JASAD RENIK PELARUT FOSFAT PENGARUHNYA TERHADAP P-TANAH DAN EFISIENSI PEMUPUKAN P TANAMAN TEBU
M. ED1 PREMONO
PROGRAM PASCASWANA INSTITUF PERTANIAN DOGOR BOGOR 1994
SUMMARY
M. ED1 PREMONO. Phosphate Solubilizing Microorganism : Its Role to the Soil Phosphate and P Fertilizer Efficiency of Sugarcane (Under the supervision of ISWANDI ANAS as a chairman of advisor committee, GOESWONO
SOEPARDI, RATNA SIR1 HADIOETOMO, SUSONO SAONO and WIDJANG HERRY SISWORO as members).
For many years, except in 1984, Indonesia was importing sugar to keep national consumption.
There are some efforts to reduce the sugar import by
increasing the national sugar production, i. e. : (1) to improve the management of sugarcane estate, (2) to upgrade the old sugar factories, (3) to apply intensification and (4) to carry out extensification. Most of the new areas for the sugarcane estate development is heading to acid and basic soils. These soils are distributed in Sumatera, Kalimantan, Irian and East of Nusa Tenggara. The important property of these soiIs is the low level of phosphorus fertilizer efficiency. More than 80 % of P fertilizer applied into these soils is not available for plant. The increase of P fertilizer efficiency can be done by chemical, physical and biological methods. The application of lime and organic matter includes chemical method, while the use of microorganism uses biological method. In an effort to obtain the alternative for increasing P fertilizer efficiency in a biological scale, this
research is conducted with the purposes to obtain the promising microorganism in solubilizing unsoluble P compound, and to study its ecology and physiology; therefore the use of the microorganisms is capable to increase the P fertilizer efficiency and the growth of sugarcane. To achieve the purposes, the research conducted consisted of five steps, i. e. : (1) soil and root sampling, (2) isolation and collection of microorganisms,
(3) selection of microorganisms, (4) study of selected microorganisms, and (5) series tests of selected microorganisms. Microorganisms were isolated from rhizosphere and rhizoplane of sugarcane by the use of plate count and proliferation method in the selected medium. The microorganisms were collected and selected in two steps. The first, microorganisms were tested to solubilize AIPO, and rock phosphate from Gresik. The second, microorganisms were tested to increase the available P from acid and basic soils, then, the selected microorganisms were studied in terms of their taxonomy, growth and organic acid secretion. The series tests of selected microorganisms consisted of seven experiments. The first experiment tested 11 microorganisms in combination with organic matter (
0 and 10 ton/ha) in the basic soil, while the second experiment tested the
microorgannisms in combination with lime ( 0 and 1 x Al-exc.) and organic matter
in acid soil.
Both experiments were arranged into randomized block design with
three replications. The observed parameters were the soil pH, soluble P extracted by water and Bray for acid soil and Olsen for basic soil.
The third experiment used sugarcane plant that were preserved up to six-weekold and tested five microorganisms in combination with lime (0 and 1 x Al-exc.) and P fertilizer (0, 45 kg P205TS32P,90 kg P205TS32P,90 kg P20, RP and 150 kg P205 RP). This experiment was arranged into split-split plot design with two replications. As a main plot, sub plot and sub-sub plot were liming, P ferlilizer and microorganisms, respectively. The dry weight, P-uptake and the efficiency of P fertilizer were observed at the six-week-old of sugarcane. P plant tissue derived from rock phosphate was calculated with A Value. The fourth and the fifth experiments were equal in all treatments including microorganisms (five species), lime (0 and 1 x Al-exc.) and P fertilizer (0, 90 kg P205TSP, 90 kg P205RP, 150 kg P20, RP), which were arranged into split-split plot design. As a main plot, sub plot and sub-sub plot were lime, P fertilizer and microorganisms, respectively. The fourth experiment was conducted in the green house and the parameters observed were the dry weight, plant height, N, P and Kuptake of three-month-old of sugarcane. The fifth experiment was conducted in the field and the sugarcane was preserved up to 11 months for observation of succrose content and the sugarcane weight. The sixth and the seventh experiments were a series experiment to study the ecology of bacteria in the acid soil system. The bacteria were tested in terms of their sensitivity toward five kinds of antibiotics (penicillin, terramycin, streptomycin, chloramphenicol and erytromicin) and then the bacteria were adapted in the medium containing high concentration of selected antibiotic.
The bacteria resistant to
antibiotic were called a mutant. The sixth experiment tested the stability of mutant in the non-antibiotic medium and the seventh experiment tested survival of mutant in the acid soil system by using plate count method with medium containing high concentration of selected antibiotic. Population of mutant in the soil was observed at 5, 10, 15, 20, 25, 30 days after inoculation. -The first, second, fourth, sixth, and seventh experiment were conducted at the Soil Biology Laboratory and the green house of the Soil Science Department, Bogor Agricultural University. The third experiment was conducted at the green house of Center for the Application of Isotope and Radiation Jakarta, while the fifth was done
in the Bungamayang Sugar Estate, Lampung. About 219 of phosphate solubilizing microorganisms (PSM) had been collected from rhizosphere and rhizoplane of sugarcane that were consisted of 150 bacteria and 69 fungi. Of the collected PSM, 40 % were obtained by using the proliferation method and 60 % by using plate count method.
