1 Deskripsi
FORMULA PUPUK HAYATI TANAMAN KEDELAI
5
Bidang Teknik Invensi Invensi ini secara umum berhubungan dengan formula pupuk hayati,
khususnya
meningkatkan
pupuk
efisiensi
hayati
untuk
penggunaan
tanaman
pupuk
N
dan
kedelai, P,
untuk
mempercepat
masa pembungaan dan masa panen, meningkatkan ketahanan tanaman 10
terhadap
serangan
penyakit
dan
meningkatkan
produktivitas
tanaman kedelai.
Latar Belakang Invensi Dunia sekarang ini tengah mengalami krisis pangan dan energi. 15
Salah
satu
kedelai.
bahan
pangan
Diperkirakan
sumber
protein
kebutuhan
bagi
kedelai
manusia
Indonesia
adalah setiap
tahunnya adalah 1,8 juta ton dalam bentuk biji dan 1,1 juta ton dalam bentuk bungkil (Direktorat Kacang – Kacangan dan Umbi Umbian, 2004). 20
Menurunnya luas areal panen kedelai dari 580.534 ha pada tahun 2006 menjadi 464.427 ha pada tahun 2007 dan menurunnya produksi kedelai pada tahun 2006 dari 747.611 ton menjadi 608.263 ton pada tahun 2007 menyebabkan kelangkaan kedelai dan peningkatan harga kedelai. Hal tersebut menimbulkan gejolak di masyarakat
25
terutama pada awal tahun 2008. Di samping itu faktor lain yang menyebabkan kelangkaan kedelai dan peningkatan harga kedelai di Indonesia
antara
lain
ketersediaan
benih
bermutu
yang
masih
kurang, gangguan penyakit tanaman, kesuburan tanah rendah dan penggunaan pupuk tidak berimbang, serta harga tata niaga kedelai 30
yang
kurang
kedelai
yang
menguntungkan dilakukan
petani.
para
Sampai
petani
belum
saat
ini
dilakukan
budidaya secara
intensif dan optimal. Panen yang dihasilkan rata-rata di bawah 0,8 ton per hektar.
2 Penggunaan bahan kimia pertanian seperti pupuk dan pestisida pada budidaya tanaman kedelai yang dikenal sebagai tanaman yang
5
memiliki
banyak
menerus
dan
hama
dan
seringkali
penyakit, melebihi
dilakukan dosis
secara
anjuran
terus
sehingga
mengakibatkan penurunan kualitas lingkungan. Hal ini terlihat antara lain hara tanah cepat terkuras, keseimbangan hara-hara dalam
tanah
terganggu,
keaneka-ragaman
hayati
tanah
menurun,
biomassa fauna tanah menurun, fluktuasi populasi grup-grup fauna tanah 10
dominan
organik
meningkat,
terhambat,
dan
proses
terjadi
dekomposisi peningkatan
sisa-sisa kadar
bahan
(akumulasi)
unsur toksik bagi tanaman (Hill, 2004), sehingga produktivitas lahan cepat menurun. Kemunduran fisik, kimia dan hayati tanah pada sebagian besar sistem pertanian konvensional dalam jangka panjang 15
merupakan
keberlanjutan
salah
usaha
tani
satu
masalah
(Dumarezq
and
yang
Geens,
serius 2001;
bagi
Kabirun,
2004). Sebenarnya banyak teknologi alternatif yang bisa mendukung peningkatan
produksi
yang
tentunya
ramah
lingkungan
dengan
memanfaatkan sumber daya dan teknologi yang ada di lingkungan in 20
situ.
Salah
satu
teknologi
alternatif
yang
potensial
adalah
pemanfaatan pupuk hayati, yaitu teknologi pemanfaatan mikroba tanah yang memiliki manfaat untuk meningkatkan produksi tanaman dan
dikembangkan
berbasis
potensi
sumberdaya
alam
yang
berkelanjutan dan ramah lingkungan. Pupuk hayati untuk kedelai 25
saat
ini
terutama
sebagian Rhizobium
besar spp.
hanya Banyak
menggunakan pupuk
bakteri
tunggal
untuk
tanaman
hayati
kedelai baik yang sudah maupun belum terdaftar hanya diklaim berfungsi menyuburkan tanah dan tanaman, jarang terdapat pupuk hayati yang memiliki banyak fungsi di samping sebagai penyubur 30
tanah dan tanaman juga mampu sebagai pemacu tumbuh dan ketahanan tanaman
kedelai
terhadap
serangan
penyakit.
