkatkan viabilitas dan perkecambahan dari bibit tanaman dan sebagai hasilnya meningkatkan pertumbuhan tanaman secara keseluruhan. Bakteri penambat nitrogen mensekresi enzim Nitrogenase bersamaan dengan H2 (agen pereduksi) mengubah N2 menjadi amonium (NH4+) kemudian amonium (NH4+) dioksidasi menjadi NO3- (Nitrat). NO3- inilah yang merupakan unsur nitrogen dalam tanah yang dibutuhkan oleh tanaman. Pseudomonas fluorescence adalah bakteri pelarut fosfat. Bakteri ini dapat melepaskan persenyawaan yang terikat dengan fosfat (P) sehingga membuat fosfat menjadi P- (senyawa kation) yang mudah diserap tumbuhan. Berikut di bawah ini adalah skema pengikatan nitrogen oleh bakteri Azotobacter dan Azospirillum:

Mekanisme pelarutan fosfat secara kimia merupakan mekanisme pelarutan fosfat utama yang dilakukan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut mengekskresikan sejumlah asam organik berbobot molekul rendah seperti oksalat, suksinat, tartrat, sitrat laktat, -ketoglutarat, asetat, formiat, propionate, glikolat, glutamate, glioksilat, ,malat, fumarat (Illmer dan Schinner, 1992; Banik dan Dey, 1982; Alexander, 1997; Beauchamp dan Hume, 1997). Meningkatnya asam-asam organik tersebut diikuti dengan penurunan pH. Penurunan pH juga dapat disebabkan karena terbebasnya asam sulfat dan nitrat pada oksidasi kemoautotrofik sulfur dan ammonium. Perubuhan pH berperan penting dalam peningkatan kelarutan fosfat (Thomas, 1985; Asea et al, 1988). Selanjutnya asam-asam organik ini akan bereaksi dengan bahan pengikat fosfat seperti Al3+, Fe3+, Ca2+, atau Mg2+ membentuk khelat organik yang stabil sehingga mampu membebaskan ion fosfat terikat dan oleh karena itu dapat diserap oleh tanaman.Pelarutan fosfat secara biologis terjadi karena mikroorganisme tersebut menghasilkan enzim fosfatase (Lynch, 1983) dan enzim fitase (Alexander, 1977), di dalam tanah enzim fosfatase lebih dominan dihasilkan oleh mikroorganisme (Joner et al, 2000).Studi pada hubungan simbiosis antara bakteri dan tanaman terutama pada sereal dan tanaman rumput dan hanya baru beberapa studi yang dilakukan pada tanaman obat. Basil, artemisia Nigella sativa L, Foeniculum vulgare Mill dan Majorana hortensis adalah beberapa contoh tanaman obat yang telah diketahui memiliki hubungan simbiosis dengan mikroorganisme yang terkandung dalam pupuk hayati. Dalam suatu studi pada tanaman obat Scutellaria integrifolia, inokulasi dari mikoriza dapat meningkatkan panjang akar dan pertumbuhan tanaman secara keseluruhan di tanah yang miskin fosfor (Joshee et al, 2007.). Inokulasi Azotobacter pada Rosmarinus officinalis meningkatkan konsentrasi essence (sari) tanaman (Leithy et al., 2006). Penerapan pupuk hayati Azospirillum dan Azotobacter dalam tanaman obat Salvia officinalis dilaporkan dapat meningkatkan tinggi tanaman, berat kering dan basah tunas (Vande broek, 1999). Dalam studi lain, inokulasi pada bibit Caharanthus roseus dengan bakteri Pseudomonas florescence meningkat biomassa tanaman dan tingkat alkaloid pada tanaman di bawah tekanan air (Abdul Jaleel et al., 1991). Juga terdapat sebuah studi oleh Ratti et al. (2001) yang menunjukkan bahwa aplikasi secara simultan jamur mikoriza dengan Azospirillum dan Bacillus meningkatkan biomassa tanaman obat Cymbopogon maritinii. Dan juga pada Thymus vulgaris aplikasi dari pupuk hayati meningkatkan pertumbuhan tanaman secara signifikan (Youssef et al., 2004). Dill (Anethum graveolens L.) adalah tanaman rumput aromatik tahunan termasuk dalam kelompok tanaman Umbelliferae yang berasal dari Timur Mediterania. Seluruh vegetatif organ mengandung essence (sari). Senyawa minyak essential yang penting dari tanaman ini adalah d-carrone dan phellandrene dan senyawa yang paling penting pada biji yang masak adalah d-carrone dan limenene. Anethum graveolens L. secara sistematis ditanam pada abad 14 untuk tujuan pengobatan dan sebagai rempah-rempah di sebagaian besar belahan dunia. Orang Eropa telah menggunakan biji dan organ vegetatif tanaman tersebut untuk mengobati sakit kepala dan penyakit hemato-vaskular. Anethum graveolens L. merupakan agen pencahar dan carminative (melegakan pencernaan) yang digunakan untuk mengobati sakit perut dan gangguan pencernaan lainnya. Dill merupakan tanaman aromatik berbau harum, sehingga sering diaplikasikan pada makanan pembuka di berbagai industri makanan. Mengingat perlunya penelitian tentang alternatif pupuk kimia dan kurangnya studi penelitian tentang efek pupuk hayati terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman obat di Iran, studi ini ditujukan untuk meneliti efek pupuk hayati pada karakteristik pertumbuhan dan hasil dari Anethum graveolens, sehingga dapat mengurangi penggunaan pupuk kimia.

