PENINGKATAN KANDUNGAN N TANAMAN DAN HASIL PADI GOGO AKIBAT APLIKASI BAKTERI ENDOFITIK PENAMBAT N2 DAN PUPUK N ANORGANIK PADA TANAH SALIN Mieke Rochimi Setiawati, Pujawati Suryatmana, dan Ridha Hudaya Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, Bandung Email :
[email protected] ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kontribusi bakteri endofitik penambat N2 dalam mensubstitusi pupuk N untuk tanaman padi gogo pada tanah salin. Manfaat penelitian ini adalah meningkatkan peran bakteri endofitik penambat N2 untuk tanaman padi gogo yang ditanam di tanah salin agar efek salinitas yang mengganggu penyerapan unsur hara oleh tanaman (khususnya N) dapat ditanggulangi dengan asupan N dari hasil penambatan N2 dari udara oleh bakteri endofitik. Percobaan dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah serta rumah kaca Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran sejak bulan Maret 2007 sampai November 2007. Percobaan ini menggunakan tanah salin asal Desa Panyingkiran Lor Kecamatan Cantigi Kabupaten Indramayu. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen dengan menggunakan rancangan percobaan Acak Kelompok Pola Faktorial. Dari hasil penelitian diketahui bahwa tanaman padi gogo yang diinokulasi bakteri endofitik penambat N2 campuran (Pseudomonas sp. dan Acinetobacter sp.) dan diberi pupuk N dosis 60 kg N/ha menghasilkan kandungan N dan bobot kering gabah padi gogo yang tinggi (41,57g Gabah Kering Panen). Substitusi pupuk N oleh bakteri endofitik penambat N2 campuran pada tanah salin asal Desa Panyingkiran Lor Kecamatan Cantigi, Kabupaten Indramayu, sebesar 50 %. Peningkatan bobot kering padi akibat pemberian inokulan bakteri tersebut adalah sebesar 25, 41 %. Kata kunci : bakteri endofitik, penambat N2, tanah salin, Pseudomonas sp., Acinetobacter sp.
ASTRACT Experiments were designed to obtain the contribution of endophytic N2-fixing bacteria inoculants on upland rice plants that grown in saline soils can eliminate salinity effect that decreased mineral uptake therefore that bacteria could supply nitrogen through N2 fixation. The experiments were conducted in Soil Biology Laboratory and green house Faculty of Agriculture, Padjadjaran University, from March 2007 until November 2007. The experiments method was used are Randomized Block Design in Factorial pattern. The medium for upland rice plants growth was saline soil from Panyingkiran Lor village, Cantigi district of Indramayu.
1
Result of the experiments showed that the upland rice was inoculated with mix inoculants of endophytic N2-fixing bacteria (Pseudomonas sp. and Acinetobacter sp.) and incorporated with N fertilizer 60 kg/ha have the better in N content and paddy dry grain (41.57 g Dry Weight Grain). N fertilizer substitute with mix inoculants of endophytic N2-fixing bacteria on saline soils from Panyingkiran Lor village, Cantigi district of Indramayu was 50 %. The increase of paddy dry grain affected of endophytic N2-fixing bacteria inoculants was 25.41 %. Key words: Endophytic bacteria, N2-fixation, saline soils, Pseudomonas sp., Acinetobacter sp.
PENDAHULUAN Indonesia diperkirakan memiliki 40-43 juta ha lahan bermasalah dan 13,2 juta ha dari lahan itu terpengaruh salinitas. Lahan-lahan itu pada umumnya lahan pantai, muara sungai, dan delta yang dipengaruhi oleh intrusi air laut (Direktorat Bina Tehnik Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, 1997).
