4
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Lahan Degradatif Degradasi lahan merupakan penurunan substansial dalam produktivitas biologi tanah atau kegunaan bagi manusia akibat aktivitas manusia (Johnson et al. 2007). Degradasi lahan adalah masalah global dimana melibatkan iklim, tanah, vegetasi, ekonomi, dan kondisi populasi (Salvati et al. 2009). Degradasi lahan memiliki berbagai definisi yang pada dasarnya menggambarkan keadaan penurunan produktivitas biologis dari tanah (Reynolds et al. 2002; Geist and Lambin 2004). Beberapa hal yang mengacu degradasi lahan, antara lain kekeringan, penurunan tutupan lahan karena alam atau manusia, buruknya praktek-praktek pertanian yang menyebabkan kehilangan bahan organik, serta irigasi yang mengarah pada salinisasi (Bajocco et al. 2012). Degradasi lahan diklasifikasikan menurut tingkat keparahan dan disebabkan oleh pertanian, penggembalaan, deforestasi, industrialisasi dan atau eksploitasi vegetasi. Lahan yang telah terdegradasi lebih baik tidak digunakan lagi atau dapat digunakan namun dengan tingkat produktivitas yang rendah. Jika lahan tersebut pernah memproduksi komoditas tertentu, maka diperlukan lahan lain untuk membudidayakan komoditas tersebut (Fiala 2008). Degradasi tanah dibagi ke dalam 3 tipe proses degradasi yaitu degradasi fisik, kimia, dan biologi. Degradasi fisik mempengaruhi struktur tanah, kemampuan tanah dalam menjerap air dan udara, dan ketahanan terhadap penghancuran oleh aliran air dan udara. Degradasi kimia mempengaruhi sifat keasaman tanah (pH), menurunkan ketersediaan dan kemudahan penggunaan nutrisi bagi tanaman, kemampuan untuk memusnahkan racun bagi organisme lain, dan menurunkan peningkatan berlebihan kadar garam pada zona perakaran tanaman. Degradasi biologi mempengaruhi ketersediaan karbon organik tanah, keberagaman spesies biota penghuni tanah dan meningkatkan populasi patogen tular tanah (Dewantara 2007). Degradasi lahan dapat menyebabkan kehilangan biodiversitas (Cluzeau et al. 2012). Degradasi lahan menyebabkan perubahan besar dalam sifat biologi tanah: 4
5
menurunkan biomassa dan aktivitas mikroba tanah (Nunes et al. 2012) serta mengurangi keragaman mikrobiota tanah (Araujo et al. 2014). Pengaruh degradasi lahan terhadap produktivitas terkadang dapat diimbangi dengan peningkatan pemupukan, irigasi, dan pengendalian penyakit, yang meningkatkan biaya produksi (Naylor 1996). Rotasi tanaman, mengurangi pengolahan tanah, penutup lahan, masa bera, pemupukan hijau dan aplikasi pemupukan seimbang dapat membantu pemulihan kesuburan tanah (Tilman et al. 2002). Di Kabupaten Temanggung, degradasi lahan disebabkan oleh erosi dan akumulasi patogen. Erosi tanah telah menyebabkan lahan menjadi kritis, dan akumulasi patogen menimbulkan penurunan kesuburan lahan dan semakin terbatasnya areal pengembangan tembakau. Beberapa usaha pengendalian degradasi lahan yang dilakukan yaitu pengolahan tanah minimal, introduksi tanaman penguat saluran pemotong lahan, penanaman vegetasi penutup tanah, dan pengendalian patogen (Djajadi 2003) B. Penyakit Busuk Pangkal Bawang Putih Busuk pangkal Fusarium (Fusarium oxysporum f. sp. cepae) adalah penyakit ekonomis penting dari jenis bawang. Busuk pangkal ini merupakan penyakit yang sangat merusak bawang, disebabkan oleh Fusarium oxysporum Schlechtend. f. sp. cepae (Hans.) Snyder and Hansen dan ditemukan di banyak negara di dunia (Bayraktar 2010). Busuk pangkal bawang Fusarium menyebabkan kehilangan hasil hingga 50% di lapangan (McDonald et al. 2004). Patogen ini merupakan patogen tular tanah dan dapat bertahan dalam waktu yang sangat lama di dalam tanah meskipun tidak ada tanaman inang (Ulloa et al. 2006). Busuk pangkal bawang putih merupakan penyakit yang merugikan dan mengancam pertanaman bawang putih serta menjadi kendala baru sejak musim tanam 2000 di Tawangmangu, Karanganyar, Jawa Tengah. Busuk pangkal bawang putih disebabkan oleh Fusarium oxysporum Schlecht. f.sp. cepae (Hanz.) Snyd. et. Hans. Pada tahun 2002 intensitas penyakit meningkat mencapai 60 persen. Penyakit ini sangat merugikan karena umbi tanaman sakit menjadi busuk,