1.2 Rumusan MasalahApakah pemberian pupuk hayati dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman Dill (Anethum graveolens L.)?

1.3 TujuanUntuk mengetahui pengaruh pemberian pupuk hayati terhadap pertumbuhan tanaman Dill (Anethum graveolens L.)

BAB IIMETODE PENELITIAN

2.1 Alat dan Bahan Alat:1. Land leveler2. Disc harrow3. Oven4. Kantong kertas (paper bags) 5. Timbangan digital6. Kertas saringBahan:1. Air2. Sampel tanah3. Bibit tanaman Dill (Anethum graveolens L.)4. Pupuk urea5. Pupuk kandang6. Pupuk fosfat7. Pseudomonas florescence biofertilizer8. Nitroxin (Azotobacter dan Azospirillum) biofertilizer

2.2 Prosedur PenelitianPenelitian menggunakan metode completely randomized blocks dengan 3 pengulangan dan menggunakan 4 perlakuan pada daratan Lueen di Saveh (49 54 'N dan 35 2' E), 1413 m di atas permukaan laut pada kultivasi (pengolahan tanah) tahun 2011. Tanah ini disiapkan dengan kultivasi (pengolahan tanah) dan disisir secara tegak lurus sebanyak dua kali dengan disc harrowing (alat membajak tanah) diikuti penghalusan dengan menyamaratakan tanah (leveler) dan membuat alur pada bulan Maret. Sebelum menabur, sampel tanah yang dikumpulkan dari berbagai bagian lapangan dan dilakukan analisis fisik dan kimia dan persentase dari elemen utama dan komponen yang telah ditentukan (Tabel 1). Benih Varamin kultivar yang tersedia secara lokal kemudian ditaburkan di plot ukuran 4 X 2 dari 6 baris pada pertengahan April. Untuk mengukur berat kering tanaman, sampel dipanen dan dimasukkan ke dalam kantong kertas yang telah dilabeli untuk dikirim ke laboratorium. Sampel dikeringkan dengan oven pada suhu 50C selama 72 jam dan kemudian ditimbang dengan timbangan digital dengan toleransi kesalahan 0,01 g.Perlakuan dalam percobaan ini meliputi :1. Pupuk hayati nitroxin (campuran Azospirillum dan Azotobacter).2. Pseudomonas fluorescence, mengandung bakteri pelarut fosfat yang dapat mensekresi asam organik dan fosfatase dalam jumlah besar, oleh karena itu dapat melepaskan ion fosfat dari mineral dan senyawa organik.3. Campuran pupuk hayati nitroxin dan Pseudomonas florescence.4. Kontrol.Pupuk hayati diterapkan setelah pembenihan dan selama irigasi. 5 L / hektar nitroxin diaplikasikan berdasarkan rekomendasi dari pabrikan (Mehr Asia Biologis Technology Co), pada pengairan kedua dan ketiga. Berdasarkan rekomendasi dari pabrikan (Zist Fanavar Co), satu kotak Pseudomonas florescence ditambahkan ke 5 liter air dan diaduk secara keseluruhan lalu disaring melalui sepotong kain tipis. Larutan kemudian diencerkan dengan 100 liter air dan diaplikasikan selama irigasi pertama ketika tanaman memiliki 2-3 helai daun. Larutan tersebut diaplikasikan lagi setelah satu bulan. Untuk tanaman yang diberi perlakuan campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence, pupuk diaplikasikan mengikuti waktu pengaplikasian yang relevan. Kontrol tidak diberi pupuk sama sekali.Penaburan benih dilakukan pada plot ukuran 4 2 dengan 6 baris dalam setiap plot. Baris diberi jarak 30 cm satu sama lain dan pemberian jarak dilakukan ketika tanaman berada pada tahap 4 daun sehingga di setiap barisnya, tanaman terpisah sejauh 20 cm. Selama penelitian tidak terdapat herbisida, pestisida atau fungisida yang diaplikasikan. Dalam rangka untuk menyuplai tanaman dengan nutrisi, jumlah pupuk nitrogen dan fosfat yang diaplikasikan ke tanah selama persiapan pada bulan Maret adalah urea: 100 kg per hektar; Super phosphate triple: 50 kg per hektar; pupuk kandang atau kompos: 10 ton per hektar. Penyiangan dilakukan pada dua tahap, 20 dan 45 hari setelah pembenihan. Pengenangan dilakukan setiap 7 hari.Dalam rangka untuk mengamati hasil senyawa sebelum panen, baris tepi dalam setiap plot dan juga tanaman yang tumbuh hingga 50 cm dari akhir tiap baris disisihkan dan 10 tanaman yang dipilih secara acak dari masing-masing plot. Jumlah biji di setiap bulir, jumlah bulir di setiap tanaman, jumlah bulir di setiap penyinaran, berat kering dan basah tanaman, penampakan biji di masing-masing tanaman, dan bobot 1000 biji dicatat. Akhirnya analisis statistik dilakukan dengan menggunakan SPSS software dan grafik yang relevan disusun menggunakan Excel. Kemudian rata-rata dibandingkan dengan menggunakan uji Duncan (p 0,05).

BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN3.1 Hasil PengamatanTabel 1. Analisis fisika dan kimia sampel tanah

Tabel 2. Analisis variasi untuk tinggi tanaman, panjang daun, diameter batang dan berat kering dan berat basah tanaman

Grafik 2. Perbedaan efek perlakuan pada Diameter batang tanamanGrafik 1. Perbedaan efek perlakuan pada tinggi tanaman

Grafik 4. Perbedaan efek perlakuan pada Berat kering tanamanGrafik 3. Perbedaan efek perlakuan pada Berat basah tanaman