Di
samping
itu,
banyak pupuk hayati yang sekedar memberikan klaim berdaya guna tinggi
dan
cenderung
spektakuler
tanpa
pengawasan
mutu
yang
ketat sehingga tidak terbukti secara nyata meningkatkan produksi 35
tanaman di lapangan. Pada saat ini telah banyak diproduksi pupuk
3 hayati, tetapi mutu dan efek produk tersebut belum teruji sesuai standar keilmiahan sehingga masih diragukan manfaatnya. Pemanfaatan formula pupuk hayati saat ini memiliki banyak fungsi 5
antara
lain
mampu
memacu
pertumbuhan
kedelai
terhadap
meningkatkan
ketahanan
tanaman
meningkatkan
efisiensi
pemakaian
meningkatkan
produksi
kedelai
dalam
kedelai.
invensi
ini
tanaman,
penyakit
pupuk
kimia
sehingga
Formula
pupuk
hayati
merupakan
pupuk
dan
mampu
tanaman
hayati
yang
diformulasikan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk N 10
dan P, mempercepat masa pembungaan dan masa panen, meningkatkan ketahanan
tanaman
produktivitas
kedelai
tanaman
terhadap
kedelai
penyakit
serta
dan
meningkatkan
memperbaiki
kualitas
lingkungan pertanian.
15
Uraian Singkat Invensi Formula merupakan
pupuk produk
hayati ramah
tanaman
kedelai
lingkungan
yang
dalam
invensi
menggunakan
ini
potensi
kemampuan mikroba tanah tropik Indonesia dari hasil seleksi yang dilakukan 20
secara
meningkatkan bioaktif
sistematis
produktivitas
formula
pupuk
menurut
lahan
hayati
(penambat N2), Pseudomonas
dan
ini
kaidah tanaman
adalah
ilmiah
untuk
kedelai.
Bahan
Rhizobium
sp.
SKC1
sp. SR3C3R (pelarut fosfat), Bacillus
cereus SR1L4 (pelarut fosfat dan penghasil zat antipatogen), dan bakteri 25
endofitik
(penghasil
Ochrobactrum
fitohormon/pemacu
pseudogrignonense
pertumbuhan,
SR1C3D
pembungaan
dan
pemasakan buah kedelai). Penggunaan
formula
pupuk
hayati
dalam
invensi
ini
pada
tanaman kedelai dapat mengurangi pengggunaan pupuk kimia antara 50% 30
-
100%
dan
pestisida
sintetis
sehingga
mengurangi
biaya
produksi dan sekaligus menjaga kelestarian lingkungan pertanian. Formula pupuk hayati tanaman kedelai dalam invensi ini memiliki prospek yang sangat baik pada masa mendatang untuk dikembangkan dalam
skala
industri.
Pada
saat
ini
telah
banyak
diproduksi
pupuk hayati, tetapi mutu dan efek produk tersebut belum teruji 35
sesuai
standar
keilmiahan
dan
diragukan
manfaatnya.
Dengan
4 maraknya
gerakan
pertanian
organik
terutama
pangan
organik,
formula pupuk hayati ini memiliki peluang untuk dikembangkan dan dikomersialkan.
5
Uraian Singkat Gambar
Gambar 1. Bintil akar tanaman kedelai yang diinokulasi dengan formulasi pupuk hayati Gambar 2. Bakteri 10
pelarut
untuk tanaman kedelai
fosfat
yang
ditumbuhkan
pada
media
Pikosvkaya-agar. Gambar 3. Bakteri pelarut fosfat yang mampu menghasilkan zat antipatogen sehingga mampu mengendalikan pertumbuhan Rhizoctonia sp. (patogen penyebab rebah kecambah) Gambar 4. Aplikasi formulasi pupuk hayati untuk tanaman kedelai
15
di lapangan
Uraian Lengkap Invensi Invensi
ini
merupakan
formula
pupuk
hayati
yang
mampu
meningkatkan produksi tanaman kedelai dengan mempercepat waktu 20
pembungaan dan panen, penyakit,
meningkatkan ketahanan tanaman terhadap
meningkatkan
efisiensi
penggunaan
pupuk
kimia
dan
pestisida sintetis serta menjaga kualitas lingkungan pertanian. Pupuk konsorsia 25
hayati
menurut
mikroba
produktivitas
yang
lahan
dan
invensi
bermanfaat tanaman
ini
diformulasikan
yang
mampu
kedelai.