After they were
selected at the first and the second steps, then 12 PSM were chosen, consisting of nine bacteria and three fungi. The PSM were Klebsiella terriguna (3), Pseudomonas
putida (3), Pseudomonas fluorescens ( 1), Bacillus substilis (1). Yersinia kristensenii ( I ) , Aspergillus ficuum (2) and one fungi was not identified. Thirty percent of the
selected PSM were isolated by using the proliferation method and 70 % by using the plate count method. Of the total PSM, 20 % were originated from rhizoplane and 80 % from rhizosphere of sugarcane.
Pseudomonasfluorescens and Pseudomonas purida- 1S3T3Cain nutrient broth showed the fastest growth rate with the generation time less than three hours; P. putida- 1b,A,AI, P. putida- 1b8T,AIand Bacillus substilis showed the growth rate
with the generation time about 3-4 hours, while all isolates of Klebsiella terriguna and Yersinia kristensenii showed the slow growth rate with the generation time about 12-14 hours. Aspergillus ficuum and P. putida showed the good result in increasing the available P of the basic soil about 25 and 10 %, respectively. A. ficuwn solubilized Ca and Fe-P while P. putida, P. fluorescens and K. terriguna solubilized Ca, Fe and occluded-P. None of the tested PSM were able to solubilize AI-P. Inoculation of the PSM into the sugarcane was capable to increase the plant height of three-month-old sugarcane to about 5-15 % and the plant dry weight to about 5-40 %, and tended to increase the succrose content of sugarcane. The most stable of PSM in improving the growth of the sugarcane were P. fluorescens,
P. putida- 1b8T,Al, and P. putida- 1b,A,Al.
In fact, P. fluorescens and P. putida
were effective in the treatment without liming compared to liming. The PSM were capable to increase N and K content of sugarcane with the variation value, between 5-20 %. The PSM increased the content of P plant derived from fertilizer to about 60 -120 % and increased the uptake efficiency of P from TSP and rock phosphate to about 0-40 %. Nevertheless, the efficiency value was still low, about 1.2-5.3 % for TSP and 0.2-1.0 % for rock phosphate. The best PSM in increasing fertilizer efficiency was P. fluorescens.
The role of rock phosphate as P source of plant in this experiment series had not replaced that of TSP, although the rock phosphate application was combined with PSM. Nevertheless, the use of PSM was capable to increase the equivalent value of TSP toward rock phosphate from 0.1 up to 0.5 by P. fluorescens and K. temguna. In the antibiotic resistancy test of Pseudomnas it had been known that
P. fluorescens and P. putida were not sensitive to terramycin, penicillin, chloramphenicol, but very sensitive to erytromicin and streptomycin. After it was adapted in the concentration of about 500 uglml of chloramphenicol and panicillin mix (1: I), the both of Pseudomnas were capable to survive. The character of the antibiotic resistance was stable at least up to 15 days for P. putida and 30 days for
P. fluorescens. The mutants were capable to survive in the acid soil up to 30 days, with the population of about 1.0 and 1.1 x lo6CFU/g of soil for P. putida and P. fluorescens, respectively. So, the dynamic transformation of the inorganic soil P, the growth of sugarcane, and the other parameters in the experiment 1, 2, 3, 4, 5 were strongly predicted due to the role of PSM that was inoculated into the soil.
M. ED1 PREMONO. Jasad Renik Pelarut Fosfat : Pengaruhnya Terhadap P tanah dan Efisiensi Pernupukan P tanaman Tebu (Di bawah birnbingan ISWANDI
ANAS sebagai ketua, GOESWONO SOEPARDI, RATNA SIR1 HADIOETOMO, SUSONO SAONO, dan WIDJANG HERRY SISWORO sebagai anggota).
Dari tahun ke tahun, Indonesia selalu rnengimpor gula untuk rnencukupi kebutuhan nasional, kecuali pada tahun 1984. Dalam upaya rnengurangi irnpor gula tersebut, rnaka beberapa usaha dilakukan untuk meningkatkan produksi gula, diantaranya : (1) intensifikasi pada sistim pertanaman tebu yang sudah mapan, (2) ekstensifikasi dengan memperluas pertanaman tebu ke areal bukaan baru dengan sistirn tegalan, terutama di luar Jawa, (3) rehabilitasi pabrik-pabrik gula peninggalan Belanda agar lebih efisien dalam menghasilkan gula, dan (d) rnemperbaiki sistirn managernen kebun dan perkebunan tebu). Pengernbangan areal baru untuk pertanian sebagian besar mengarah pada lahan kering, yang pada umurnnya rneliputi lahan bereaksi masam (tersebar di Surnatera, Kalimantan, Irian Jaya), dan sebagian lagi bereaksi alkalin yang tersebar di Nusa Tenggara. Pada kondisi tanah yang demikian, pemupukan fosfat (P) rnenjadi tidak efisien, karena lebih dari 80 persen pupuk yang diberikan tidak dapat dimanfaatkan oleh tanarnan.
Upaya penghematan pupuk sudah saatnya dilakukan mengingat
sernakin berkurangnya subsidi pemerintah, yang akan berakibat pada rneningkatnya
harga pupuk. Tindakan penghematan ini dapat dilakukan jika diimbangi dengan peningkatan efisiensi pemupukan. Peningkatan efisiensi pemupukan P dapat dilakukan secara kimia, fisika, dan hayati.