3.2 PembahasanPada penelitian ini, hasil karakteristik pertumbuhan pada tanaman Dill (Anethum graveilens L.) yang diamati meliputi:Tinggi tanamanHasil pengamatan ditampilkan pada Tabel 2. Perbandingan rata-rata dari berbagai perlakuan menunjukkan bahwa pupuk hayati Pseudomonas florescence, nitroxin, dan pupuk campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence menunjukkan perbedaan yang signifikan terhadap tinggi tanaman. Pada Tabel 2. terlihat bahwa sampel yang masing-masing telah diberi perlakuan pupuk campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence memberikan hasil yang tertinggi dan hasil terendah pada tanaman kontrol (Grafik 1).Diameter batangTidak ada perbedaan yang nampak antara diameter batang tanaman yang diberi perlakuan dengan pupuk nitroxin, dan pupuk campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence. Di sisi lain, perlakuan dengan pupuk Pseudomonas florescence menghasilkan diameter batang yang besar secara signifikan bila dibandingkan dengan kontrol. Diameter batang terbesar terdapat pada tanaman yang diberi perlakuan pupuk campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence, sedangkan diameter batang terkecil adalah tanaman kontrol (Grafik 2).Berat basah tanamanPerbandingan rata-rata menunjukkan bahwa perlakuan pupuk hayati Pseudomonas florescence, nitroxin, dan campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence menunjukkan perbedaan yang signifikan pada berat basah Anethum graveolens L. Selain itu, tidak ada perbedaan signifikan pada berat basah tanaman yang diberi perlakuan dengan pupuk nitroxin, dan pupuk campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence. Berat basah tanaman terbesar yaitu pada tanaman yang diberi perlakuan pupuk campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence, sedangkan berat basah terkecil adalah tanaman kontrol (Grafik 3).Berat kering tanamanPerbedaan yang signifikan diamati antara berat kering tanaman dari tanaman yang diberi perlakuan dengan pupuk nitroxin, Pseudomonas florescence, dan campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence. Di sisi lain, tanaman yang diberi perlakuan pupuk hayati Pseudomonas florescence dengan tanaman kontrol menampakkan hasil yang tidak berbeda jauh. Hasil berat kering tertinggi diamati pada campuran nitroxin dan Pseudomonas florescence dan berat kering terendah pada tanaman kontrol (Grafik 4).

3.3 DiskusiFatma et al. (2006) melaporkan hasil penelitian mengenai efek positif dari Azospirillum dan Azotobacter, dan juga bakteri pelarut fosfat seperti Pseudomonas pada tanaman obat, Majorana Hortensis. Demikian pula dengan Krishna et al. (2008) yang juga melaporkan mengenai peningkatan indeks perkecambahan seperti persentase dan kecepatan perkecambahan, viabilitas, dan juga panjang dari akar dan batang Ocimum sanctum dan Withania somniferum yang diberikan pupuk hayati bakteri Azospirillum dan Azotobacter, bakteri pelarut fosfat, bakteri fiksasi nitrogen, dan kombinasi dari pupuk-pupuk tersebut.Banyak studi