PRODUKSI INOKULUM PUPUK HAYATI CENDAWAN Aspergillus niger SKALA LAPANG MENGGUNAKAN LIMBAH ORGANIK PERTANIAN SEBAGAI KARIER
JAERI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini
saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul “Produksi
Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier” adalah benarbenar merupakan hasil penelitian yang saya lakukan bersama komisi pembimbing dan belum pernah diteliti oleh peneliti lain. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Penelitian ini sebagian besar didanai oleh Kerja Sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) Tahun 2007 kepada Nampiah Sukarno dan sebagian kecil dari Kerja Sama Departemen Agama RI dengan Institut Pertanian Bogor.
Bogor,
Agustus 2008
Jaeri G351060301
\
ABSTRACT J A E R I. Production of Aspergillus niger Biofertilizer Inoculum for Field Application Using Agricultural Organic Waste as a Carrier. Supervised by NAMPIAH SUKARNO and UTUT WIDYASTUTI SUHARSONO. Exploiting microorganism become one of alternatives in using biofertilizer. Aspergillus niger represent one of examples of fungi which can be used as an agent of biofertilizer. The aim of this research was to produce a good quality of A. niger biofertilizer inoculum for field application using agricultural organic waste as a carrier. The research activities were carried out in two stages. First stage was screened the 5 agricultural organic wastes, namely corn cob, rice straw, banana stem, organic market waste, and sorghum stem as fungal growth medium. Split corn was used as a control treatment. Spore and propagule numbers were used as parameter measured for screening activities. Observation was conducted in 20, 40 and 60 days after inoculation. Second stage of the research was to analyze the quality of dried inoculum produced from the first stage of experiment that was kept in 0, 1, 2 and 3 months at room temperature. The parameter measured were spore and propagule numbers, root colonization, and growth respon. Rice and maize were used as tested crops. The A. niger grew very well in the all organic wastes tested. Amoung the 5 wastes tested, organic market waste was the best medium followed by sorghum stem, banana stem, corn cob and rice straw. The propagule obtained was higher than the spore number. The heating and the grinding treatments reduced the quality of inoculum. Reduction of spore number was 4,3%/g media and the propagule was 15,0%/g media compared with the control treatment. This indicated that viability of spore was better than miselia. Based on the numbers of spore and propagule productions indicated that inoculum quality obtained from organic market waste was better than the control treatment (split corn). The 3 months storage treatment had no effect on survival of the fungi obtained from organic market waste. Similarly, physical characteristic of carrier media. However, the 3 months storage treatment reduced the capability of the fungi in colonizing and improving plant growth. Similar results were also observed in the inoculum produced from split corn as a control treatment. The effect of organic matter derived from organic market waste was different from that split corn. Organic market waste increased the growth of rice and maize crops, whereas split corn reduce the growth of both crops.
Keywords: A. niger, spore, propagule, inoculum, colonization
RINGKASAN J A E R I. Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier. Dibimbing oleh: NAMPIAH SUKARNO dan UTUT WIDYASTUTI SUHARSONO. Pemanfaatan mikroorganisme menjadi salah satu alternatif dalam penggunaan pupuk hayati. Aspergillus niger merupakan salah satu contoh cendawan yang dapat dimanfaatkan sebagai agen pupuk hayati. Cendawan ini umumnya tumbuh lebih cepat, dapat diperbanyak dalam media buatan, dan dapat mengkolonisasi hampir semua jenis tumbuhan termasuk tumbuhan bukan inang mikoriza. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan inokulum cendawan A. niger yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk hayati tanaman pertanian yang handal pada skala lapang dengan memanfaatkan limbah organik pertanian sebagai karier. