PEMANFAATAN BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI PUPUK HAYATI TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN KENTANG (Solanum tuberosum) PADA FASE VEGETATIF
SKRIPSI
Oleh: ARIF MUSTAKIM NIM. 06520029
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG 2011
PEMANFAATAN BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI PUPUK HAYATI TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN KENTANG (Solanum tuberosum) PADA FASE VEGETATIF
SKRIPSI
Diajukan Kepada : Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh: ARIF MUSTAKIM NIM. 06520029
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG 2011
MOTTO Anda bisa mencapai keberhasilan tanpa mengupayakan keberhasilan. Banyak orang menjadi gagal dalam upaya mencapai keberhasilan, dan menjadikan diri mereka dikenal buruk, tanpa menyadari bahwa lebih banyak orang yang berhasil dalam upaya menjadikan diri mereka bernilai bagi orang lain. Mereka mencapai keberhasilan, buka karena mereka mengupayakan keberhasilan bagi diri mereka sendiri, tetapi karena mengupayakan keberhasilan bagi orang lain. Sudut pandang QT menentukan kualitas dari yang QT lihat......buktikanlah kalau sesungguhnya sikap QT pada kehidupan ini menentukan kualitas kehidupan yang QT capai. Sahabat menjadikan kehidupan kita penting, karena tanpa kehadirannya nilai kita kurang. QT penting karena QT penting bagi orang lain. Ketahuilah bahwa kehidupan ini adalah perayaan bila QT memasukinya dengan semangat untuk merayakan. Baju baru dengan kepribadian lama tidak berarti apa-apa dibandingkan dengan baju lama dengan kepribadian yang baru. Persahabatan adalah penjamin kualitas kebersamaan.
LEMBAR PERSEMBAHAN Aq persembahkan karya besar ini kepada : Kedua orang tuaq yg slma ini telah memberikan dukungan baik itu berupa morfologiah maupun anatomiah dan yg slalu sabar mendo’akan dan menasihati baik dlm keadaan good or bad.... Q tujukan Yth: Ibu Ulfah Utami yg tlh sbr n tlus ikhlas membimbing saya shngga bnyk mmbrikn pngalamn ataupn ilmu yg bermanfaat... Q haturkan Kpd: Ibu Bayyin yg tlah mmberikn bimbingan dg sbr shngga terselesaiknnya TA ini..... Q ucapkan bnyk2 terimaksh kpd seluruh dosen biologi (Dr. Eko Budi Minarno, M.Pd., Evika Sandi Savitri, M.P., Suyono, M.P., Dr. Agus Mulyono, M.Kes., Dra. Retno Susilowati, M.Si., Ir. Lilik Harianie AR., M.P., Kiptiyah, M.Si., Dwi Suheriyanto, M.P., Kholifah Holil, M.Si., Amalia Fitri Andriani, M.Si., Romaidi, M.Si) yg tlh membrikan ilmu n pnglman yg bnyk n brmnfaat. Terimaksh jg saya smpaikn kpd Mas Sholeh, Mas Ismail, Mas Basyar, Mas Zulfan n Mbak Lil yg tlh membrikan bantuan n dukungan... Maaf tdk bs ngasih pa2 n hanya do’a yg bisa saya berikan... Syukron katsiron buat Pak Sugeng sekeluarga n Pak Tiari sekeluarg... Yg tlh mmbrikn bnyk bntuan n kerjasamanya.... Teman seperjuangan (Mega n Fenty)... Terimaksh ats bantuannya... Terimakash kpd Mas Edi n Mbak Juwita wa Mbak Hilda yg tlh membrikn dorongan n smngt smpai skrng... Q smpaikn bnyk2 terimaksh kpd tmn2 IKABIO ’06 (Zainal Abidin, Niva Tutiatul Khusna, Bekti Styantoro H, Igfir Rivia Setyasa, Indy Mila Nurkholidah, Akhmad Fathir, Uswatun Hasanah, Anggraini Dian Setiawati, Dian Laila Purwaningroom, Amrunur Muh Darwan, Zuli Rohmawati Fauzi, Lia Fatra Nur Laila, Rita Fitria Purwoistri, Afif Umami, Siti Cholifah, Rofiqul Mukhlisin, Mega Gigih Septina Iis Sunaria, Rahmad Agung Febriansyah, Fitria Aulia Ramadhani, Almunawar, Ayu Yarnisah, Rifful Catur Adi Winata, Sheyla Qurrota Ayunin, Suratman Dahlan, Ahmad Nasrurridlo, Mohammad Hafid Aillah, Hairul Fatah, Didik Wahyudi, Rizal Maarif Rukmana, Rimah Karimatul Hayah, M Fatta Romadhoni, M Fathoni Hamzah, Anny Fauziyah, Denik Islamiyah, Anis Rokhmatun Khasanah, Umi Hawwin Nadhifah, Zumrotul Mufidah, Ibnu Arobi, Diyan Febriyanti, Indah Purnawati, Ika Khoiriyah, Nurul Hidayati, Amalia Dwi Arfiani, Eka Nur Azizah, Mohammad Hefni, Eny Rahmawati, Ari Nur Kristanti,
Nur Fianti Yuni Fatichah, Ike Shofiatul Azizah, Ali Firdaus, Hartanto, Qurrotul Uyun, Firda Amaliyah N, Yeni Hasfita, Siti Nur Azizah, Moh. Muhyidin Agus Wibowo, Rohmatin Muhibbah, Nurul Jamilah, Rifa’ Atul Adawiyah, Lutfi Nur Afida) yg tlh snantiasa bersama2 slama ±5th dlm mnmph perkuliahan S1... Sekali lg terimaksh bnyak atas dukungan dn bantuannya... Sorry sing uakeh lek q akeh slahe.... Utk adk Eka yg tercinta terimaksh atas bantuany dan senantiasa memberikan dorongan semangat serta ada ketika suka maupun duka…terima kasih untuk semuanya… Spntne klo ngrepotn trs n blm bs buat adk tersenyum pa lg bahagia... Mhon maaf sebesar2nya!!! Thank’s very much for all of 158 peopole (Sentot, kaconk, del piero, suram, bengkulu mania, karduluk, Pak Di2k, Pak Ustadh, bojo, selep, gondol, Maz Boyke n anderson LA) yg tlh mmbrikn bantuan, dukungan n kbrsamaannya baik suka maupn duka... Maafkn q jk bnyk prkataan perilaku yg tdk brkenan...
