119 KAJIAN BAHAN ORGANIK DAN BAKTERI PELARUT FOSFAT TERHADAP TAHANA P DI TANAH VERTISOL STUDIES ON THE EFFECTS OF ORGANIC MATTER AND PHOSPHATE SOLUBILIZING BACTERIA ON P STATUS IN VERTISOL SOIL Ni Wayan Dwiani Dulur Fakultas Pertanian Universitas Mataram ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji peranan bahan organik dan bakteri pelarut fosfat terhadap tahana P di tanah Vertisol. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan percobaan pot di rumah kaca. Percobaan dirancang dengan Rancangan Acak Lengkap dengan tiga ulangan dan dua faktor perlakuan yang ditata secara faktorial, yaitu inokulasi bakteri (I) dan macam bahan organik (B). Faktor inokulasi bakteri terdiri atas tiga aras yaitu: Io: Tanpa inokulasi; Ib: Inokulasi Bacillus sp; Ip: Inokulasi Pseudomonas sp. Ketiga aras tersebut dikombinasikan dengan tiga jenis bahan organik yaitu: Bo : Tanpa penambahan bahan organik; Bg: Penambahan bahan organik gamal; Bj: Penambahan bahan organik jerami padi. Hasil Penelitian menunjukkan bahwa: 1). Penambahan bahan organik ke dalam tanah berpengaruh terhadap perubahan status P tanah Vertisol; 2). Inokulasi bakteri pelarut fosfat dapat meningkatkan P tersedia tanah; 3). Penambahan bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat secara nyata dapat meningkatkan P-total tanah, P-anorganik tanah, P-tersedia tanah dan menurunkan jerapan P serta Porganik tanah. ABSTRACT This study aimed to examine the role of organic matter and phosphate solubilizing bacteria in affecting P status in Vertisol soil. An experimental method was applied in this research, by conducting pot experiment in a glasshouse. The experiment was designed according to Completely Randomized Design, with three replicates and two treatment factors arranged factorially, i.e. bacteria inoculation (I) and types of organic matter (B). The bacteria inoculation factor consisted of three levels, i.e.: Io: Without the inoculation; Ib: Inoculation of Bacillus sp; and Ip: Inoculation of Pseudomonas sp. Those three levels were combined with three types of organic matter treatment, i.e. Bo: Without organic matter; Bg: organic matter from Gamal; Bj: organic matter from rice straw. Results showed that: 1). The application of organic matter to vertisol soil affected changes in P status of the soil; 2). Inoculation of phosphate solubilizing bacteria increased available P of the soil; 3). Application of organic material and inoculation phosphate solubilizing bacteria significantly increased soil total P, soil inorganic P, soil available P and significatly reduced P sorption and soil organic P. _____________________ Kata kunci: bahan organik, bakteri pelarut fosfat, tanah Vertisol Key words: organic matter, phosphate solubilizing bacteria, Vertisol soil PENDAHULUAN Rendahnya produktivitas pertanian merupakan salah satu isu pokok dalam upaya peningkatan produksi pertanian secara nasional. Usaha peningkatan produksi tentunya tidak terlepas dari kebutuhan akan ketersediaan unsure hara baik makro maupun mikro. Di antara unsur makro, fosfor (P) mempunyai peran penting dan di dalam system biologi tidak dapat digantikan oleh unsure hara lainya (Egawa, 1982). Keberadaan unsur P terutama pada tanah Vertisol, berjumlah sangat sedikit dan sulit tersedia bagi tanaman sehingga dapat