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu tahap seleksi limbah pertanian dan tahap uji karier. Tahap seleksi meliputi kegiatan menumbuhkan inokulum A. niger pada berbagai limbah pertanian yaitu jerami, gedebog pisang, tongkol jagung, batang sorgum, sampah pasar dan biji jagung. Parameter yang digunakan ialah jumlah spora dan propagul yang terbentuk. Pengamatan dilakukan pada hari ke-20, 40 dan 60 setelah inokulasi. Tahap uji karier dilakukan terhadap kualitas media terpilih pada penelitian tahap pertama dengan perlakuan waktu simpan inokulum pada suhu ruang. Perlakuan waktu simpan yang digunakan ialah 0, 1, 2 dan 3 bulan setelah proses pengeringan dan penggilingan media karier terpilih. Parameter yang diukur ialah jumlah spora dan propagul, daya kolonisasi A. niger pada akar tanaman dan respon tumbuhnya. Parameter untuk respon tumbuh meliputi jumlah daun/malai, berat basah dan berat kering tajuk dan akar, tinggi tajuk dan panjang akar tanaman. Tanaman uji yang digunakan ialah padi gogo dan jagung. Penelitian ini disusun menggunakan rancangan acak lengkap. Analisis sidik ragam dan uji Duncan pada taraf kepercayaan 95% menggunakan program komputer SPSS. Hasil penelitian tahap I menunjukkan bahwa A. niger mampu tumbuh pada semua media organik padat. Pertumbuhan terbesar terjadi pada media biji jagung pecah dan disusul berturut-turut ialah sampah organik pasar, batang sorgum, gedebog pisang, tongkol jagung dan jerami padi. Jumlah spora dan propagul meningkat seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi. Meskipun jumlah spora dan propagul mengalami peningkatan tetapi kecepatan pertumbuhannya menurun. Kecepatan pertumbuhan A. niger pada semua media organik padat menunjukkan angka yang berbeda-beda, tetapi pola pertumbuhan A. niger pada masing-masing media organik padat relatif sama. Pertumbuhan A. niger paling cepat terjadi pada 20 hari setelah inokulasi, pada hari ke-40 pertumbuhan A. niger menurun dan pertumbuhan paling lambat pada hari ke-60. Perlakuan pengeringan terhadap media mengakibatkan penurunan jumlah spora dan propagul. Penurunan rata-rata jumlah spora ialah 4,3%/g media dan jumlah propagul ialah 15,0%/g media.
Pada penelitian ini media yang dapat memberikan pertumbuhan paling baik setelah biji jagung ialah sampah pasar sehingga sampah pasar digunakan sebagai media untuk pengujian lebih lanjut pada penelitian tahap II. Uji media karier yang dilakukan pada penelitian tahap II menunjukkan bahwa jumlah spora dan propagul sampai waktu simpan 3 bulan tidak menunjukkan penurunan yang signifikan. Jumlah spora ialah 940 ribu/g media dan jumlah propagul ialah 19 juta/g media. Pengamatan terhadap penampakan fisik media karier juga menunjukkan bahwa penyimpanan media karier sampai 3 bulan tidak mengalami perubahan. Hal ini ditunjukkan dengan karakteristik warna, ukuran, tekstur dan aroma yang tetap sama. Kemampuan kolonisasi A. niger pada tanaman uji cukup baik sampai penyimpanan bulan ke-2, yaitu 41% dan 42% pada tanaman padi gogo dan jagung. Kemampuan kolonisasi A. niger mengalami penurunan secara signifikan pada umur simpan 3 bulan baik pada tanaman padi maupun jagung. Meskipun demikian kemampuan kolonisasi sampai pada umur 3 bulan masih tergolong baik karena sebagian besar miselia dalam bentuk aktif secara fisiologis. Pada penelitian ini, kolonisasi cendawan berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman. Pada minggu keenam pada tanaman yang diinokulasi A. niger menunjukkan respon tumbuh yang lebih baik. Pada tanaman yang diinokulasi oleh A. niger pada media karier sampah pasar menunjukkan peningkatan respon tumbuh yang signifikan dibandingkan dengan media karier lainnya maupun dengan kontrol. Kata kunci : A. níger, spora, propagul, inokulum, kolonisai
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
PRODUKSI INOKULUM PUPUK HAYATI CENDAWAN Aspergillus niger SKALA LAPANG MENGGUNAKAN LIMBAH ORGANIK PERTANIAN SEBAGAI KARIER
JAERI
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
Judul Tesis : Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier Nama
: Jaeri
NIM
: G351060301
Disetujui, Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Nampiah Sukarno Ketua
Dr. Ir. Utut Widyastuti Suharsono, MSi. Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Biologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Ujian: 20 Agustus 2008
Tanggal Lulus:
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Pekalongan pada tanggal 23 Desember 1970 sebagai anak bungsu dari pasangan Marsa’id dan Tuchaimi. Pada tanggal 3 Februari 1997 penulis menikah dengan Pujiyanah dan dikaruniai tiga anak, yaitu Muhammad Amir Ma’ruf ( 10 tahun), Muhammad Amal Ikhsan (5 tahun) dan Luqman Prawira Abadi (5 bulan). Penulis lulus dari SD Negeri 1 Siwalan Pekalongan tahun 1983, SMP Negeri 1 Wiradesa Pekalongan tahun 1986, SMA Negeri 1 Pekalongan tahun 1989. Penulis menyelesaikam program sarjana di Institut Keguruan dan Ilmu Pendidikan (IKIP) Semarang (sekarang UNNES) pada tahun 1995 pada Jurusan Pendidikan Biologi. Pada tahun 2006 penulis mendapatkan beasiswa dari Departemen Agama untuk melanjutkan studi pascasarjana di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dengan mengambil program studi Biologi (Subprogram Mikrobiologi). Tahun 1995, penulis bekerja sebagai guru wiyata bakti bidang studi Biologi pada Madrasah Aliyah Negeri 2 Pekalongan. Pada tempat yang sama penulis diangkat sebagai Pegawai Negeri Sipil (PNS) sejak tahun 1997. Jabatan terakhir penulis sebelum studi di IPB ialah Wakil Kepala Bidang Kurikulum.