penelitian yang telah menyebutkan mengenai efek positif dari mikroorganisme dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman obat. Sebagai tambahan untuk fiksasi nitrogen, Azospirillum dapat pula meningkatkan pertumbuhan akar melalui generasi senyawa perangsang dan hal tersebut memberikan hasil dalam peningkatan air dan penyerapan nutrisi dan juga kinerja umum tumbuhan (Tilak et al., 2005). Subba Rao (1979) melaporkan bahwa bakteri perangsang pertumbuhan yang paling penting ialah Azospirillum, Azotobacter, dan Pseudomonas yang dapat memfiksasi nitrogen dan melarutkan fosfat di tanah, dan juga menghasilkan hormon pertumbuhan (fitohormon) pada tanaman terutama hormon auksin, giberelin dan sitokinin dan karenanya kinerja tanaman dapat meningkatkan. Azotobacter mampu menghasilkan senyawa anti jamur yang memerangi penyakit tanaman dan meningkatkan keberlangsungan hidup dan perkecambahan dari bibit dan, sebagai hasilnya, meningkatkan keseluruhan pertumbuhan dari tanaman (Chen, 2006). Bakteri ini juga memiliki potensi mengeksresikan berbagai senyawa eksopolisakarida (EPS) dan asam lemak (Suryatman et al., 2006). Eksopolisakarida dapat berfungsi sebagai biosurfaktan yang dapat meningkatkan biodegradasi limbah minyak bumi (Iwabuchi et al., 2002)Hasil dari penelitian sesuai dengan penelitian Sanches Govin et al. (2005) yang melaporkan bahwa aplikasi pupuk hayati pada Calendula officinallis L. dan Matricaria recutita L. meningkatkan kinerja dari tunas dalam tanaman obat. Youssef et al. (2004) juga melaporkan mengenai pertambahan tinggi, berat kering dan basah dari tunas saat panen pertama dan kedua.Temuan dari penelitian ini menunjukkan bahwa aplikasi pupuk hayati memiliki efek menjanjikan terhadap tumbuhan Dill dan hal tersebut sesuai dengan beberapa penelitian tentang manfaat pupuk hayati terhadap tanaman obat. Oleh karena itu, disarankan bahwa mineral nitrogen dan pupuk fosfat diganti dengan pupuk hayati untuk mengurangi biaya produksi dan mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan pupuk kimia terutama nitrogen sebagai nitrat.BAB IVKESIMPULANPupuk hayati adalah pupuk yang mengandung mikroorganisme hidup yang ketika diterapkan padabenih permukaantanaman atautanah akan mendiami rizosfer atau bagian dalam dari tanaman dan mendorong pertumbuhan dengan meningkatkan nutrisi utama dari tanaman. Pada penelitian ini digunakan bakteri Azospirillum, Azotobacter sebagai bakteri penambat nitrogen di udara untuk menghasilkan pupuk hayati nitroxin dan Pseudomonas florescence sebagai bakteri pelarut fosfat.Pengaruh pemberian pupuk hayati terhadap karakteristik pertumbuhan tanaman Dill (Anethum graveolens L.) diantaranya meningkatkan tinggi tanaman, memperbesar diameter batang, menambah berat kering dan berat basah tanaman. Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan campuran pupuk hayati Pseudomonas florescence dan nitroxin memberikan hasil yang paling baik bagi pertumbuhan tanaman Dill (Anethum graveolens L.) dibandingkan dengan perlakuan lain dan kontrol.