menghambat pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Rendahnya P pada tanah tersebut sebagai akibat tingginya kemampuan tanah dalam menyerap fosfor, karena tektur tanah yang lempungan dengan didominasi oleh lempung montmorilonit (2:1), tingginya kandungan kalsium, magnesium dan banyaknya terdapat kalsium karbonat bebas. Upaya untuk meningkatkan ketersediaan P pada tanah Vertisol perlu dilakukan agar dapat menjamin suasana yang nyaman bagi lingkungan tumbuh tanaman dengan tetap mempertahankan kelestarian ekosistem. Pengelolaan pertanian secara berkelanjutan merupakan alternatif yang Agroteksos Vol. 20 No.2-3, Desember 2010
120 dipilah mencakup pemberian bahan organic dan pemanfaatan bakteri pelarut fosfat. Inkorporasi sisa tanaman ke dalam tanah dapat mengubah sifat kimia dan biologi tanah, termasuk didalamnya aktifitas ensim. Ensim tanah ini dihasilkan oleh mikrobia dan akar tanaman yang berperan mendaur ulang fosfor. Perilaku ensim tersebut sangat dipengaruhi oleh jumlah dan macam bahan organic yang ditambahkan ke dalam tanah (Perruci dan Scorponi, 1985). Jerami padi dan gamal (Gliciridia maculate) merupakan sumber bahan organic yang mudah didapatkan di lahan lahan pertanian dan bila diinkorporasikan ke dalam tanah segera akan mengalami dekomposisi dengan bantuan mikroorganisme. Hasil proses dekomposisi tersebut akan dihasilkan humus, karbondioksida dan energi. Humus tersusun atas gugus fungsional seperti karboksilat, hidroksi fenolik, hidroksi alkoholik, ketonik dan gugus koordinasi seperti asam amino (Stevenson, 1982; Schnitzer, 1991). Humus dapat meningkatkan ketersediaan P di dalam tanah, yaitu melalui: pembentukan senyawa komplek fosfo-humus yang lebih tersedia bagi tanaman, penukaran anion fosfat dari tapak jerapan oleh anion humat dan sulfat, pembentukan senyawa khelat dengan ion Ca2+ dan Mg2+, sehingga dapat menetralisir reaktivitasnya terhadap P. Selain itu karbondioksida yang dihasilkan di dalam larutan tanah akan membentuk asam karbonat. Asam ini mampu meningkatkan kelarutan P, baik P- asli tanah maupun P-pupuk yang ditambahkan (Tisdale et. al., 1984; Tan 1991). Jasad renik seperti Baccilus sp, Pseudomonas sp, Bacterium sp, Escherichia sp dan beberapa jamur seperti Penillium sp dan Aspergillus sp mempunyai kemampuan untuk melarutkan P tanah yang tidak larut menjadi tersedia untuk tanaman. Jasad renik ini menghasilkan asam asam organic seperti asam sitrat, fumarat, tartarat dan keto butarat. Asam organic di dalam tanah bersifat masam dan secara langsung dapat melarutkan Ca-P dan dapat pula membentuk kompleks yang stabil dengan Al2+, Fe3+, Ca2+ dan Mg2+ sehingga dapat membebaskan fosfat. Hasil penelitian tentang peranan baketri pelarut fosfat menunjukkan bahwa inokulasi tanah dengan bakteri tersebut dapat meningkatkan P tersedia, seperti yang dilaporkan oleh beberapan peneliti (Anas dan Prihatini, 1991; Subba Rao, 1982; Tatiek Hardijati Supadi, 1991).