dari
meningkatkan
Mikroba
–
mikroba
tersebut adalah Rhizobium sp. SKC1 (penambat N2), Pseudomonas sp. SRC3R (pelarut fosfat), Bacillus cereus SR1L4 (pelarut fosfat, penghasil fitohormon dan penghasil zat anti patogen) dan bakteri endofitik 30
Ochrobactrum
pseudogrignonense
SR1C3D
(pemacu
pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan buah kedelai). Formula
pupuk
hayati
ini
dikemas
dengan
menggunakan
media
pembawa berupa gambut, takaran pemakaian formulas pupuk hayati ini adalah 250 gram / ha. Populasi dan peranan bakteri – bakteri yang ada dalam formula pupuk hayati untuk tanaman kedelai adalah 35
sebagai
berikut:
Rhizobium
sp.
SKC1
106
–
109 cfu/g
mampu
5 mengikat N2 sehingga dapat memenuhi kebutuhaan N tanaman kedelai sebesar 85 - 100%, Pseudomonas sp. SR1CR3 106 – 109 cfu/g dapat meningkatkan ketersediaan P-tanah, Bacillus cereus SR1L4 106 – 109 5
cfu/g
dapat
menghasilkan
zat
meningkatkan anti
ketersediaan
patogen
sehingga
P-tanah
dapat
dan
mengurangi
kebutuhan pupuk P sebesar 20 – 80% serta meningkatkan ketahanan tanaman
terhadap
Ochrobactrum
serangan
penyakit,
pseudogrignonense
SR1C3D
dan 10
6
bakteri –
8
10
endofitik
cfu/g
mampu
memacu masa vegetatif dan generatif tanaman. Dengan demikian, 10
penggunaan formula pupuk hayati dapat mengurangi biaya produksi.
Tabel 1. Karakteristik formula pupuk hayati tanaman kedelai Isi
Keuntungan
Rhizobium sp. SKC1
Mengikat N2
Memenuhi kabutuhan N tanaman kedelai 85100%
Pseudomonas sp.SR3C3R
Meningkatkan ketersediaan hara P-tanah
Bacillus cereus SR1L4
Meningkatkan ketersediaan hara P-tanah dan antipatogen
Mengurangi sekitar 20 – 80% kebutuhan pupuk SP-36 dan meningkatkan ketahanan tanaman kedelai terhadap serangan penyakit
Bakteri endofitik Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D
Memacu pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan buah
Kedelai 15
Manfaat
mendapatkan Rhizobium
tergolong hara
spp.
tanaman
nitrogen
Mempercepat masa panen
kacang-kacangan
melalui
Keberadaan
simbiotik
bakteri
tersebut
yang
dengan dapat
mampu bakteri
menambat
nitrogen sehingga dapat mengurangi penggunaan urea. Rendahnya produktivitas
kedelai
di
lapangan
disebabkan
banyak
faktor,
salah satunya adalah petani belum banyak melakukan pemupukan dan 20
kemungkinan tidak efektifnya Rhizobium spp. yang ada di lapang. Bakteri Rhizobium spp. yang digunakan dalam formula pupuk hayati dalam invensi ini merupakan bakteri unggul yang diisolasi dari bintil tanaman kedelai yang sehat/subur dan memiliki kemampuan mengikat N2 yang tinggi. Bakteri ini meningkatkan penambatan N2
6 udara yang dimanfaatkan tanaman kedelai dalam masa vegetatif dan masa pembentukan polong. Bintil akar merupakan organ simbiosis yang mampu melakukan fiksasi N2 dari udara, sehingga tanaman mampu memenuhi sebagian 5
besar kebutuhan N dari hasil fiksasi N2. Penggunaan formula pupuk hayati ini mampu memperbanyak jumlah dan besar bintil pada akar tanaman kedelai seperti yang tercantum dalam gambar 1. Kebutuhan tanaman kacang-kacangan seperti kedelai terhadap hara N sangat tinggi,
10
sehingga
dengan
adanya
simbiosis
mutualisme
ini
akan
sangat membantu mengurangi kebutuhan pupuk N. Untuk menghasilkan 1 kg biji kedelai, tanaman menyerap 70-80 g N dari dalam tanah. Dengan
adanya
kebutuhan
Rhizobium
tanaman
yang
terhadap
efektif,
N
tersebut
50-100% dapat
dari
dipenuhi
total dari
fiksasi N2 oleh Rhizobium sp. 15
Di samping menggunakan bakteri Rhizobium sp., dalam formula pupuk hayati ini juga berisi bakteri Pseudomonas sp. SR3C3R dan Ochrobactrum pseudogrignonense SR1L4 yang diisolasi dari lumpur Lapindo, Sidoarjo dan lahan pertanian organik di Cisarua, Bogor. Bakteri
20
–
bakteri
tersebut
merupakan
bakteri
unggul
yang
berperan sebagai pelarut P- tanah, penghasil zat pemacu tumbuh tanaman (auksin / asam indol asetat) dan antipatogen tular tanah terutama
Rhizoctonia
solani
dan
Phythium
sp.