Tindakan pengapuran pada tanah masam dan pemberian bahan organik
merupakan cara kimia untuk meningkatkan efisiensi serapan P oleh tanaman. Pengaturan kadar air dan pergiliran penggenangan-pengeringan tanah merupakan kombinasi cara kimia dan fisika. Dipihak lain inokulasi dengan jasad renik pelarut fosfat dan mikoriza merupakan cara hayati yang diharapkan dapat membantu meningkatkan efisiensi pemupukan P. Dalam upaya memperoleh alternatif untuk meningkatkan efisiensi pemupukan P secara hayati, maka penelitian ini disusun dengan tujuan untuk mendapatkan jasad renik yang berkemampuan tinggi dalam melarutkan senyawa P dan mempelajari fisiologi serta ekologinya, sehingga penggunaan agen ini dapat meningkatkan efisiensi pemupukan P dan memperbaiki pertumbuhan tanaman. Untuk mencapai tujuan yang diinginkan, maka disusunlah penelitian ini, yang terdiri atas beberapa tahap : (1) pengambilan contoh tanah dan akar, (2) isolasi dan koleksi jasad renik, (3) seleksi jasad renik, (4) telaah sifat jasad renik, dan (5) rangkaian pengujian jasad renik dalam tujuh percobaan. Jasad renik d iisolasi dari tanah (rhizosphere) dan akar (rhizoplane) tanaman tebu menggunakan medium selektif, dengan teknik cawan tuang dan penyuburan. Jasad renik yang diperoleh dikoleksi dan diseleksi secara bertahap. Tahap pertama menyeleksi kemampuan jasad renik untuk melarutkan batuan fosfat Gresik (RP) dan . 'L
*
.t
senyawa AIPO,, sedangkan tahap kedua rnenyeleksi kemampuan jasad renik dalarn rneningkatkan P terekstrak pada tanah rnasarn Ultisol Lampung dan tanah alkalin
I nceptisol Sragen. Jasad renik yang 1010s seleksi di identifikasi sarnpai tingkat spesies, ditelaah perturnbuhannya dalam medium kaldu nu trien, dan diperiksa asam organik yang dihasilkannya dalarn medium Pikovskaya. Percobaan 1 rnenguji 11 jasad renik pada tanah bereaksi basa dengan perlakuan tanpa dan dengan bahan organik (sisa tanarnan tebu) 10 ton ha". Percobaan 2 menguji 11 jasad renik pada tanah rnasarn dengan perlakuan bahan organik (0dan 10 ton ha-') serta kapur (0 dan IxAl-dd). Kedua percobaan disusun dalam rancangan acak kelompok, 3 ulangan, dengan mengamati peubah pH tanah, P terekstrak air, P terekstrak Olsen (Percobaan I), dan P terekstrak Bray (Percobaan 2). Percobaan 3 menggunakan tanaman tebu varietas PS 80-1424 yang dipertahankan sampai umur 6 minggu, menguji 5 jasad renik pada tanah rnasarn, dengan perlakuan kapur (0 dan IxAl-dd), dan pupuk P (0, 45 kg P,O, TS32P, 90 kg P205 TS3*P, 90 kg P20, RP, dan 150 kg P,O, RP).
Percobaan disusun dalam
rancangan split-split plot, kapur sebagai petak utarna, pupuk P sebagai anak petak, dan jasad renik sebagai anak-anak petak. Peubah yang diamati adalah bobot kering jaringan tebu, kadar total P jaringan, P-pupuk, efisiensi serapan TSP dan RP, serta nilai kesetaraan TSP terhadap RP berdasarkan ketersediaannya bagi tanaman. Percobaan 4 (di rumah kaca) dan Percobaan 5 (di lapang) merupakan percobaan paralel dengan perlakuan dan rancangan percobaan yang sama, yaitu
perlakuan jasad renik (5 jenis), kapur (0 dan lxldd), dan pupuk P (0, 90 kg P20, TSP, 90 kg P205 RP, 150 kg P205 RP), dalam rancangan split-split plot. Kapur sebagai petak utama, pupuk P sebagai anak petak, dan jasad renik sebagai anak-anak petak. Tanaman tebu varietas PS 80-1424 pada Percobaan 4 dipertahankan sampai umur 3 bulan dan pada Percobaan 5 sampai umur 11 bulan. Peubah yang diamati adalah tinggi, bobot kering jaringan umur 3 bulan, kadar N, P, dan K, bobot tebu, serta kadar sukrosa tebu. Percobaan 6 dan 7 merupakan rangkaian uji ekologi dua jasad renik
Pseudomonas di dalam ekosistem tanah masam. Terlebih dahulu jasad renik tersebut diteliti resistensinya terhadap 5 macam antibiotik (penisilin, kloramfenikol, teramisin, eritromisin, dan streptomisin). Selanjutnya bakteri tersebut diadaptasikan dalam medium yang mengandung antibiotik terpilih berdosis tinggi dan sifat resistensi ini dilipatgandakan melalui adaptasi bertahap.