Kawasan pantai adalah
kawasan yang secara topografi merupakan dataran rendah dan dilihat secara morfologi berupa dataran pantai. Secara geologi, batuan penyusun dataran umumnya berupa endapan aluvial yang terdiri dari lempung, pasir dan kerikil hasil dari pengangkutan dan erosi batuan di bagian hulu sungai. Daerah pantai yang semula dirasakan kurang menarik dan dianggap tidak memberi manfaat, akhir-akhir ini dicoba untuk dikembangkan sebagai alternatif untuk mengatasi keterbatasan tanah pertanian. Tanah salin merupakan daerah pantai yang mendapat intrusi atau pengaruh air laut lebih dari 4 bulan dalam setahun. Lingkungan alami tanah salin pada umumnya merupakan lingkungan yang akuatik atau lahan kering seperti lahan pertanian di sepanjang pantai. Tantangan paling mendasar bagi bangsa Indonesia memasuki era tinggal landas Pembangunan Jangka Panjang ke II (PJP II) adalah mempertahankan atau meningkatkan pertumbuhan ekonomi secara berkesinambungan tanpa merusak daya dukung lingkungan alam. Kenyataan yang dihadapi saat ini jumlah penduduk Indonesia terus bertambah dari waktu ke waktu, dan secara langsung mengakibatkan semakin terbatasnya penggunaan lahan untuk pertanian.
2
Apabila lahan yang dipengaruhi intrusi atau pasang surut air laut tersebut digunakan untuk lahan pertanian, maka masalah salinitas harus diatasi. Salah satu usaha menanggulangi masalah lahan salin adalah, dengan memanfaatkan bakteri endofitik penambat N2 pada tanaman padi yang hidup ditanah salin untuk nanggulangi pengaruh buruk yang ditimbulkan dari tanah salin. Tanaman yang kurang atau tidak toleran terhadap salinitas akan mengalami perubahan ultra struktur sel, yaitu pembengkakan mitokhondria dan badan golgi, peningkatan jumlah retikulum endoplasma, dan kerusakan kloroplast. Di samping itu tanaman akan mengalami perubahan aktivitas metabolisme, meliputi penurunan laju fotosintesis, peningkatan laju respirasi, perubahan susunan asam amino, serta penurunan kadar gula dan pati di dalam jaringan tanaman. Menurut Ogo and Horie dalam Bintoro (1989), total nitrogen, protein nitrogen, dan fosfor di dalam daun padi menurun akibat perlakuan NaCl. Peningkatan konsentrasi garam terlarut dalam tanah akan meningkatkan tekanan osmotik larutan tanah, akibatnya jumlah air yang masuk ke dalam akar tanaman akan berkurang atau jumlah air yang tersedia menipis. Dengan aplikasi bakteri endofitik penambat N2 pada tanaman padi diharapkan dapat meningkatkan asupan N pada tanaman, sehingga kadar N tanaman dan hasil meningkat. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kontribusi bakteri endofitik penambat N2 dari tanaman padi yang toleran salinitas dalam mensubstitusi pupuk N pada tanah salin. Manfaat penelitian ini adalah meningkatkan peran bakteri endofitik penambat N2 untuk tanaman padi gogo yang ditanam di tanah salin agar efek salinitas yang mengganggu penyerapan unsur hara oleh tanaman (khususnya N) dapat ditanggulangi dengan asupan N dari hasil penambatan N2 dari udara oleh bakteri endofitik.
BAHAN DAN METODE Tanah yang digunakan sebagai media tanam percobaan diambil dari lapisan olah tanah salin asal Desa Panyingkiran Lor, Kecamatan Cantigi Kabupaten Indramayu, Jawa Barat (pH H2O 6.3, N total 0.46%, P total 39.1 mg 100g-1, K total 44.0 mg 100g-1, Liat berdebu). Tanah dikering-udarakan dan disaring dengan saringan kawat berdiameter 2 mm. Bakteri endofitik penambat N2 yang digunakan diisolasi dari jaringan tanaman padi Ciherang yang ditanaman secara gogo di tanah salin Desa Panyingkiran Lor. Ada
3