Kemampuan
dalam
menekan pertumbuhan fungi patogen tular tanah seperti tercantum dalam gambar 2. Keuntungaan dari pemanfaatan mikroba – mikroba 25
ini adalah mengurangi sekitar 20 – 80% kebutuhan pupuk SP-36 dan meningkatkan penyakit.
30
ketahanan
tanaman
kedelai
terhadap
serangan
7 Tabel 1.
5
Pengaruh formula pupuk hayati (FPH) invensi ini, pupuk NPK-anorganik, dan kombinasi keduanya terhadap pertumbuhan (bobot bintil akar kering, tinggi tanaman, jumlah daun, dan bobot tanaman kering), hasil (bobot biji kering), dan nilai relative agronomic effectiveness (RAE) tanaman kedelai var. Wilis.
Perlakuan
No.
Bintil akar kering** (g/tugal)
Tinggi** (cm)
Jumlah daun** (lb/tan.)
Tanaman kering** (g/tugal)
Berat RAE biji (%) Kering** (kg/ha)
1.
Kontrol lengkap
0,09 c
49,20 b
13,3 b
1,67 b
1020 c
-
2.
NPKstandar*
0,11 b
64,03 a
23,67 a
4,70 a
1421 b
100
3.
FPH
0,23 b
61,07 a
22,33 a
4,76 a
1508 b
121
4.
¼ NPKstandar + FPH
0,27 b
62,67 a
25,00 a
4,64 a
1528 b
126
5.
½ NPKstandar + FPH
0,12 b
64,15 a
21,00 a
4,31 a
1530 b
127
6.
¾ NPKstandar + FPH
0,11 b
63,25 a
21,33 a
4,04 a
1412 b
98
7.
½ NKstandar + FPH
0,26 a
66,55 a
26,37 a
4,92 a
1917 a
223
Keterangan : 10
*
:
** :
Urea 50 kg/ha; SP-36 100 kg/ha; dan KCl 75 kg/ha Angka dalam satu lajur yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji jarak berganda Duncan (DMRT) pada taraf 0,05.
Fosfor merupakan unsur hara makro yang sangat penting dalam 15
metabolisme tanaman. Rao (1982) mengemukakan bahwa umumnya pada tanah
–
tanah
ketersediaannya
kering, rendah.
meskipun Pada
tanah
berkadar –
tanah
P
tinggi
masam
P
tetapi terikat
sebagai senyawa Al-P dan Fe-P, sedangkan pada tanah basa dalam bentuk Ca-P (Alexander, 1977). Senyawa – senyawa organik hasil 20
sekresi
mikroba
dalam
tanah
dapat
membantu
melepaskan
ikatan
senyawa P yang tidak tersedia. Mikroba tersebut anatara lain Pseudomonas sp., Bacillus sp., Aspergilus sp., dan Penicilium sp. (Alexander, 1977).
8 Kekurang-efisienan penggunaan pupuk P dapat diatasi salah satunya dengan memanfaatkan mikroba pelarut Posfat sebagai pupuk hayati.
Penggunaan
mikroba
pelarut
P
sebagai
pupuk
hayati
mempunyai keunggulan antara lain hemat energi, tidak mencemari 5
lingkungan,
mampu
membantu
meningkatkan
kelarutan
P
yang
terjerap. Pada jenis – jenis tertentu, mikroba pelarut P dapat memacu
pertumbuhan
tumbuh,
serta
tanaman
menahan
karena
penetrasi
menghasilkan patogen
akar
zat
pengatur
karena
sifat
mikroba tersebut yang cepat mengkolonisasi akar dan menghasilkan 10
antibiotik (Elfiati, 2005). Bakteri
yang
juga
digunakan
dalam
formula
pupuk
hayati
dalam invensi ini adalah bakteri endofitik yang mampu hidup di dalam jaringan tanaman. Secara sistemik, bakteri endofitik dalam formula pupuk hayati ini kan masuk ke dalam jaringan tanaman 15
kedelai dan berperanan untuk memacu pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan polong kedelai. Keunggulan aplikasi formulasi pupuk hayati dalam invensi ini adalah menghemat penggunaan pupuk anorganik dan pestisida sintetis untuk patogen tular tanah, mempercepat masa pembungaan
20
dan
umur
panen
tanaman
kedelai.