Percobaan 6 menguji stabilitas sifat
resisten terhadap antibiotik pada medium non antibiotik, dan Percobaan 7 menelaah jasad renik yang resisten antibiotik (mutan) setelah diinokulasikan pada tanah masam, dengan cara pencawanan kembali menggunakan medium berantibiotik dosis tinggi. Percobaan 1, 2, 6, dan 7 dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah IPB, Percobaan 3 di rumah kaca Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi (PAIR) BATAN, Pasar Jumat Jakarta, Percobaan 4 di rumah kaca lurusan Tanah IPB, dan Percobaan 5 dilalcukan di areal Pabrik Gula Bungamayang, Lampung. Sejumlah 219 jasad renik yang terdiri atas 150 bakteri dan 69 cendawan, diperoleh dari contoh tanah dan akar tanaman tebu. Dari total jasad renik yang
dikoleksi tersebut, 40 % diperoleh dengan rnenggunakan metode penyuburan, dan sisanya dengan metode cawan tuang. Setelah diseleksi pada tahap 1 dan 2, dipilih 12 jasad renik, yang terdiri atas 9 bakteri dan 3 cendawan. Jasad renik tersebut adalah Klebsiella terriguna (3). Pseudomonas putida (3), Pseudomonas fluorescens ( I), Bacillus substilis (I), Yersinia kristensenii (I), Aspergillus ficuum (2), dan satu
cendawan tidak teridentifikasi (2S,T,Ca). Tiga puluh persen dari jasad renik yang 1010s seleksi merupakan hasil isolasi dengan metode penyuburan dan 70 % dengan metode cawan tuang. Dari total jasad renik yang diperoleh, 20 % berasal dari permukaan akar tebu dan 80 % dari tanah disekitar akar tebu.
Pseudonwnas fluorescens dan P. putida- 1S,T,Ca dalarn
kaldu nutrien
menunjukkan laju pertumbuhan paling cepat dengan waktu generasi < 3 jam, P.
putida- 1k,A,Al, P. putida- 1L,,T, A1 dan B. substilis menunjukkan laju pertumbuhan sedang dengan waktu generasi 3 - 4 jam, sedangkan sernua isolat K. terriguna dan
Y. kristensenii menunjukkan laju pertumbuhan lambat dengan waktu generasi 12 - 14 jam.
Aspergillus ficuum dan P. putida amat baik dalam meningkatkan P tersedia tanah
basa, berturut-turut 25 dan 10 % .
A. jicuum melarutkan bentuk Ca dan
Fe-P, sedangkan P. putida, P. fluorescens, dan K. terriguna rnelarutkan Ca, Fe maupun occluded-P. Tidak satupun jasad renik yang diuji marnpu melarutkan AI-P. Dalam medium Pikovskaya, hanya A . ficuum yang rnenghasilkan asam sitrat sebesar 14 ppm. sedangkan P. putida- 1 L,,T,Al, P. fluorescens, dan K. terriguna
menghasilkan asam oksalat masing-masing sebesar 10.9, 6.5, dan 8.2 ppm. Tidak satupun jasad renik tersebut menghasilkan asam asetat. Inokulasi jasad renik pada tanaman tebu mampu meningkatkan tinggi tanaman umur 3 bulan sebesar 5 sampai 15 %, dan bobot kering jaringan 5 sampai 40 %, serta cenderung meningkatkan kadar sukrosa tebu. Jasad renik yang paling konsisten dalam memperbaiki pertumbuhan tanaman tebu adalah P. fluorescens, P. putida1L,T,Al, dan P. putida- 1L7A,Al. Ternyata kedua Pseudomonas yang disebutkan pertama lebih efektif pada perlakuan tanpa pengapuran dibanding pada perlakuan pengapuran. Pemberian jasad renik mampu meningkatkan kadar N dan K tebu dengan nilai yang bervariasi, berkisar antara 5 sampai 20 %.
Pemberian jasad renik
meningkatkan kadar P tanaman asal pupuk (60- 130 %) dan meningkatkan etisiensi serapan P asal TSP maupun batuan fosfat (0-40 %) %. Akan tetapi, nilai efisiensinya amat rendah yaitu berkisar antara 1.2-5.3 % untuk TSP dan 0.2-1.0 % untuk batuan fosfat. Jasad renik yang paling tinggi dalam meningkatkan efisiensi pemupukan ini adalah P. fluorescens. Peranan batuan fosfat sebagai sumber P tanaman pada rangkaian percobaan ini belum dapat menggantikan TSP, meskipun pemberiannya dikombinasi dengan
jasad renik. Tetapi penggunaan jasad renik mampu meningkatkan kesetaraan TSP terhadap batuan fosfat, dari 0. I mci~jadi0.5, yakni oleh jasad renik P. fluorescens dan K. terriguna.
Pada uji kepekaan Psezuionwnas terhadap antibiotik, dapat diketahui bahwa
P. fluorescens dan P. putida tidak peka terhadap teramisin, penisilin, dan kloramfenikol, tetapi sangat peka terhadap eritromisin dan streptomisin. Setelah diadaptasikan, kedua Pseudomonas tersebut mampu bertahan pada tingkat konsentrasi campuran kloramfenikol dan penisilin (1: 1) 500 ug ml-'. Sifat resisten terhadap antibiotik tersebut stabil paling tidak sampai 15 hari untuk P. putida dan 30 hari untu k P. fluorescens. Mutan Pseudomonas yang resisten terhadap antibiotik ini marnpu bertahan hidup dalam tanah masam sampai 30 hari, dengan tingkat populasi 1.0 dan 1.1 x lo6
CFU per gram tanah, masing-masing untuk P. putida dan P. fluorescens. Dengan demikian, dinamika transformasi P anorganik tanah dan pertumbuhan tanaman tebu, serta peubah lain yang diamati pada Percobaan 1, 2, 3, 4, dan 5, diduga kuat diakibatkan oleh peranan jasad renik yang diinokulasikan ke dalam tanah tersebut.