6
sehingga besarnya kerugian sama dengan intensitas penyakit, karena umbi bawang tanaman yang terserang tidak lagi laku dijual (Hadiwiyono 2004). Penyakit ini dimulai dari ujung daun, tanaman mulai layu, menguning, melengkung, dan terkadang tanaman benar-benar mati (Sumner 1995). Penyakit ini lazim baik di lapangan serta selama penyimpanan (Ozer et al. 2003). Tanaman Bawang putih di lapang yang terserang penyakit ini menunjukkan penurunan pertumbuhan, menguning atau nekrosis dimulai dari ujung daun. Perubahan warna akan bergerak ke pangkal daun, tanaman akan layu lalu mati (OSU 2009). Benih dan tanah yang terinfeksi patogen Fusarium ini merupakan sumber utama inokulum patogen. Jamur yang awalnya menyebabkan busuk pangkal umbi ini, pada akhirnya mampu menghancurkan seluruh tanaman (Cramer 2000). Busuk pangkal bawang putih merupakan penyakit tular tanah. Kondisi lingkungan tanah sangat menentukan perkembangan penyakit tular tanah (Koike et al. 2008). Hasil penelitian Hadiwiyono et al. (2009) menunjukkan bahwa tanah supresif terhadap F. oxysporum f. sp. cepae dari Tawangmangu memiliki karakter fisika, kimia, maupun biologi tanah yang berbeda dengan tanah kondusif dari daerah yang sama. Tanah supresif memiliki kandungan bahan organik serta sistem keharaan yang lebih baik dibandingkan tanah kondusif. Beberapa mikroorganisme yang berbeda, termasuk strain B. cepacia dan Ralstonia solanacearum, juga dapat menghidrolisis asam fusarat, sebuah phytotoxin yang dihasilkan oleh berbagai spesies Fusarium (Compant et al. 2005). Castillo et al. (2002) menunjukkan bahwa munumbicins, antibiotik diproduksi oleh endofitbakteri Streptomyces sp. yang diisolasi dari Kennedia nigricans, dapat menghambat pertumbuhan in vitro dari jamur fitopatogenik, P. ultimum, dan F. oxysporum. Beberapa bakteri antagonistik seperti Bacillus subtilis, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas fluorescence, Streptomyces spp. and actinomycetes, diketahui dapat digunakan sebagai biokontrol pada beberapa penyakit tular tanah (F. oxysporum, M. phaseolina (Tassi) Goid, R. solani) (El-Bramawy et al. 2012).
7
C. Bakteri Multifungsi PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) atau Rhizo bakteri pemacu pertumbuhan tanaman memiliki peranan penting bagi tumbuhan, misalnya sebagai pengendali biologi melalui kompetisi, produksi antibiotik, induksi resistensi tanaman, produksi fitohormon, dan peningkatan ketersediaan hara melalui fiksasi nitrogen (Aryantha 2004). Bakteri pemacu pertumbuhan tanaman memudahkan pertumbuhan tanaman melalui dua cara, baik melalui stimulasi secara langsung atau melalui biokontrol (aktivitas supresif terhadap penyakit tular tanah). Stimulasi secara langsung terhadap pertumbuhan tanaman dapat diakibatkan dari fiksasi nitrogen, kelarutan fosfat, penyerapan zat besi, sintesis fitohormon (auksin, sitokinin, giberelin), atau modulasi tingkat etilen tanaman. Bakteri tertentu dapat memiliki satu atau beberapa aktivitas ini (Gamalero dan Bernard 2011). Pemanfaatan mikroorganisme tanah yang mampu menambat nitrogen, melarutkan fosfat, mensistesis senyawa pemacu pertumbuhan, merupakan salah satu pendekatan ramah lingkungan untuk pengelolaan hara dan fungsi ekosistem (Wu et al. 2005). Bakteri-bakteri bermanfaat ini mampu memulihkan stres dan penurunan pertumbuhan yang disebabkan oleh serangan gulma, kekeringan, logam berat, dan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan lainnya. Interaksi tanaman