PRAKATA
Puji dan syukur selalu penulis panjatkan kepada Allah swt. karena telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penelitian hingga penulisan tesis berjudul Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang
Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier dapat
diselesaikan. Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada: • Dr. Ir. Nampiah Sukarno, Dr. Ir. Utut Widyastuti Suharsono, M.Si. selaku pembimbing, yang telah ikut mencurahkan waktu dan tenaga sejak penulis masuk IPB, penyusunan proposal, penelitian dan hingga penulisan tesis ini. • Dr. Ir. Aris Tjahjoleksono, DEA sebagai anggota tim penguji yang telah ikut mengoreksi dan memberi arahan yang berarti. • Kerja Sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) yang telah membiayai sebagian besar kegiatan penelitian ini. • Jajaran pimpinan di Dep. Agama Pusat, Kantor Wilayah Propinsi Jawa Tengah yang telah mendukung dan memberikan ijin tugas belajar bagi penulis. • Rektor dan Dekan Sekolah Pascasarjana, Ketua Program Studi Pascasarjana dan Ketua Departemen Biologi, beserta seluruh dosen dan tenaga administratif. • Kepala Pusat Penelititian dan Pengembangan Sumber Daya Hayati dan Bioteknologi (PPSHB) atas segala fasilitas penelitiannya. • Kepala MAN 2 Pekalongan, seluruh guru dan tenaga administratif. • Teman-teman penulis, khususnya peserta Program Beasiswa Pascasarjana Dep. Agama dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. • Khususnya kepada istri dan anak-anak tercinta. Semoga amalnya mendapat pahala berlimpah. Harapan penulis agar tesis ini dapat memberikan manfaat bagi penulis sendiri maupun para pembaca pada umumnya. Bogor, Agustus 2008 Jaeri
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI ............................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xvi
PENDAHULUAN Latar Belakang .............................................................................. Tujuan ........................................................................................... Hipotesis .......................................................................................
1 4 4
TINJAUAN PUSTAKA Aspergillus niger ........................................................................... Limbah Pertanian sebagai Sumber Bahan Organik ....................... Cendawan Mutualistik Pseudomikoriza dan A. niger ..................... Analisis Kolonisasi dan Pewarnaan Cendawan pada Akar .............
5 7 9 10
METODOLOGI PENELITIAN Bahan Penelitian ............................................................................ Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................... Diagram Alir Penelitian ................................................................ Langkah-langkah Penelitian .......................................................... Rancangan Percobaan dan Analisis ...............................................
12 12 13 14 17
HASIL DAN PEMBAHASAN Tahap I: Seleksi Limbah Organik sebagai Media Tumbuh ............. Tahap II: Pengujian Kualitas Inokulum pada Media Karier Terpilih ......................................................................................... SIMPULAN Simpulan ....................................................................................... Saran .............................................................................................
25
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
39
LAMPIRAN .............................................................................................
43
18
38 38
DAFTAR TABEL
1
Jumlah spora yang terbentuk dari berbagai media ................................
19
2
Jumlah propagul yang terbentuk dari berbagai media ...........................
19
3
Jumlah spora yang terbentuk dari berbagai media setelah perlakuan pengeringan ........................................................................
20
Jumlah propagul yang terbentuk dari berbagai media setelah perlakuan pengeringan ........................................................................
20
5
Penurunan jumlah spora setelah perlakuan pengeringan ......................
23
6
Penurunan jumlah propagul setelah perlakuan pengeringan
...............
24
7
Jumlah spora yang terbentuk pada berbagai umur media karier ............
25
8
Jumlah propagul yang terbentuk pada berbagai umur media karier ......
25
9
Persentase kolonisasi A. niger pada tanaman padi .............................
28
10 Persentase kolonisasi A. niger pada tanaman jagung .........................
28
11 Panjang kolonisasi pada tanaman padi ................................................
29
12 Panjang kolonisasi pada tanaman jagung ............................................
29
13 Persentase kolonisasi mati A. niger pada tanaman padi .....................
32
14 Persentase kolonisasi mati A. niger pada tanaman jagung
33
4
................