Pada
aplikasi
formula
pupuk
hayati ini di lapangan menggunakan kedelai varietas Wilis mampu mempercepat
umur
pembungaan
menjadi
33
hari
dan
umur
panen
menjadi 75 hari. Sedangkan pada aplikasi formulasi pupuk hayati ini untuk tanaman kedelai menggunakan kedelai varietas Baluran 25
mampu mempercepat umur pembungaan menjadi 24 hari dan umur panen menjadi 70 hari. Formulasi pupuk hayati ini memperbanyak jumlah polong pada kedelai varietas Baluran seperti yang tercantum di gambar 3. Berdasarkan Deskripsi kedelai varietas Wilis memiliki umur berbunga + 39 hari dan umur masak + 88 hari dan kedelai
30
varietas Baluran memiliki umur berbunga + 33 hari dan umur masak + 80 hari (Balai Pengawasan dan Sertifikasi Benih Tanaman Pangan dan Hortikultura Jawa Timur dan JICA, 2003. Penggunaan formula pupuk hayati tanaman kedelai ini mampu meningkatkan
35
penyakit
ketahanan
tular
tanah
tanaman
yang
kedelai
disebabkan
terhadap
Rhizoctonia
serangan
solani
dan
9 Phytium sp. yang menyebabkan penyakit rebah kecambah dan busuk daun/batang/polong.
5
10
15
20
25
30
35
10
Klaim
1. Konsorsia mikroba yang diformulasikan sebagai pupuk hayati, 5
terdiri dari bahan aktif Rhizobium sp. SKC1, Pseudomonas sp.
SRC3R,
Bacillus
Ochrobactrum
cereus
SR1L4
pseudogrignonense
dan
SR1C3D
bakteri dan
endofitik
bahan
pembawa
yang sesuai. 2. Konsorsia 10
mikroba
sesuai
dengan
klaim
1,
dimana
bahan
pembawanya adalah gambut berkisar 80 – 90%. 3. Konsorsia mikroba sesuai dengan klaim 1 dimana bahan aktif mempunyai kepadatan masing - masing Rhizobium sp. SKC1 106 – 109 cfu/g, Pseudomonas sp. SR1C3R 106 – 109 cfu/g, Bacillus cereus
15
20
25
30
35
SR1L4
106
–
109
cfu/g,
dan
bakteri
endofitik
Ochrobactrum pseudogrignonense SR1C3D 106 – 108 cfu/g.
11
Abstrak FORMULA PUPUK HAYATI TANAMAN KEDELAI
5
Formula merupakan mikroba
pupuk
produk tanah
sistematis
hayati
ramah
tropik
menurut
tanaman
kedelai
lingkungan Indonesia kaidah
yang dari
dalam
invensi
menggunakan hasil
ilmiah
kemampuan
seleksi
untuk
ini
secara
meningkatkan
produktivitas lahan dan tanaman kedelai. Bahan bioaktif formula 10
pupuk
hayati
Pseudomonas fosfat,
ini sp.
penghasil
endofitik
adalah SR3C3R
Rhizobium dan
Bacillus
fitohormon,
Ochrobactrum
sp.
dan
SKC1 cereus
(penambat SR1L4
antipatogen)
pseudogrignonense
N2),
(pelarut
dan
bakteri
SR1C3D
(pemacu
pertumbuhan, pembungaan dan pemasakan buah kedelai). Populasi 15
bakteri – bakteri yang ada dalam formula pupuk hayati tersebut adalah sebagai berikut : Rhizobium sp. SKC1 106 – 109 cfu/g, Pseudomonas sp. SR1C3R 106 – 109 cfu/g, dan Bacillus cereus SR1L4 106
–
109
cfu/g,
dan
bakteri 6
pseudogrignonense SR1C3D 10 20
umur
pembungaan
meningkatkan
ketahanan
meningkatkan
produktivitas
dan
tanaman
kualitas lingkungan pertanian
30
– 10
endofitik
Ochrobactrum
cfu/g. Formula pupuk hayati
tersebut mampu meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk N dan P, mempercepat
25
8
panen
sekitar
terhadap
tanaman
12,5
serangan
kedelai
dan
–
14,7%,
penyakit, memperbaiki