N.W. Dwiani Dulur: Kajian bahan organik …
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji peranan bahan organik dan bakteri pelarut fosfat terhadap tahana P di tanah Vertisol METODE PENELITIAN Penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan percobaan Pot pada tanah Vertisol Kulon Progo di Rumah Kaca. Percobaan faktorial dilakukan dengan melibatkan dua faktor yaitu faktor inokulasi bakteri (I) dan faktor macam penambahan bahan organik (B). Percobaan dirancang dengan Rancangan Acak Lengkap diulang tiga kali. Faktor inokulasi bakteri terdiri atas tiga aras yaitu: Io: Tanpa inokulasi; Ib: Inokulasi Bacillus sp; Ip: Inokulasi Pseudomonas sp. Ketiga aras tersebut dikombinasikan dengan tiga jenis bahan organik yaitu: Bo : Tanpa penambahan bahan organik; Bg: Penambahan bahan organik gamal; Bj: Penambahan bahan organik jerami padi. Persiapan contoh tanah Contoh tanah diambil secara komposit dari beberapa titik pengambilan pada lapisan olah, selanjutnya dikering anginkan dan ditumbuk serta diayak berdiameter 2 mm dan 0,5 mm. Persiapan bahan organik Bahan organik jerami padi dan gamal dikeringkan dalam oven pada suhu 60oC dapa suhu 48 jam sampai mencapai berat konstan. Selanjutnya digiling dan diayak berdiameter 100 mesh. Persiapan inokulum Isolat (Bacillus sp; dan Pseudomonas sp.) sebelum diinokulasikan, diujikan terlebih dahulu kemampuanya untuk melarutkan fosfat kedalam medium Pikovskaya yang sumber C diganti dengan jerami padi dan gamal. Inokulum yang digunakan mepunyai kerapatan populasi 1,5.105 sel per gram tanah. Percobaan di rumah kaca Tanah steril dan tidak steril diberikan bahan organik sesuai perlakuan dengan dosis 20 ton. ha-1 berat kering oven. Tanah dan bahan organik dicampur merata dan dimasukan kedalam pot plastik, diberi air bebas ion sampai kapasitas lapang. Selanjutnya diinokulasikan bakteri pelaut fosfat sesuai dengan perlakuan dan diinkubasikan selama 30 hari.
121 Sehari menjelang tanam semua pot percobaan diberikan pupuk dasar yang mengandung hara makro dan mikro, selanjutnya ditanami benih jagung Arjuna masing masing 4 biji dan pemeliharaan selanjutnya sesuai dengan rekomendasi. Panen dilakukan setelah tanaman berumur 42 hari yaitu setelah kurang lebih 10% dari populasi tanaman berbunga. Analisis tanah dan bahan organik Analisis pH (H20) dengan pH meter; Ca,Mg dan K tertukar dengan metode Kjeldahl (Lambert, 1992); kandungan CaC03 dengan metode Walkey dan Black (Cotteinie et al., 1982); P-total dengan metode pembakaran (Andersson dan Ingram, 1989) Analisis data Data hasil pengamatan dianalisis dengan analisis varian pada tararf nyata 5%, selanjutnya dilakukan uji lanjut uji jarak berganda Duncan pada taraf yang sama. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis keragaman terhadap pH (H20), Ca-tertukar, dan Mg-tertukar disajikan pada Tabel 1, sedangkan P-total (mg.kg-1), Porganik (mg.kg-1), dan P-anorganik (mg.kg-1) disajikan pada Tabel 2 dan Gambar 1. P- tersedia (mg.kg-1), Jerapan P (%), CaCO3 (%), Berat Kering (g.pot-1), dan Serapan P (mg.pot-1) disajikan pada Tabel 3 Hasil analisis keragaman (Tabel 1), menunjukkan bahwa penambahan bahan organik berbeda nyata terhadap penurunan pH (H20), artinya bahwa penambahan bahan organik gamal