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr Wb Alhamdulillah puji dan syukur senantiasa kita panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat dan karunia-Nya. Shalawat serta salam semoga tercurahkan kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan para pengikutnya, Amin... Atas kehendak, hidayah serta inayah Allahlah, penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir dengan judul “Pemanfaatan Bakteri Endofit sebagai Pupuk Hayati Terhadap Pertumbuhan Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) pada Fase Vegetatif ”. Penulis menyadari bahwa banyak pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, untuk itu, iringan do’a dan ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1.
Prof. Dr. H. Imam Suprayogo, selaku Rektor Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang.
2.
Prof. Drs. Sutiman Bambang Sumitro, SU., D.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang.
3.
Dr. Eko Budi Minarno, M.Pd, selaku Ketua Jurusan Biologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang.
i
4.
Dr. Ulfah Utami, M.Si selaku dosen pembimbing, karena atas bimbingan, bantuan, arahan dan kesabaran beliau, penulisan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
5.
Dr. drh. Bayyinatul Muchtaromah M.Si, selaku dosen pembimbing agama yang telah sabar, memberikan bimbingan, arahan dan meluangkan waktu untuk membimbing penulis sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik.
6.
Kiptiyah, M.Si selaku dosen wali, karena bantuan, arahan dan kesabaran beliau, penulisan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
7.
Bapak Ibu dosen Biologi yang telah mengajarkan banyak hal dan memberikan pengetahuan yang luas kepada penulis
8.
Kedua orang tuaku Bapak dan Ibu tercinta dan yang aku hormati yang sepenuh hati memberikan dukungan spirituil maupun materiil sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Tiada kata yang patut diucapkan selain ucapan Jazaakumullahu Ahsanal
Jaza’ dan semoga amal baik mereka mendapat ridho dari Allah SWT dan diberi balasan yang setimpal atas bantuan dan pemikirannya. Sebagai akhir kata, penulis berharap skripsi ini bermanfaat dan dapat menjadi inspirasi bagi peneliti lain serta menambah khasanah ilmu pengetahuan. Amin... Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Malang, 18 Januari 2011
Penulis
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i DAFTAR ISI ...................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ............................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vii DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... viii ABSTRAK ........................................................................................................ ix BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 7 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................... 8 1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 8 1.5 Batasan Masalah .......................................................................................... 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 10 2.1 Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ................................................... 10 2.1.1 Deskripsi dan Morfologi Tanaman Kentang (Solanum tuberosum). ........ 10 2.1.2 Taksonomi Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) .............................. 11 2.1.3 Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Kentang (Solanum tuberosum)… ....... 12 2.1.3.1 Fase pertunasan (pre emergence-emergence) ........................................ 13 2.1.3.2 Fase pertumbuhan brangkasan (haulm-growth) ………….. .................. 13 2.1.3.3 Fase pertumbuhan umbi (tuber growth) …………………. ................... 15 2.1.4 Syarat Tumbuh Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ……….. ......... 16 2.1.4.1 Keadaan Iklim ...................................................................... ................. 16 2.1.4.2 Keadaan Tanah .................................................................... .................. 17 2.2 Bakteri Endofit ............................................................................................ 18 2.2.1 Pengertian Bakteri Endofit ....................................................................... 18 2.2.2 Peranan Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman Kentang (Solanum tuberosum).................................................................. 22 2.3 Pupuk Hayati ............................................................................................... 23 2.3.1 Pengertian Pupuk Hayati .................................................................. ........ 23 2.3.2 Pembuatan Pupuk Hayati ................................................................. ........ 24 2.4 Fosfor (P) ...................................................................................................... 26 2.4.1 Senyawa P di dalam Tanah ...................................................................... 26 2.4.1.1 P-Organik ............................................................................ .................. 28 2.4.1.2 P-Anorganik ......................................................................... ................. 29 2.4.2 Siklus Fosfor ............................................................................................. 30 2.4.3 Peranan Fosfat dalam Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ............ . 31 2.5 Nitrogen ....................................................................................................... 33 2.5.1 Proses Penyebaran Nitrogen di Alam ........................... ............................ 33 2.5.2 Fiksasi Nitrogen pada Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ............ . 35 2.5.3 Mekanisme Penambatan Nitrogen di Udara............................................. . 36