dua jenis bakteri endofitik penambat N2 yang digunakan yaitu Acinetobacter sp. dan Pseudomonas sp. dengan aktivitas nitrogenase yaitu sebesar 263,5 nmol dan 254,0 C2H4 g-1 BK jam-1. Pelaksanaan percobaan ini dilakukan dengan cara menginokulasikan bakteri endofitik penambat N2 pada benih padi gogo. Pelakuan percobaan terdiri dari dua faktor yaitu : faktor pertama yaitu dosis pupuk N anorganik/urea (N) yang terdiri dari 4 taraf berturut-turut dari n1 sampai n4 yaitu 30, 60, 90, 120 N/ha. Faktor kedua adalah jenis inokulan bakteri endofitik penambat N2 (I) yang terdiri dari tiga taraf yaitu : tanpa inokulan (i0), inokulan tunggal Acinetobacter sp. (i1), dan inokulan campuran Pseudomonas sp. dan Acinetobacter sp. (i2) . Total perlakuan percobaan adalah 4 x 3 = 12 diulang tiga kali, ada dua unit percobaan yaitu untuk destruksi dan panen sehingga total pot percobaan yang disiapkan adalah 12 x 3 x 2 = 72 buah. Kapasitas pot percobaan adalah 10 kg tanah salin kering udara. Parameter yang diamati adalah karakteristik tanah salin yang menjadi media tanam, kandungan N tanaman, dan bobot kering gabah padi gogo. Perlakuan dasar yang diberikan pada tanah salin yang digunakan sebagai media tanam padi gogo adalah pemberian pupuk SP 36 dengan dosis 135 kg ha-1 dan pupuk KCl dengan dosis 60 kg ha-1. Pupuk Urea sebagai perlakuan diberikan dua kali masingmasing setengah dosis sesuai dengan dosis perlakuan pada saat tanam dan 3 MST. Kadar air tanah dipertahankan pada kondisi kapasitas lapang berdasarkan penimbangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis tanah salin asal Desa Panyingkiran Lor, Kecamatan Cantigi, Kab. Indramayu Dari hasil analisis tanah awal asal desa Panyingkiran Lor Kecamatan Cantigi, tanah salin tersebut mempunyai tekstur liat berdebu. Dengan tekstur yang kasar maka kandungan garam di dalam tanah akan cenderung lebih rendah dibandingkan dengan tanah yang bertekstur halus. Berkurangnya kadar garam dalam tanah dapat terjadi akibat pencucian tanah di musim penghujan. Berdasarkan analisis awal ternyata kadar salinitas di desa Panyingkiran Lor, Kecamatan Cantigi adalah 6,59 mmhos cm-1 , termasuk tinggi (Donahue dkk, 1983). Hal 4
tersebut menandakan proses pencucian tanah di daerah tersebut hanya sedikit terjadi sehingga kandungan garam di dalam tanah hanya sedikit menurun pada awal musim hujan yaitu pada saat pengambilan contoh tanah. Menurut profil potensi desa Kabupaten Indramayu (Dinas Pertanian Kab. Indramayu, 2006), luas tanaman padi gogo di desa tersebut sebesar 1.373 ha dengan produksi sebesar 7.529,65 ton. Walaupun sumbangan padi gogo kurang dari sepertiga total produksi padi, tetapi peranannya cukup penting karena umumnya tanah di daerah tersebut tidak dapat ditanami tanaman yang peka terhadap kadar garam. Sebagian besar tanaman padi gogo yang ditanam adalah varietas Ciherang yang merupakan tanaman padi yang relatif tahan terhadap pengaruh garam.
Kandungan N tanaman Padi Gogo Dari hasil percobaan, tampak tanaman padi yang diberi inokulan campuran bakteri endofitik penambat N2 dan diberi pupuk N dengan dosis 60 N/ha memperlihatkan peningkatan kandungan N tanaman yang sama dengan yang diberi pupuk 90 dan 120 kg/ha (Tabel 1). Hasil percobaan ini berhubungan dengan kemampuan bakteri campuran yang secara sinergis dapat meningkatkan kandungan N tanaman dibandingkan dengan inokulan tunggal. Habitat tanah salin pada umumnya kekurangan unsur N (Zahran dkk., 1995), oleh karena itu input N sangat penting pada lingkungan tersebut. Salah satu sumber N pada habitat salin adalah penambatan N2. Aktivitas penambatan N2 sangat penting pada habitat salin karena menurut Zahran (1997), efek garam yang timbul di habitat tersebut terhadap tanaman dapat mengganggu penyerapan air dan nutrisi (khususnya N) dari dalam tanah dan bersifat toksik pada sebagian besar organisme. Bakteri penambat N2 yang hidup pada tanah salin dapat mengkolonisasi rhizosfer tanaman halofilik dan toleran garam karena adanya eksudat akar. Mikroba tersebut berasosiasi dengan akar tanaman atau hidup secara simbiosis intraseluler dengan tanaman inang. Walaupun peran bakteri dalam mengontrol keseimbangan osmotik masih belum terungkap, tetapi kontribusinya dalam meningkatkan kandungan N tanaman telah terbukti.