JASAD RENIK PELARUT FOSFAT PENGARUHNYA TERHADAP P-TANAH DAN EFISIENSI PEMUPUKAN P TANAMAN TEBU
oleh M. ED1 PREMONO Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar DOKTOR pada Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 1994
Judul Disertasi
:
JASAD RENIK PELARUT FOSFAT PENGARUHNYA TERHADAP P-TANAH DAN EFISIENSI PEMUPUKAN P TANAMAN TEBU
Nama Mahasiswa
:
M. Edi Premono
Nomor Pokok
:
TNH 89532
Menyetujui, 1. Komisi Pembimbing
Dr Ir Iswandi Anas Ketua
2 ~ 1 6 ~ Prof. Dr Ir H. Goeswono Soepardi n Anggota
Dr Ir Ratna Siri Hadioetomo Anggota
Dr Ir Widjang Herry Sisworo
2. Ketua Program Studi Tanah
&
Prof. Dr Ir Sarwono Hardjowigeno
Tanggal Lulus
:
27 Agustus 1994
Penulis dilahirkan di Kudus pada tanggal 6 Desember 1958 sebagai anak ketiga dari delapan bersaudara oleh ibu Siti Fatimah dan ayah Wardoyo Sutohadiprawiro. Penulis menempuh pendidikan di SD Al-Islam I1 Kudus lulus tahun 1971; SMP Negeri I Kudus lulus tahun 1974; SMA negeri di Salatiga lulus tahun 1977; Jurusan Tanah, Fakul tas Pertanian, Institut Pertanian Bogor lulus tahun 1982. Pada tahun 1988 penulis melanjutkan pendidikan S-2 di Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Satu tahun kemudian (1989),
penulis mengikuti pendidikan
program S-3 di tempat yang sama. Sejak tahun 1983 penulis bekerja sebagai staf peneliti di Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia (P3GI) di Pasuruan Jawa Timur.
Pada tahun 1984
sampai dengan 1988, penulis ditugaskan sebagai Kepala Kebun Percobaan P3GI di Bungamayang, Lampung Utara.
Selama menjalankan tugas, penulis pernah
memperoleh penghargaan sebagai penulis dan penyaji terbaik pada Konperensi
H impunan Ilmu Gulma Indonesia (HIGI) ke VIII yang diselenggarakan pada tahun 1988 di Bogor. Selama mengikuti pendidikan di Program Pascasarjana IPB, penulis mendapatkan pengalaman yang sangat berharga sebagai pengajar mata ajaran Biologi Tanah, Produktivitas Mikroorganisme, dan Fisiologi Mikroba, masing-masing di Program S-1 Jurusan Tanah Faperta IPB, Jurusan Biologi FMIPA IPB, dan Jurusan
Kimia FMIPA IPB, serta sebagai pembimbing praktikum dan tutorial mata ajaran Dasar-Dasar Ilmu Tanah, Biologi Tanah, Fisiologi Mikroba, dan Produktivitas Mikroorganisme di Program S-1, S-2, dan S-3 IPB. Penulis menikah pada tahun 1983 dengan Sekar Wijayanti, dikaruniai satu putra dan satu putri, yaitu Dinar Danakarisma (10) dan Mutiara Probokawuryan (6).
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah S. W. T atas rakhmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi ini dengan baik. Penulis menyampaikan hormat dan rasa terimakasih yang dalam kepada Bapak Iswandi Anas, Bapak H. Goeswono Soepardi, Ibu Ratna Siri Hadioetmo, Bapak Susono Saono, dan Bapak Widjang Herry Sisworo, yang telah memberikan bimbingan dengan penuh perhatian, ketulusan dan kesabaran. Penulis bersyukur dan bangga mendapatkan kesempatan bimbingan tersebut, yang mudah-mudahan terus menjadi motivasi penulis untuk meneladani sikap beliau. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Direktur P3GI yang tefah memberikan kesempatan penulis mengikuti pendidikan pascasarjana di IPB; PAIRBATAN, terutama Kelti dan Staf Tanah & Nutrisi yang telah memberikan kesempatan penulis menggunakan fasilitas nuklir untuk penelitian ini; Direksi ex PTP
XXXI, Administratur Pabrik Gula Bungamayang dan seiuruh staf Kebun Percobaan P3GI di Bungamayang yang turut membantu menyelenggarakan percobaan di lapang. Rasa terimakasih juga penulis sampaikan kepada Dr. Djojomartom Muljadi, Staf Ahli Menteri Pertanian Bidang Pengkajian Wilayah Pembangunan Pertanian dan Dr. H . Tonny Kuntohartono, Direktur Penelitian P3GI yang telah memberikan masukan sangat berharga dan bersedia duduk sebagai penguji luar komisi pada ujian terbuka mempertahankan disertasi di hadapan senat guru besar Institut Pertanian Bogor. Secara pribadi rasa hormat dan terimakasih juga penulis sampaikan kepada
Bapak Tonny Kuntohartono yang selalu mengarahkan penulis sejak mulai bekerja di P3GI hingga saat ini.
Kepada rekan-rekan satu laboratorium, terutama Rahayu Widyastuti yang turut menyederhanakan metode-meyode isolasi jasad renik, analisis kimia dan koreksi naskah, penulis sampaikan penghargaan dan terimakasih. Kepada Agustinus Yacob, Basuki, Ganda, Yanti, Faizal, dan Eni yang turut menciptakan kedinamisan dan semangat bekerja di laboratorium penulis sampaikan terimakasih. Demikian pula kepada Sarjito, Asih, Julaeha, Ikhwan dan Yusuf yang telah turut memperiancar pekerjaan-pekerjaan penulis. Terakhir disampaikan hormat, penghargaan dan ucapan terimakasih kepada keluarga, terutama Sekar, Dinar dan Mutiara yang telah mendorong penulis dengan doa yang tulus. Mudah-mudahan tulisan ini bermanfaat untuk melengkapi khasanah ilmu pengetahuan dan berguna untuk memperbaiki kesejahteraan umat manusia di masa mendatang. Kritik dan saran dari para pembaca untuk menyempurnakan tulisan ini akan sangat dihargai .