DAFTAR PUSTAKAAlexander, M. 1977. Introduction to Soil Microbiology 2nd Ed. New York: John Wiley and Sons.Banik, S. and B.K. Dey. 1982. Available Phosphate Content of An Alluvial Soil as Influenced by Inoculation of Some Isolated Phospahate-Solubizing Micro-Organisms. Plant Soil 69: 353-364.Beauchamp, E.G and D. J. Hume. 1997. Agricultural Soil Manipulation: The Use of Bacteria, Manuring, and Plowing In J.D. Van Elsas, J.T. Trevors and E.M.H. Wellington (Eds). Modern Soil Microbiolgy. New York: Marcel Dekker Gaur, A.C.; R.S. Mathur and K.V. Sadasivam. 1980. Effect of Organic Material and Phosphate-Dissolving Culture on The Yield of Wheat and Greengram. Indian. J. Agron. 25: 501-503.Ilmer, P. and F.Schinner. 1992. Solubizing of Inorganic Phosphate by Microorganism Isolated from Forest Soils. Soil Biol. Biochem. 24(4): 389-395.Iwabuchi N et al. 2002. Extracellular Polysaccharides of Rhodococus rhodochrous S-2 Stimulate the Degradation of Aromatic Components in Crude Oil by Indigenous Marine Bacteria. Appl Environ Microbiol 68:2337.Suryatmana P, Kardena E, Ratnaningsih E, Wisjnuprapto. 2006. The Characterization of Biosurfactant from Azotobacter chroococcum. [In Indonesian]. J Mikrobiol Indones 11:30-34.Thomas, G.V. 1985. Occurance and Availability of Phosphate-Solubilizing Fungi from Coconut Plants Soils. Plant Soil 87: 57-364. Bunga Majemuk: diakses dari http://id.wikipedia.org/wiki/Bunga_majemuk tanggal 9 Maret 2013. Mikroba Pengikat Nitrogen diakses dari http://andiirmasuryani.blogspot.com/2012/02/mikroba-pengikat-nitrogen.html tanggal 9 Maret 2013.Mikroorganisme Pelarut Fosfat diakses dari http://balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/buku/pupuk/pupuk7.pdf tanggal 16 Maret 2013.