iii
2.5.4 Pemanfaatan Pupuk Mikroba untuk Meningkatkan Unsur Hara dan Pertumbuhan Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ......................... . 37 2.5.5 Peranan Nitrogen dalam Proses Pembentukan Klorofil ................... ........ 39 2.6 Klorofil ....................................................................................................... . 40 BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 43 3.1 Rancangan Penelitian .................................................................................. 43 3.2 Waktu dan Tempat ....................................................................................... 43 3.3 Alat dan Bahan ............................................................................................ 44 3.3.1 Alat ............................................................................................................ 44 3.3.2 Bahan ........................................................................................................ 44 3.4 Variabel Penelitian ....................................................................................... 45 3.4.1 Variabel Bebas .................................................................................. ....... 45 3.4.2 Variabel Terikat ................................................................................ ........ 45 3.5 Prosedur Penelitian ...................................................................................... 45 3.5.1 Pembuatan Pupuk Hayati .................................................................. ....... 45 3.5.1.1 Sterilisasi Alat dan Bahan .................................................... ................. 45 3.5.1.2 Peremajan Isolat Bakteri Endofit ........................................................... 45 3.5.1.3 Pembuatan Formula Pembawa (Carrier) .............................. ................. 45 3.5.1.4 Fermentasi Mikroba Endofit dan Penentuan Fase Optimum Pertumbuhan Masing - Masing Bakteri Endofit ………….. .................. 46 3.5.2 Aplikasi Pupuk Hayati .............................................................................. 46 3.5.2.1 Persiapan Media Tanam ...................................................... .................. 46 3.5.2.2 Penentuan Volume Penyiraman ........................................... ................. 47 3.5.2.3 Pemilihan Benih atau Bibit Kentang (Solanum tuberosum) ................. 48 3.5.2.4 Perendaman Benih ............................................................... .................. 48 3.5.2.5 Penanaman Benih ................................................................ .................. 48 3.5.3 Pemeliharaan Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ………….. ........ 49 3.6 Pengamatan ................................................................................................. 49 3.7 Analisis Bahan ............................................................................................. 50 3.7.1 Analisis Kadar Nitrogen pada Daun Kentang .......................................... 50 3.7.2 Analisis Kadar Fosfat pada Daun Kentang .............................................. 51 3.7.3 Analisis Kadar Klorofil pada Daun Kentang ............................................ 52 3.8 Analisis Data ............................................................................................... 53 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 53 4.1 Kemampuan Isolat Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Kadar Nitrogen, Fosfat dan Klorofil pada Daun Tanaman Kentang (Solanum tuberosum). 53 4.1.1 Kadar Nitrogen ................................................................................. ........ 53 4.1.2 Kadar Fosfat ..................................................................................... ........ 58 4.1.3 Kadar Klorofil .................................................................................. ........ 60 4.2 Kemampuan Isolat Bakteri Endofit Dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ………………………………. .. 63 4.2.1 Jumlah Daun ………………………………………………………. ........ 63 4.2.2 Tinggi Tanaman ………………………………………………… ........... 67 4.2.3 Diameter Batang ………………………………………………….. ......... 69
iv
BAB V PENUTUP ............................................................................................ 75 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 75 5.2 Saran ........................................................................................................... . 76 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 77 LAMPIRAN-LAMPIRAN ................................................................................ 84