Bogor, Agustus 1994
Penuiis
DAFTAR IS1
DAFTAR TABEL
.................................................................
xxiii
.............................................................
xxvii
DAFTAR GAMBAR
.............................................................. Tujuan Penelitian ........................................................... H ipotesis ..................................................................... Latar Belakang
TINJAUAN PUSTAKA
...........................................................
....................................... Serapan P oleh Tanaman ........................................ Peranan P dalam Tanaman ....................................... Senyawa P di dalam Tanah ............................................... P-organik ........................................................ P-anorganik ......................................................... Jasad Renik dan Kesuburan Tanah ....................................... Sejarah Penel itian .................................................. Jasad Renik Penting untuk ~esuburanTanah .................. P Sebagai Hara Penting Tanaman
............................................... Mekanisme Pelarutan Senyawa P ................................
Jasad Renik Tanah Pelarut P
............................... Pengaruh Jasad Renik Pelarut P Terhadap tanaman ........... Nasib Jasad Renik dalam Tanah ........................................... Resistensi Antibiotik Sebagai Marker ............................ Potensi Jasad Renik Melarutkan P
Halaman
...........................................................
32
........................................................ Pengambilan Contoh Tanah dan akar ..................................... Isolasi Jasad Renik Pelarut Fosfat ........................................ Metode Cawan Tuang ............................................. Metode Penyuburan ............................................... Koleksi Jasad Renik ........................................................ Seleksi Jasad renik ..........................................................
33
BAHAN DAN METODA Tempat dan Waktu
34 34 34 35
36 37
Seleksi Tahap 1 : Seleksi kemampuan pelamtan batuan fosfat .an AIPO. .............................
37
Seleksi Tahap 2 : Seleksi kemampuan meningkatkan P terekstrak tanah masam dan basa .........
38
.......................................................... ldentifikasi Jasad Renik ............................................ Pembakuan Populasi ................................................ Penetapan Asam Organik ..........................................
40
..........................................
40
Telaah Jasad Renik
Pertumbuhan Jasad Renik
39 39
39
Percobaan 1 : Pengaruh Jasad Renik dan Bahan Organik terhadap Ketersediaan P Tanah Basa ...............................
42
Percobaan 2 : Pengaruh Jasad Renik. Bahan Organik dan Kapur terhadap Ketersediaan P Tanah Masam
43
Fraksionasi P-anorganik
44
........ .....................................................
Percobaan 3 : Pengaruh Jasad Renik. Pupuk P dan Kapur terhadap Efisiensi Serapan P-pupuk dengan Teknik Pengenceran Isotop 32P.....................................................
45
Percobaan 4 : Pengaruh Jasad Renik. Pupuk P dan Kapur terhadap Beberapa Sifat Agronorni Tanaman Tebu (Percobaan Rumah Kaca) .................................
47
xix
Percobaan 5 : Pengaruh Jasad Renik. Pupuk P dan Kapur terhadap Beberapa Sifat Agronomi Tanaman Tebu (Percobaan Lapang) ....................................... Karakter Jasad Renik Terhadap Antibiotik Uji Kepekaan Terhadap Antibiotik
47
.............................. ..............................
49
...........................
50
Amplifikasi Sifat Resisten Antibiotik
49
Percobaan 6 : Uji Stabilitas Mutan pada Medium Tanpa Antibiotik ....................................................
51
..............
51
....................................................
53
.......................................................... ..........................................................
53
Percobaan 7 : Uji Ekologi Jasad Renik di Dalam tanah
HASIL D A N PEMBAHASAN Isolasi Jasad Renik Seleksi Jasad Renik
54
Tahap 1 : Seleksi kemampuan jasad renik dalam melarutkan batuanfosfat dan AIPO. ...............
54
Tahap 2 : Seleksi kemampuan jasad renik dalam meningkatkan P terekstrak tanah ..................
57
.......................................................... Identifikasi Jasad Renik ............................................ Penetapan Asam Organik .......................................... Pertumbuhan Jasad Renik .........................................
Telaah Jasad Renik
61 61 62
64
Percobaan 1 : Pengaruh Jasad Renik dan Bahan Organik terhadap P terekstrak Tanah Basa ..................................
67
Percobaan 2 : Pengaruh Jasad Renik. Bahan Organik. dan Kapur terhadap P Terekstrak Tanah Masam ..................
70
..................................................
73
Percobaan 3 : Pengaruh Jasad Renik. Pupuk P dan Kapur terhadap Pertumbuhan Tebu dan Efisiensi Pupuk P dengan Teknik Pengenceran Isotop 32P...........................
75
Transformasi P-anorganik
Bobot Ker inp; . .Jar i ngan Kadar
.............................................
Total Jaringan Tebu
......................
82
........... Efisiensi Serapan P Pupuk ......................................... Kesetaraan TSP terhadap Batuan Fosfat ........................
85
Kandungan P Tanaman Asal TSP (P-TSP)
Kandungan P Tanaman Asal Batuan Fosfat (P-RP)
Percobaan 4 : Pengaruh Jasad Renik. Pupuk P dan Kapur terhadap Beberapa Sifat Agronomi Tanaman Tebu (Percobaan Rumah Kaca) ...................................