5
Tabel 1. Pengaruh jenis inokulan bakteri endofitik penambat N dan dosis urea terhadap kandungan N tanaman (%) Dosis urea (N/ha)
Jenis inokulan bakteri endofitik penambat N2 Tanpa inokulan inokulan tunggal inokulan campuran (i0) (i1) (i2) 30 (n1) 1.86 a 1.41 a 1.54 a B A A 60 (n2) 1.93 a 1.89 b 2.78 b A A B 90 (n3) 1.90 a 2.11 b 2.46 b A AB B 120 (n4) 2.24 b 2.21 b 2.27 b A A B Keterangan : Angka yang ditandai dengan huruf kecil yang sama (vertikal) dan huruf kapital yang sama (horizontal) tidak berbeda nyata menurut Uji Duncan pada taraf 5 %. Penggunaan inokulan tunggal yaitu Acinetobacter sp. (yang mempunyai aktivitas nitrogenase yang tertinggi) tampaknya menghasilkan suplai N yang lebih rendah bila dibandingkan dengan penggunaan inokulan campuran (Pseudomonas sp. dan Acinetobacter sp.) pada setiap taraf pemberian dosis pupuk N. Sinergisme antara dua jenis mikroba atau lebih dapat terjadi apabila tidak ada persaingan dalam mendapatkan sumber nutrisi yang dibutuhkan mikroba tersebut. Apabila salah satu mikroba mengeluarkan metabolit yang dibutuhkan mikroba lainnya dalam usaha untuk menggunakan nutrisi, maka kedua mikroba tersebut dapat memberikan pengaruh yang menguntungkan bagi tanaman inangnya karena suplai N yang diberikan menjadi lebih besar. Jones et al. (1991) menyatakan bahwa kandungan N pada tanaman padi dalam keadaan cukup adalah sebesar 2,60 sampai 3,20 %. Dibawah dari 2,40 % N tanaman padi termasuk dalam kategori kekurangan. Sedangkan De Datta (1981) menyatakan konsentrasi kritis unsur N pada tanaman padi sebesar 2,5 %. Peningkatan dosis pupuk N pada bersamaan dengan inokulasi bakteri endofitik yang tunggal dan campuran tidak meningkatkan kandungan tanaman. Tampaknya aktivitas bakteri endofitik dalam menambat N ditekan dengan pemberian pupuk N yang semakin meningkat, akibatnya kandungan N dalam tanaman tidak meningkat.
6
Bobot Kering Gabah Padi Gogo Pemberian inokulan bakteri endofitik penambat N2 yang tunggal maupun campuran berpengaruh nyata terhadap peningkatan bobot kering gabah pada setiap dosis pupuk N yang diberikan. Tanaman padi gogo yang diinokulasi campuran bakteri endofitik penambat N2 dan dipupuk 60 kg N/ha menghasilkan bobot kering gabah yang lebih tinggi dari pada dipupuk 120 kg N/ha. Penambahan dosis pupuk N lebih dari 60 kg N/ha berkecenderungan menurunkan bobot kering gabah. Tampaknya aktivitas bakteri tersebut menjadi terhambat dengan pemberian pupuk N dengan dosis yang tinggi. Kontribusi bakteri penambat N2 dalam mensubstitusi pupuk N untuk menghasilkan bobot kering gabah yang tinggi adalah setengah (50%) dari dosis pupuk N anjuran untuk tanaman padi. Peningkatan hasil yang diperoleh adalah 16,18 % bila dibandingkan dengan dosis anjuran yang menggunakan inokulan campuran. Sedangkan bila dibandingkan dengan perlakuan dosis pupuk N anjuran yang tidak diinokulasi dengan bakteri endofitik penambat N, gabah kering panen yang dihasilkan adalah 25,41 %. Tabel 2. Pengaruh jenis inokulan bakteri endofitik penambat N2 dan dosis urea terhadap bobot kering gabah (g) Dosis urea (N/ha)