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Diagram alir penelitian .......................................................................
2
Koloni A. niger yang tumbuh pada PDA dari inokulum basah umur 40 hari. Media tongkol jagung (A), gedebog pisang (B), jerami padi (C), sampah pasar (D), batang sorgum (E), dan biji jagung (F) yang sudah diencerkan 10-6 ................................................................................... 18
3
Spora cendawan pada media karier perlakuan (A) dan kontrol (B) ......
26
4
Koloni cendawan pada media karier perlakuan (A) dan kontrol (B) ....
26
5
Penampilan media karier umur simpan 0 dan 3 bulan. (A) umur karier 0 bulan, (B) umur karier 3 bulan. 1. karier biji jagung + A. niger, 2. karier biji jagung, 3. karier sampah pasar + A. niger, 4. karier sampah pasar .......................................................................
27
Struktur kolonisasi A. niger dalam akar pada umur 6 minggu setelah inokulasi pada perbesaran 100 x. a. struktur hifa penetrasi, b. apresorium, c. hifa internal, d. hifa eksternal ..................................
30
6
13
7
Pertumbuhan tanaman padi pada berbagai media karier dengan umur simpan satu bulan pada umur tanaman 6 minggu setelah inokulasi. A. biji jagung + A. niger, B. biji jagung, C. sampah pasar + A. niger, D. sampah pasar, E. kontrol (hanya pasir steril) ................................. 34
8
Pertumbuhan tanaman jagung pada berbagai media karier dengan umur simpan satu bulan pada umur tanaman 6 minggu setelah inokulasi. A. biji jagung + A. niger, B. biji jagung, C. sampah pasar + A. niger, D. sampah pasar, E. kontrol (hanya pasir steril) ................................. 34
9
Respon tumbuh tanaman padi pada umur 6 minggu setelah inokulasi A. niger pada berbagai macam media karier, A. tinggi tajuk, B. jumlah daun, C. berat basah tajuk, D. berat kering tajuk, E. berat basah akar, F. berat kering akar, G. panjang akar .................
36
10 Respon tumbuh tanaman jagung pada umur 6 minggu setelah inokulasi A. niger pada berbagai macam media karier, A. tinggi tajuk, B. jumlah daun, C. berat basah tajuk, D. berat kering tajuk, E. berat basah akar, F. berat kering akar, G. panjang akar ..................
37
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Baglog A. niger pada tongkol jagung (A), gedebog pisang (B), jerami padi (C), sampah pasar (D), batang sorgum (E), biji jagung pecah (F) .........................................................................
44
Kondisi tanaman percobaan di rumah kaca, umur tanaman 2 minggu pada umur karier 1 bulan .................................................................
45
3
Cara menghitung jumlah spora .........................................................
46
4
Jumlah spora dan propagul yang terbentuk dari berbagai media kontrol
47
5
Jumlah spora dan propagul yang terbentuk dari berbagai media kontrol setelah pengeringan ..................................................
48
2
6
Penampilan karier tiap perlakuan sampai 3 bulan, (A) umur karier 0 bulan, (B) 1 bulan, (C) 2 bulan, (D) 3 bulan. 1. biji jagung + A. niger, 2. biji jagung, 3. sampah pasar + A. niger, 4. sampah pasar ............... 49
7
Perbandingan jumlah malai/daun tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu .............................................................
50
Perbandingan berat tajuk tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu ................................................................................
51
Perbandingan berat akar tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu .................................................................................
52
Perbandingan tinggi tajuk tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu ......................................................................
53
11
Kandungan P dan rasio C/N media karier ...........................................
54
12
Standar rasio C/N pada media ............................................................
55
13
Komposisi senyawa kimia untuk pewarnaan NBT .............................
56
14
Komposisi senyawa kimia pupuk Johnson dan Yoshida .....................
57
15
Analisis sidik ragam jumlah spora dan propagul pada berbagai media .
58
16
Analisis sidik ragam jumlah spora dan propagul pada berbagai media setelah perlakuan pengeringan ..........................................................
59
17
Analisis sidik ragam jumlah spora dan propagul pada media karier ..
60
18
Analisis sidik ragam persen dan panjang kolonisasi tiap media karier pada tanaman padi ............................................................................
61
8 9 10
19
Analisis sidik ragam persen dan panjang kolonisasi tiap media karier pada tanaman jagung ........................................................................
62
20
Analisis sidik ragam respon tumbuh tanaman padi tiap media karier ...
63
21
Analisis sidik ragam respon tumbuh tanaman jagung tiap media karier
64