.................................................. Bobot Kering Tanaman ............................................. Kadar N Tanaman ........................................:. ......
Tinggi Tanaman
87
90
92 93 96 100
Kadar P Tanaman
....................................................
102
Kadar K Tanaman
....................................................
106
Percobaan 5 : Pengaruh Jasad Renik. Pupuk P dan Kapur terhadap Beberapa Sifat Agronomi Tanaman Tebu (Percobaan Lapang) .........................................
108
...................................................... Bobot Kering jaringan ............................................... Jumlah Tunas Tebu ................................................... Kadar N Tanaman ................................................... Kadar P Tanaman .................................................... Kadar K Tanaman ................................................... Bobot Tebu ........................................................... Kadar Sukrosa Tebu ....................;........................... Kepekaan P. putida dan P.fluorescem terhadap Antibiotik ......... Tinggi Tanaman
110
......................................................... Adaptasi Pada Medium Antibiotik ................................ Uji Kepekaan
Percobaan 6 : Stabilitas Mutan Pseudomonas (Pseudomonas-Mt) pada Medium Non Antibiotik .............................
131
....
134
Percobaan 7 : Uji Ekologi Pseudomonm-Mt pada Tanah Masam
xxi
........................................................ KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... Kes impulan ................................................................... Saran ...................................................................... DAFTAR PUSTAKA ............................................................... Pembahasan Umum
136 144 144
147 149
xxii
Teks
Halaman
..................... .........................
1 . Perolehan jasad renik-pelarut fosfat menurut asalnya
53
2 . Jasad renik 1010s seleksi tahap 1 menurut asalnya
56
3 . Kemampuan jasad renik terpilih dalam melarutkan batuan fosfat (RP). AlPO. dan P tanah ..........................................................
58
..................
59
......................................
62
6 . Hasil analisis beberapa asam organik pada medium Pikovskaya sumber P batuan fosfat ........................................................
63
...............................
67
4 . Jasad renik 1010s seleksi tahap 1 dan 2 menurut asalnya
5 . Hasil identifikasi bakteri pelarut fosfat
7 . Waktu generasi sel jasad renik yang terpilih
8 . Pengaruh jasad renik dan bahan organik terhadap P terekstrak tanah b a a .........................................................................
68
9. Pengaruh jasad renik. bahan organik. dan kapur terhadap P tersedia pada tanah masam ..............................................................
71
10. Beberapa bentuk P-anorganik tanah masam yang diinokulasi dengan jasad renik ........................................................................
74
...........................................
76
1 1 . H a i l uji sidik ragam Percobaan 3
12. Pengaruh perlakuan Percobaan 3 terhadap bobot kering tebu umur 6 minggu .................................................................
78
13 . Pengaruh perlakuan Percobaan 3 terhadap kadar P total tanaman tebu umur 6 minggu ...........................................................
80
14. Pengaruh perlakuan Percobaan 3 terhadap kadar P-TSP tanaman tebu umur 6 minggu ...........................................................
83
15 . Pengaruh perlakuan Percobaan 3 terhadap kadar P-RP tanaman tebu umur 6 minggu .................................................................
86
16. Pengaruh perlakuan Percobaan 3 terhadap efisiensi serapan P TSP pada tanaman tebu umur 6 minggu .........................................
88
17. Pengaruh perlakuan Percobaan 3 terhadap efisiensi batuan fosfat (RP) pada tanaman tebu umur 6 minggu .........................................
90
18. Pengaruh perlakuan pada Percobaan 3 terhadap kesetaraan P tersedia TSP terhadap batuan fosfat (RP) pada tanaman tebu umur 6 minggu
92
....................................
93
20. Pengaruh perlakuan pada Percobaan 4 terhadap tinggi tanaman tebu umur 3 bulan ...................................................................
95
21. Pengaruh perlakuan Percobaan 4 terhadap bobot kering tebu umur 3 bulan ..................................................................
98
22. Pengaruh perlakuan Percobaan 4 terhadap kadar N tanaman tebu umur 3 bulan ...................................................................
101
23. Pengaruh perlakuan Percobaan 4 terhadap kadar P tanaman tebu umur 3 bulan ....................................................................
103
24. Pengaruh perlakuan Percobaan 4 terhadap kadar K tanaman tebu umur 3 bulan ....................................................................
107
25. Ringkasan uji sidik ragam Percobaan 5 ....................................
109
26. Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap tinggi tanaman tebu umur 3 bulan ...................................................................
112
27. Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap bobot kering tanaman tebu umur 3 bulan ....................................................................
115
28. Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap jumlah tunas tebu umur 3 bulan ...............................................................
117
29. Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap kadar N tanaman tebu umur 3 bulan ....................................................................
1 19
19. Ringkasan uji sidik ragam Percobaan 4
xxiv
30. Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap kadar P tanaman tebu umur 3 bulan ................................................................
121
3 1 . Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap kadar K tanaman tebu umur 3 bulan ...............................................................
123
32 . Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap bobot tebu
125
...............
33 . Pengaruh perlakuan Percobaan 5 terhadap kadars ukrosa tebu 34 . Uji stabilitas Pseudomonas-Mt dalam medium tanpa antibiotik
..... .....
127
...
134
35 . Populasi Pseudomonas-Mt setelah diinokulasikan ke dalam tanah
132
Lam~iran
.............................