dengan
beberapa
mikroba,
seperti
pupuk
hayati,
biokontrol,
bioremediasi, dan fitoremediasi, penting untuk kesehatan tanah, biodiversitas, dam produksi tanaman (Singh et al. 2011). Mikroba tanah menghasilkan metabolit yang mempunyai peran sebagai zat pengatur tumbuh yang dapat menambat nitrogen (Nasahi 2010). Bakteri penambat nitrogen memenuhi kekurangan unsur nitrogen dalam tanah melalui penambatan nitrogen di udara dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tanaman. Bakteri ini telah terbukti mampu meningkatkan produksi tanaman. Dalam pengembangannya diketahui bahwa bakteri ini memiliki kemampuan lain, seperti yang dikatakan Compant et al. (2005) menjelaskan keuntungan tanaman yang berasosiasi dengan bakteri sebagai agens perangsang pertumbuhan, pengelolaan tanah, dan kesehatan tanaman. Beberapa rhizobakteri juga telah
8
ditemukan meningkatkan pertahanan tanaman, menyebabkan perlindungan sistemik terhadap patogen daun pada benih atau akar (Kloeppe et al. 1999). Menurut Rao (1994) dalam tanah banyak bakteri yang mempunyai kemampuan melepas P dari ikatan Fe, Al, Ca dan Mg sehingga P yang tidak tersedia menjadi tersedia bagi tanaman, salah satunya adalah Pseudomonas. Selain itu, juga terdapat mikrobiota penghasil fitohormon yang berperan dalam penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman (Widawati et al, 2010). Pada akhir dekade ini, penggunaan beberapa isolat-isolat mikroba menunjukkan pengaruhnya terhadap peningkatan pertumbuhan tanaman dan sebagai biokontrol (Malusa et al. 2012). Belakangan ini, bakteri rhizosfer menunjukkan kemampuan antagonisnya terhadap jamur patogen spektrum luas (Kurze et al. 2001). Penelitian baru-baru ini juga mengindikasikan bahwa kolonisasi bakteri dalam akar dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman dan kesehatan tanaman (Sturz et al. 1999), dan terlihat sangat efektif sebagai pengendali hayati (Tjamos et al. 2004). Selain ketahanan induksi, beberapa diketahui mekanisme lain yang digunakan bakteri endophytic antagonistik terhadap patogen jamur, diantaranya antibiosis, kompetisi, dan lisis. Lebih lanjut, bakteri endophytic diketahui perangsang pertumbuhan tanaman melalui produksi hormon tanaman, meningkatkan ketersediaan unsur hara dan penambatan nitrogen (Hurek dan Reinhold 2003). D. Carrier Bahan pembawa inokulum (carrier) adalah suatu bahan yang berperan untuk menumbuhkan dan menyimpan suatu mikrob hasil isolasi dari habitat asli, dan memudahkan inokulum tersebut untuk digunakan kembali. Suatu bahan pembawa harus dapat menyediakan semua kebutuhan nutrisi dari mikrobiota yang bersangkutan, selama disimpan atau sebelum inokulum tersebut diaplikasikan ke biji, tanaman, atau bahan-bahan yang lain (Supriyadi dan Sudadi 2001). Meskipun bahan pembawa memiliki komposisi dan tipe formulasi yang beragam, satu karakteristik penting yang harus dimiliki oleh bahan pembawa yang baik adalah kemampuan untuk memelihara jumlah sel hidup dalam kondisi fisiologis yang baik dalam kurun waktu yang lama (Bashan 1998; Bashan dan De-bashan 2005)
9
dan juga carrier harus menyediakan mikro lingkungan yang sesuai untuk perkembangan mikroorganisme tersebut (Satinder 2012). Carrier yang baik harus memiliki kapasitas kelembaban yang baik, bebas dari senyawa racun, dapat disterilisasi dan berada pada pH 6,5-7,0 (Mahdi et al. 2002) Menurut Danapriatna dan Simarmata (2011) umumnya mikrobiota dalam pupuk hayati dikemas dalam bahan pembawa berbentuk serbuk atau bentuk cairan. Sebagai bahan pembawa inokulan serbuk, dapat digunakan bahan organik seperti gambut, arang, sekam, dan kompos. Yuwono (2006) menyebutkan beberapa bahan pembawa