dan jerami dapat menurunkan pH (H20) tetapi antara gamal dan jerami padi tidakak berbeda. Sedangkan terhadap Ca-tertukar, Mg-tertukar dan C-organik tidak nyata. Interaksi antara penambahan bahan organik dengan inokulasi bakteri pelarut fosfat berbeda nyata terhadap Ca-tertukar, dan Mg-tertukar sedangkan yang lain tidak nyata. Hal ini mengindikasikan bahwa penambahan bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat dapat menurunkan Ca-tertukar, dan Mg-tertukar, sebagai akibat dari penurunan pH (H20). Demikian juga dekomposisi gamal dan jerami padi akan menyumbangkan H+ ke dalam larutan tanah. Ini dapat dibuktikan dengan adanya korelasi (r = 0,57**) antara Ca-tertukar, dan Mg-tertukar dengan penurunan pH (H20). Menurut Stevenson (1982), menyatakan bahwa
aktivitas mikrobia dalam mendekomposisi bahan organik akan melepaskan C02. Karbon dioksida di dalam larutan tanah akan membentuk asam karbonat. Demikian juga beberapa hasil dekomposisi bahan organik yang sebagian besar mempunyai gugus fungsional karboksil akan mengalami ionisasi ataupun melalui reaksi pertukaran, sedemikian sehingga mampu melepaskan H+ ke dalam larutan tanah. Hasil analisis keragaman (Tabel 2), menunjukkan bahwa interaksi penambahan bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat berbeda nyata. Artinya bahwa perbedaan macam bahan organik memerlukan inokulasi tertentu terhadap bakteri pelarut fosfat. Dalam hal ini perlakuan tanpa inokulasi dengan bahan organik jerami padi menunjukkan P-organik tertinggi (174,42 mg.kg-1). Hal ini mungkin disebabkan kadar P-jerami lebih tinggi dari pada gamal, kemungkinan lain peningkatan P-organik juga karena penambahan bahan organik secara umum. Menurut Stevenson (1982), bahwa penambahan bahan organik kedalam tanah akan mengalami dekomposisi sehingga melepaskan berbagai senyawa organik yang mengandung fosfat seperti fosfolipit, gula-gula fosfat, asamasam nucleat, nukleoprotein sehingga pada akhirnya akan meningkatkan P-organik tanah. Inokulasi bakteri pelarut fosfat ke dalam tanah juga akan semakin mempercepat proses dekomposisi bahan organik, sehingga akan mempercepat penambahan P-organik. Peningkatan P-total disebabkan oleh peningkatan P-organik, hal ini terbukti dari hubungan positif antara P-total dengan P-organik melalui analisis korelasi (r = 0,19). Menurut Hsieh&Haieh (1990) dan Harisson (1992), bahwa 15%-18% P-total berasal dari penambahan bahan organik. Sebagai ilustrasi dapat dilihat pada (Gambar l). Hasil analisis keragaman terhadap P tersedia (mg.kg-1), Jerapan P (%), CaCO3 (%), Berat Kering (g.pot-1), dan Serapan P (mg.pot-1) (Tabel 3), menunjukkan bahwa perlakuan macam bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat berbeda nyata. Hal ini berarti bahwa penambahan bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat dapat meningkatkan P-tersedia. Penambahan bahan organik gamal (61,79 mg. kg-1) lebih tinggi daripada jerami padi (57,70 mg.kg-1). Hal ini dapat terjadi karena gamal memiliki nisbah C/N yang lebih rendah bila dibandingkan dengan jerami padi, demikian juga kandungan P-nya, sehingga P-organik dari gamal lebih mudah dimineralisasikan.
Agroteksos Vol. 20 No.2-3, Desember 2010