1. Hasil analisis pendahuluan tanah percobaan
2 . Hasil seleksi tahap 1 bakteri pelarut fosfat
..............................
159
..........................
163
.............................
165
...........................
166
3. H a i l seleksi tahap 1 cendawan pelarut fosfat 4 . Hasil seleksi tahap 2 bakteri pelarut fosfat
158
5 . Hasil seleksi tahap 2 cendawan pelarut fosfat
6. H a i l pengamatan ciri morfologi dan fisiologi bakteri pelarut fosfat 7 . Hasil pengamatan ciri morfologi cendawan pelarut fosfat
..............
167 168
8. Pertumbuhan jasad renik pelarut fosfat dalamm edium kaldu nutrien
169
9 . Sidik ragam pengaruh jasad renik dan bahan organik pada tanah bereaksi basa (Percobaan 1) ................................................
170
10. Pengaruh jasad renik dan bahan organik terhadap pH tanah dan P
terekstrak air
..................................................................
171
xxv
11. Sidik ragam pengaruh jasad renik, bahan organik, dan kapur pada tanah masam (Percobaan 2) ...................................................;
172
12. Pengaruh jasad renik, bahan organik, dan kapur terhadap pH tanah masam (Percobaan 2) .................................................
173
13. Pengaruh jasad renik, bahan organik, dan kapur terhadap P terekstrak air tanah masam (Percobaan 2) ............................................ 14. Sidik ragam pengaruh jasad renik terhadap fraksi-fraksi P anorganik tanah masam .................................................................... 15. Sidik ragam pengaruh jasad renik, fosfat, dan kapur terhadap tebu pada tanah masam (Percobaan 3) .......................................... 16. Persentase P berasal dari TSP dalam jaringan tanaman tebu umur 6 minggu (Percobaan 3) ...................................................... 17. Sidik ragam pengaruh jasad renik, fosfat dan kapur terhadap tebu umur 3 bulan (Percobaan 4) ................................................. 18. Sidik ragam pengaruh jasad renik, fosfat, dan kapur terhadap tanaman tebu yang ditanam di lapang (Percobaan 5) ............................... 19. Karakter jasad renik pelarut fosfat terhadap antibiotik 20. Komposisi beberapa medium tumbuh jasad renik
..................
........................
2 1. Komposisi pereaksi PB dan PC untuk penetapan P larut
................
22. Metode fraksionasi P anorganik tanah menurut Chang dan Jackson yang dimodifikasi (Hesse, 1972) ............................................ 23. Daftar singkatan
................................................................
xxvi
D A R A R GAMBAR Teks
Halaman 1. Skema penelitian
.......................................................
2. Kurva pertuhan jasad renik pada medium kaldu nutrien (Pola A, B, C = bakteri; Pola D = cendawan) ..................
..... ........
32 65
3. Pengaruh jasad renik terhadap P terekstrak dari tanah basa
69
4. Pengaruh jasad renik terhadap P terekstrak tanah masam
72
5 . Pengaruh jasad renik pelarut fosfat terhadap bobot kering tebu
umur 6 minggu
.........................................................
77
6. Pengaruh pupuk P dan kapur terhadap kadar P total tanaman tebu umur 6 minggu ...................................................
81
7. Pengaruh jasad renik dan kapur terhadap serapan P-pupuk (TSP) oleh tanaman tebu umur 6 minggu ....................................
84
8. Pengaruh jasad renik dan TSP terhadap efisiensi serapan P pupuk ...................................................................
87
9. Pengaruh interaksi pupuk P dan kapur terhadap tinggi tanaman tebu umur 3 bulan ......................................................
94
10. Pengaruh jasad renik terhadap tinggi tanaman tebu umur 3 bulan
96
11. Pengaruh interaksi pupuk P dan kapur terhadap bobot kering tebu umur 3 bulan ....................................................
99
12. Pengaruh jasad renik terhadap bobot kering jaringan tebu umur 3 bulan ............................................................
99
13. Pengaruh jasad renik dan fosfat terhadap kadar N tanaman tebu umur 3 bulan tanpa dikapur .........................................
102
14. Pengaruh jasad renik dan pupuk P terhadap kadar P tanaman tebu umur 3 bulan .........;....................................................... 15. Pengaruh jasad renik terhadap kadar P tanaman tebu umur 3 bulan 16. Pengaruh jasad renik terhadap kadar K tanaman tebu umur 3 bulan
17. Pengaruh pemberian pupuk P terhadap tinggi tanaman tebu umur 3 bulan yang ditanam di lapang .......................................... 18. Pengaruh jasad renik terhadap tinggi tanaman tebu umur 3 bulan yang ditanam di lapang .....................................................
Ill
19. Pengaruh pupuk P dan kapur terhadap bobot kering jaringan tebu umur 3 bulan yang ditanam di lapang .....................................
20. Pengaruh jasad renik terhadap bobot jaringan tanaman tebu umur 3 bulan yang ditanam di lapang ............................................ 2 1. Pengaruh pemberian pupuk P dan kapur terhadap kadar P tanaman tebu umur 3 bulan yang ditanam di lapang ................................ 22. Pengaruh jasad renik terhadap kadar K tanaman tebu umur 3 bulan yang ditanam di lapang ........................................................ 23. Pengaruh jasad renik dan kapur terhadap kadar sukrosa tebu
..........
24. Hasil uj i kepekaan Pseudomonas terhadap 5 macam antibiotik 25. Populasi Pseudomonas pada medium berantibiotik
........
......................
xxviii