Jenis inokulan bakteri endofitik penambat N2 Tanpa inokulan inokulan tunggal inokulan campuran (i0) (i1) (i2) 30 (n1) 23,09 a 33,37 a 31,46 a A B B 60 (n2) 26,18 b 37,17 b 41,57 d A B C 90 (n3) 30,62 c 37,19 b 39,64 cd A B B 120 (n4) 33,13 d 38,16 b 35,78 b A B B Keterangan : Angka yang ditandai dengan huruf kecil yang sama (vertikal) dan huruf kapital yang sama (horizontal) tidak berbeda nyata menurut Uji Duncan pada taraf 5 %. Pengaruh inokulan bakteri penambat N pada tanah salin efeknya lebih besar dibandingkan dengan tanah non salin. Dari hasil penelitian Setiawati dkk (2003), bakteri
7
endofitik penambat N yang diaplikasikan pada tanah Ultisols memberi kontribusi dalam mengurangi kebutuhan pupuk N sebesar 20 -30 %. Hal ini dapat dipahami karena pada tanah non salin hambatan dalam menyerap unsur N lebih kecil daripada tanah salin. Perkembangan akar pada tanah non salin lebih baik sehingga penyerapan N dari dalam tanah melalui proses intersepsi akar dan aliran massa menjadi lebih baik dibandingkan perakaran tanaman yang terhambat akibat toksisitas kadar garam pada tanah salin.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Tanaman padi gogo yang diinokulasi bakteri endofitik penambat N2 campuran (Pseudomonas sp. dan Acinetobacter sp.) dan diberi pupuk N dosis 60 kg N/ha menghasilkan kandungan N dan bobot kering gabah padi gogo yang tinggi. 2. Substitusi pupuk N oleh bakteri endofitik penambat N2 campuran pada tanah salin asal Desa Panyingkiran Lor Kecamatan Cantigi, Kabupaten Indramayu, sebesar 50 %. Peningkatan bobot kering padi akibat pemberian inokulan bakteri tersebut adalah sebesar 25, 41 %
Saran Untuk meningkatkan peran bakteri endofitik penambat N2 dalam mengatasi permasalahan di tanah salin, khususnya di sentra tanaman padi gogo di Kabupaten Indramayu maka perlu dilakukan produksi inokulan dengan mencari bahan pembawa yang aplikatif untuk petani.
DAFTAR PUSTAKA Bintoro, M. H., 1990, Pengaruh NaCl Terhadap Pertumbuhan Kultivar Tomat, Bull. Agron. XIV 1: 13-28. De Datta, S.K. 1981. Principles and Practices of Rice Production. A Wiley Interscience Publ. John Wiley and Sons, New York. Direktorat Bina Tehnik Jenderal Pengairan Departemen Pekerjaan Umum, 1997, Kebijaksanaan Pembangunan Irigasi dalam Peningkatan Produksi Pangan (Formulasi Program Pengem- bangan Irigasi Pada PJP II.
8
Donahue, R.L., R.W. Miller, and J.C. Shickluna. 1983. Soils, An Introduction to Soil and Plant Growth. 5th ed. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ.
Jones, J.B.,Jr., B. Wolf, and H.A. Mills. 1991. Plant Analysis Handbook. A Practical Sampling Preparation, Analysis and Interpretation Guide. Micro-Macro Publ., Inc., Athens, GA. Setiawati, M.R., D.A. Santosa, T. Simarmata, Y. Sumarni, dan D.H. Arief. 2003. The contribution of nitrogen-fixing endophytic bacteria to increase the growth of upland rice. LISA International Seminar. UNPAD, Bandung. Zahran, H.H. 1997. Diversity, adaptation, and activity of the bacterial flora in saline environment. Biol.Fertil.Soils. 25:211-223. Zahran, H.H., M.S., Ahmad, and EA., Afkar. 1995. Isolation and characterization of nitrogen fixing moderate halophilic bacteria from saline soils of Egypt. J. Basic Microbiol. 35 : 269-275.
UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Dikti Depdiknas yang telah membiayai penelitian ini melalui Penelitian Hibah Bersaing 2007.
9