122 Tabel 1. Pengaruh Macam Bahan Organik dan Inokulasi Bakteri Pelarut Fosfat terhadap pH (H20), Catertukar, dan Mg-tertukar Perlakuan Io Ib Ip
pH (H20) 6,59 6,55 6,49
Ca-tertukar (me %) 12,93 12,60 12,76
Mg-tertukar (me %) 7,46 7,35 7,36
C-organik (%) 1,92 1,92 1,90
Bo Bg BJ
6,76a 6,44b 6,43b
13,17 12,55 12,57
7,40 7,36 7,40
1,86 1,88 2,01
IoBo IoBg IoBj IbBo IbBg IbBj IpBo IpBg IpBj
6,80 6,50 6,47 6,75 6,46 6,43 6,74 6,35 6,38
13,34a 12,53b 12,93a 13,09b 12,63a 12,07c 13,08b 12,50b 12,72c
7,52a 7,41a 7,44a 7,31c 7,35b 7,40b 7,38b 7,32c 7,37c
1,83 1,86 2,07 1,87 1,88 2,01 1,87 1,89 1,94
Keterangan: Angka pada kolom yang sama, yang diikuti huruf yang sama, tidak berbeda nyata antar setiap aras atau kombinasi faktor perlakuan Tabel 2. Pengaruh Macam Bahan Organik dan Inokulasi Bakteri Pelarut Fosfat terhadap P-total (mg. kg-1), P-organik (mg.kg-1), dan P-anorganik (mg.kg-1) Perlakuan Io Ib Ip
P-total mg.kg-1) 678,26 679,25 700,21
P-organik (mg.kg-1) 127,76 145,86 130,65
P-anorganik (mg.kg-1) 550,50 533,39 569,56
Bo Bg BJ
673,69 690,04 693,88
132,26 126,16 145,84
541,43 563,88 548,14
639,47c 691,88ab 703,42a 679,50b 676,50b 681,75b 702,10a 701,76a 696,78a
118,76b 100,09b 164,42a 154,93a 146,26a 136,37a 123,10ab 132,13ab 136,72a
520,71b 591,71a 538,99a 524,57b 530,23b 545,38a 579,00a 569,63a 560,06a
IoBo IoBg IoBj IbBo IbBg IbBj IpBo IpBg IpBj
Keterangan: Angka pada kolom yang sama, yang diikuti huruf yang sama, tidak berbeda nyata antar setiap aras atau kombinasi faktor perlakuan Inokulasi Pseudomonas sp (61,12 mg.kg-1) lebih tinggi dari pada Bacillus sp (59,02 mg. kg-1). Hal ini dapat terjadi karena Pseudomonas sp lebih menyukai kondisi kemasaman yang ada, sehingga aktivitasnya lebih tinggi dar pada N.W. Dwiani Dulur: Kajian bahan organik …
Bacillus sp dengan demikian asam-asam organik yang dilepaskan lebih banyak yang pada akhirnya akan mampu menukar anion P dari berbagai komplek pertukaran.
123 Peningkatan P-tersedia berhubungan dengan penurunan pH (H20) (Tabel 1) dengan koefisien korelasi (r = -0,465*). Penurunan pH (H20) berpengaruh terhadap perubahan berbagai senyawa kimia tanah seperti penurunan jerapan P, CaC03 dan Mg-tertukar. (Tabel 1 dan Tabel 3). Tan (1991), melaporkan bahwa pada pH 8.0 P-Ca kelarutanya rendah dan apabila pH menurun sampai mencapai 6,5 kelarutan P-Ca meningkat sehingga P menjadi lebih tersedia.
Penurunan CaC03 (Tabel 3) pada penambahan bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat disebabkan dari hasil dekomposisi bahan organik dan aktifitas mikrobia perombak menghasilkan asam-asam organik, sehingga melarutkan garam-garam karbonat di dalam tanah disertai pelepasan ion Ca2+ ke dalam larutan tanah. Kation-kation Ca2+ yang terbebaskan memiliki afinitas tinggi terhadap anionanion organik, sehingga membentuk Ca-organik.
Tabel 3. Pengaruh Macam Bahan Organik dan Inokulasi Bakteri Pelarut Fosfat terhadap P tersedia (mg.kg-1), Jerapan P (%), CaCO3 (%), Berat Kering (g.pot-1), dan Serapan P (mg.pot-1)
Io Ib Ip
P tersedia (mg.kg-1) 50,62c 59,02b 62,12a
Bo Bg BJ IoBo IoBg IoBj IbBo IbBg IbBj IpBo IpBg IpBj
Perlakuan
Jerapan P (%),
CaCO3 (%)
Berat Kering (g.pot-1) 23,31 24,57 25,37
Serapan P (mg.pot-1) 19,20b 19,42ab 19,66a
33,57a 29,65b 29,20b
7,26a 6,90ab 6,41b
52,26c 61,79a 57,70b
32,81a 28,63b 30,99b