v
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rincian Kandungan Molase dan Limbah Tahu ................................ 25 Tabel 4.1 Ringkasan Anava Tunggal Tentang Aplikasi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Kadar Nitrogen Daun Tanaman Kentang (Solanum tuberosum). ...................................................................... 54 Tabel 4,2 Ringkasan Anava Tunggal Tentang Aplikasi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Kadar Fosfat Daun Tanaman Kentang (Solanum tuberosum). ...................................................................... 58 Tabel 4.3 Ringkasan Anava Tunggal Tentang Aplikasi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Kadar Klorofil Daun Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ………………………………………….….60 Tabel 4.4 Ringkasan Anava Tunggal Tentang Aplikasi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Jumlah Daun Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ……………………………………………. 63 Tabel 4.5 Ringkasan Anava Tunggal Tentang Aplikasi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Tinggi Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) ……………………………………………. 67 Tabel 4.6 Ringkasan Anava Tunggal Tentang Aplikasi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Diameter Batang Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) …………………………………………… 69
vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tempat Kolonisasi dan Infeksi oleh Endofit Diazotrophik pada Akar, Gambar Memperlihatkan Mekanisme secara Longitudinal dan transversal ...................................................... 21 Gambar 2.2 Disosiasi (Ionisasi) Asam Fosfat .................................................. 27 Gambar 2.3 Persamaan Umum untuk Reaksi Katalis oleh Fosfatase .............. 29 Gambar 3.1 Skema Pengembangan Formulasi Media Cair dengan Fermentor Sangat Sederhana ...................................................... 46
vii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar Tinggi Tanaman Kentang …………………………. .... . 84 Lampiran 2. Gambar Diameter Batang ……………………………………. 86 Lampiran 3. Analisis Statistik Anava .............................................................. . 88 Lampiran 4. Data Hasil Pengamatan ............................................................... . 93 Lampiran 5. Gambar Bahan-Bahan Penelitian ................................................. . 97 Lampiran 6. Gambar Alat-Alat Penelitian ………………………………… 98
viii
ABSTRAK
Mustakim, Arif. 2011. Pemanfaatan Bakteri Endofit Sebagai Pupuk Hayati Terhadap Pertumbuhan Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) Pada Fase Vegetatif. Pembimbing: Dr. Ulfah Utami, M.Si dan Dr. drh. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si Kata Kunci: Bakteri Endofit, Pupuk Hayati, Kentang dan Fase Vegetatif. Kentang merupakan salah satu pangan utama dunia. Produksi kentang di Indonesia mengalami penurunan akibat pemupukan yang kurang efisien sehingga perlu dilakukan teknik pemupukan yang lebih efektif yaitu dengan pemanfaatan pupuk hayati dari bakteri endofit. Bakteri endofit hidup bersimbiosis saling menguntungkan dengan tanaman inangnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektifitas bakteri endofit sebagai pupuk hayati terhadap kadar unsur hara (nitrogen, fosfat dan klorofil) dan pertumbuhan tanaman kentang (Solanum tuberosum) baik jumlah daun, tinggi tanaman dan diameter batang pada fase vegetatif. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental yang menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan delapan perlakuan dan tiga ulangan. Penelitian ini dilaksanakan pada Juni sampai Oktober 2010 di Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang dan di Greenhouse Dusun Sumber Brantas, Desa Tulung Rejo, Kecamatan Bumiaji, Kota Batu, Jawa Timur. Sedangkan analisis kadar nitrogen, fosfat dan klorofil dilakukan di Laboratorium Bioteknologi Universitas Muhammadiyah Malang. Teknik analisis data menggunakan ANAVA tunggal dan apabila perlakuan berpengaruh nyata maka dilanjutkan dengan uji BNT dengan taraf signifikan 5%. Perlakuan yang digunakan adalah pemberian bakteri endofit tunggal (P. pseudomallei , B. mycoides, dan K. ozaenae) dan kombinasi (P. pseudomallei dengan K. ozaenae; P. pseudomallei dengan B. mycoides; B. mycoides dengan K. ozaenae; P. pseudomallei, B. mycoides dengan K. ozaenae) yang telah difermentasi pada bibit tanaman kentang (Solanum tuberosum). Hasil penelitian menunjukkan bahwa semua jenis isolat bakteri endofit tunggal (P. pseudomallei , B. mycoides, dan K. ozaenae) maupun kombinasi (P. pseudomallei dengan K. ozaenae; P. pseudomallei dengan B. mycoides; B. mycoides dengan K. ozaenae; P. pseudomallei, B. mycoides dengan K. ozaenae) tidak terdapat perbedaan yang nyata terhadap kadar unsur hara (nitrogen, fosfat dan klorofil) dan pertumbuhan tanaman kentang (Solanum tuberosum) baik jumlah daun, tinggi tanaman dan diameter batang pada fase vegetatif .
ix