yang dapat digunakan untuk formulasi inokulan antara lain gambut, lignite, arang, zeolit, bentonit. Pembuatan formulasi merupakan hal penting dalam pemanfaatan koleksi mikrobiota unggul dan mempermudah dalam aplikasinya. Berbagai bentuk formulasi dapat disesuaikan dengan sifat dan karakter mikrobiota yang akan digunakan. Bentuk formulasi yang umum dibuat adalah cair, emulsi, butiran, dan tepung. Namun demikian, apapun bentuk formulasi perlu diuji keefektifannya baik di laboratorium, rumah kaca, maupun lapangan (Wartono et al. 2012). Gambut merupakan carrier umum yang digunakan untuk rhizobia dan banyak PGPB (Bashan dan De-bashan 2005). Gambut banyak digunakan sebagai bahan pembawa karena tidak bersifat racun pada bakteri yang akan di inokulasikan, mudah diaplikasikan, memiliki kapasitas penyerapan air yang baik, memiliki tekstur material yang tidak bergumpal, tersedia di alam, memiliki pelekatan yang baik terhadap biji, dan memiliki kapasitas penyangga pH yang baik (Somasegaran dan Hoben 1994; Kaljeet et al. 2011). Danapriatna dan Simarmata (2011) menambahkan, campuran bahan pembawa gambut dan kompos merupakan bahan pembawa terbaik dengan viabilitas bakteri tertinggi sampai umur pupuk 42 minggu setelah produksi. Zeolit dapat bertindak sebagai pembawa banyak bahan aktif berbeda, yang memungkinkan untuk aplikasi slow release (lepas lambat). Beberapa literatur menyebutkan, gambaran umum sifat-sifat dasar berbeda dari zeolit dapat dimanfaatkan sebagai produk yang menjanjikan di perlindungan tanaman (Smedt et al. 2015).
10
E. Bawang Putih Bawang putih (Allium sativum L.) merupakan sayuran penting yang banyak mendatangkan keuntungan karena mempunyai nilai ekonomi tinggi (Galbiatti et al. 2011). Kebutuhan konsumsi bawang putih dari tahun ke tahun meningkat dengan meningkatnya jumlah penduduk, namun tidak diimbangi dengan peningkatan produksi (Mardiyanto et al, 2016). Kebutuhan bawang putih di Indonesia terus meningkat, kebutuhan bawang putih nasional per tahun mencapai 250.000 ton (Agromedia Tim 2011). Bawang putih tumbuh baik pada iklim tropis dan sub-tropis. Bertahan dengan baik pada area dengan curah hujan 600-1200 mm per tahun dan pada suhu 2045ºC. Bawang putih optimal pada kelembaban 15-80, jika terlalu tinggi dapat memicu pertumbuhan penyakit (Abubakar et al. 2000). Bawang putih dapat tumbuh dengan baik pada ketinggian 700-1000 meter di atas permukaan laut. Suhu lingkungan yang paling sesuai adalah 15-25°C, namun tanaman ini masih dapat tumbuh pada suhu 27-30°C (Winarno dan Koswara 2002). Irigasi dan pemupukan adalah faktor-faktor penting untuk mendapatkan produksi Bawang putih yang optimal dan berkualitas (Galbiatti et al. 2011). Pengolahan tanah untuk budidaya bawang putih adalah dengan penggemburan, pembuatan bedeng dan parit, pemupukan dasar serta pengapuran untuk tanah masam, dilakukan 2 minggu sebelum penanaman. Penambahan pupuk perlu dilakukan secara bertahap dan biasanya dilakukan dua kali dalam bentuk N, P2O5, dan K2O. Pemberian pertama dilakukan sebelum penanaman dan kedua diberikan setelah penanaman sebagai pupuk buatan (Wibowo 2009). Menurut Karaye et al. (2006), jarak tanam 10 cm × 10 cm merupakan jarak tanam paling optimal untuk hasil umbi Bawang putih. Pupuk hayati memberikan efek menguntungkan terhadap pertumbuhan, hasil, dan kualitas Bawang putih (Chattoo et al. 2007). Bawang putih var. Tawangmangu dapat dipanen pada umur 111-131 HST. Umbi bawang putih varietas ini memiliki ciri-ciri, seperti umbi berbentuk flat globe, berwarna putih keunguan, warna daun hijau keabu-abuan dan orientasi daun setengah tegak. Hasil panen dari varietas ini, yaitu Berat umbi per tanaman 66,67 g, diameter umbi 4,77 cm, produksi 33,21 ton/ha (Hardiyanto et al. 2007)
11