8,26a 5,94b 6,37b
23,20a 25,41a 24,63ab
19,18b 19,67a 19,43ab
45,91 53,99 51,95 55,05 62,08 59,93 55,82 69,32 61,23
34,26 32,76 33,70 32,44 26,68 29,83 31,72 26,44 29,44
8,49 6,44 6,83 8,39 5,75 6,57 7,90 5,61 5,71
22,76 22,79 24,37 23,02 25,87 24,81 23,81 27,58 24,71
19,10 19,10 19,39 19,15 19,66 19,47 19,29 20,24 19,45
Keterangan: Angka pada kolom yang sama, yang diikuti huruf yang sama, tidak berbeda nyata antar setiap aras atau kombinasi faktor perlakuan 800 700
P-tersedia
600 500
P-total
400
P-organik P-anorganik
300 200 100 0 Io
Ib
Ip
Bo
Bg
BJ
IoBo
IoBg
IoBj
IbBo IbBg
IbBj
IpBo IpBg
IpBj
Bahan Organik
Gambar 1. Pengaruh Macam Bahan Organik dan Inokulasi Bakteri Pelarut Fosfat terhadap P-tersedia
Agroteksos Vol. 20 No.2-3, Desember 2010
124 Hasil analisis keragaman terhadap serapan P (%) dan berat kering tanaman (g.pot-1) perlakuan macam bahan organik berpengaruh nyata sedangkan inokulasi bakteri pelarut fosfat berbeda nyata terhadap berat kering saja. Hal ini berati bahwa penambahan bahan organik baik gamal maupun jerami padi dapat meningkatkan jerapan P. Dengan peningkatan P-tersedia di dalam larutan tanah maka serapan P oleh tanaman juga meningkat. P yang terserap ini dimanfaatkan oleh tanaman untuk perkembangan dan pertumbuhan tanaman, sehingga pada akhirnya akan berpengaruh penambahan berat kering tanaman.
Anas, I. 1988. Biolgi Tanah Dalam Praktek. PAU Bioteknologi IPB, Bogor. 161 hal Egawa, T., 1982. Recycling Phosphorus in Agriculture. Food and Fertilizer Technology Centre. Technical Bulletin, 69: 16-25 Prihatini, T., Is Anos. 1991. Peranan Judul Jasad Mikro Pelarut P Trehadap ketersediaan Hara P Tanah dan Pertumbuhan Tanaman Jagung Pada Tanah Podsolik Rangkasbitung. Balittbang Pertanian PPT dan Agroklimat, Bogor Schnitzer, M., 1991. Soil Organic Mater The Next 75 Year, Soil Sci. 151. (1): 41-58
KESIMPULAN Kesimpulan Berdasarkan hasil yang diperoleh, dapat ditarik beberapa kesimpulan: 1.
Penambahan bahan organik yang diberikan ke dalam tanah berpengaruh terhadap perubahan status P tanah Vertisol.
2.
Inokulasi bakteri pelarut fosfat meningkatkan P tersedia tanah.
3.
DAFTAR PUSTAKA
dapat
Penambahan bahan organik dan inokulasi baketri pelarut fosfat secara nyata dapat meningkatkan P-total tanah, P-anorganik tanah, P-tresedia tanah dan menurunkan jerapan P serta P-organik tanah.
Saran Sebaiknya dilakukan penelitian lanjutan mengenai dampak residu penambahan bahan organik dan inokulasi bakteri pelarut fosfat terhadap dinamika fosfat tanah.
N.W. Dwiani Dulur: Kajian bahan organik …
Subba Rao, N.S., 1977. Biofertilizer in Agricultural. Oxford & IBH. Publ. Co. New Delhi Stevenson, F. S., 1982. Humus Chemestry Genesis, Composition, Reactions. A WileyInterpreting Soil Survey. U.S. Departement of Agriculture handbook No: 436, Washington. D. 754 p. Tan, K.H., 1991. Dasar Dasar Kimia Tanah. (Terjemahan Didiek Hajar Gunadi). Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. 295 h. Tatiek Hardijati Supadi, 1991. Bakteri Pelarut Fosfat Asal Beberapa Jenis Tanah dan Efeknya Terhadap Pertumbuhan dan Hasil Jagung. Disertasi Doktor UNPAD, Bandung Tisdale, S.L., Nelson, W.L., and Beaton, J.D., 1984. Soil Fertility and Fertilizer. Fourth edition. Mc Publ. Company, New York. 694p.
