RESPON INOKULASI RHIZOBIUM TERHADAP PRODUKSI BEBERAPA SPECIES LEUCAENA Purwantari N.D1. Sajimin1, J. Nulik2 1 Balai Penelitian Ternak, Bogor 2 Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) NTT ABSTRAK Penelitian telah dilakukan di rumah kaca, Balai Penelitian Ternak, Ciawi, Bogor untuk mempelajari efektivitas inokulan yang digunakan pada Leucaena spp yang kurang dikenal dengan strain Rhizobium CB 3060, CB 3090, BPT 06. Tanaman ditumbuhkan dalam media tanah (latosol, pH 5,2). Perlakuan terdiri dari (1) diinokulasi (2) tidak diinokulasi, ditambah N dan (3) tidak diinokulasi, tidak ditambah N. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap dengan pola faktorial dengan ulangan 4. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pertumbuhan lebih cepat pada tanaman yang diinokulasi dibanding tanpa inokulasi tanpa N pada ketiga Leucaena spp. Kontrol (tanpa inokulasi, tanpa nitrogen) maupun tanpa inokulasi, ditambah pupuk nitrogen membentuk bintil akar. Ini mengindikasikan telah adanya populasi rhizobia di tanah yang digunakan. Respon Leucaena spp terhadap inokulasi bervariasi. Dari ketiga Leucaena spp, hanya L. leucocephala cv. Tarramba dan L. diversifolia yang dapat membentuk bintil akar dengan introduced strain CB 3060 dan CB 3090. Produksi hijauan meningkat pada Leucaena yang diinokulasi strain Rhizobium. Peningkatan berkisar antara 4,21-68%. Peningkatan tertinggi dicapai oleh L. leucocephala cv. Tarramba yang diinokulasi dengan BPT 06 dan terendah dicapai oleh L. diversifolia yang diinokulasi dengan BPT 06. Strain CB 3060, CB 3090, BPT06 perlu dikaji lebih lanjut kapasitas N2 fiksasi pada kondisi lapang, sebelum direkomendasikan untuk pengguna. Hasil analisis kandungan N daun bervariasi dari 2,35-4,53% bahan kering dan jumlah N yang dihasilkan berkisar dari 22,050-59,256 g/pot. Kata kunci: Leucaena, Rhizobium, Inokulasi PENDAHULUAN Tanaman L. leucocephala termasuk leguminosa pohon yang mempunyai multifungsi antara lain sebagai sumber kayu bakar, pulp untuk kertas dan rayon, sedang daunnya untuk pupuk hijau dan pakan ternak, kayu untuk pembuatan furnitur dan kerajinan tangan, biji untuk kerajinan tangan dan pada daerah tertentu dimakan, getahnya sebagai pembuat lem. Tanaman akan tumbuh subur pada tanah yang mengandung kapur dengan pH yang tinggi dan pertumbuhan akan kurang baik pada pH dibawah 5 dan aluminium saturasi yang tinggi, tahan terhadap kekeringan, curah hujan 500-2000 mm per tahun, tidah tahan genangan. L. leucocephala mempunyai produksi biomasa dan kandungan protein yang tinggi. Sehingga banyak digunakan dalam sistem pertanian dinegara tropik termasuk Indonesia. Namun hama kutu loncat (Heterosphylla cubana) telah merusak pertanaman L. leucocephala secara dahsyat. Di Indonesia Timur pada tahun 1986, dimana L. leucocephala merupakan sumber hijauan pakan utama sapi, hama ini telah menurunkan produksi tanaman sekitar 25-50% (Piggin et al., 1987), akibatnya produksi ternak juga menurun. Beberapa penelitian telah menghasilkan jenis leucaena yang tahan terhadap kutu loncat maupun tahan terhadap kondisi tanah dengan pH rendah. L. collinsii, L. pallida telah dilaporkan tahan terhadap kutu loncat (Hughes, 1993), L. diversifolia, L. shannonii, L. macrophylla relatif tahan terhadap tanah asam (Brewbaker, 1987). Seperti tanaman leugimonisa lain, leucaena mempunyai kemampuan mengikat N2 udara bila bersimbiose dengan bakteri tanah rhizobia. N2 udara adalah bentuk yang tidak tersedia untuk tanaman, dengan simbiose antara bakteri rhizobia dan tanaman leguminosa maka N2 tersebut akan diubah menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman. Asosiasi tersebut sangat komplek dan dipengaruhi oleh faktor biotik dan faktor lingkungan. Dalam hal kebutuhan akan Rhizobium, Leucaena leucocephala termasuk grup yang spesifik artinya dapat membentuk asosiasi yang efektif dengan strain rhizobia yang sempit (Trinick, 1968; Mullen et al., 1998; Ojo and Fagade, 2002), dan sebagian species sangat spesifik (Mullen et al., 1998). Sehingga jenis-jenis baru dari genus leucaena perlu dikaji mengenai kebutuhan akan Rhizobium untuk memperoleh simbiosa yang optimal.
L. leucocephala cv. Tarramba merupakan kultivar yang tahan kering seperti NTT (Nulik et al., 2004) dan telah banyak di budidayakan di NTT. Efektivitas pengikatan N2 pada). L. diversifolia adalah salah satu species Leucaena yang relatif tahan kutu loncat dan tanah asam (Brewbaker, 1987), Leucaena-leucaena tersebut bervariasi (Purwantari, unpublish) Pada kondisi lapang atau pada media tanah inokulan yang diberikan harus berkompetisi dengan rhizobia alam. Strain rhizobia yang efektif yang digunakan sebagai inokulan kadang-kadang tidak dapat berkompetisi dengan rhizobia alam tersebut dalam menginfeksi akar, sehingga tanaman membentuk bintil akar dengan rhizobia alam yang tidak efektif dalam mengikat N2 atmosfir (Dowling dan Broughton, 1986). Oleh karena itu pemberian inokulan yang cocok sangat disarankan dalam penanaman Leucaena, untuk menjamin terjadinya penambatan nitrogen yang optimum. Leucaena hibrid KX2 (L. leucocephala x L. pallida) memberikan respon positif dengan inokulasi baik pada tanah asam maupun alkalin berkapur (Purwantari, unpublish). Leucaena hibrid KX2 ini merupakan jenis Leucaena yang produksi hijauannya dapat dikatakan paling tinggi, yaitu mencapai 4 kali produksi L. Leucocephala lokal (Purwantari, 2005a). Lemkine dan Lesueur (1998) melaporkan adanya interaksi yang signifikan antara strain Rhizobium dan species leucaena yang kurang dikenal. Sehingga perlu dilakukan seleksi Rhizobium pada leucaena yang kurang dikenal. Uji kompatabilitas BPT 06, CB 3060 dan CB 3090 telah dilakukan (Purwantari, 2005b). MATERI DAN METODA Penelitian dilakukan dirumah kaca, Balai Penelitian Ternak Ciawi, Bogor. Tiga jenis Leucaena telah digunakan yaitu L. leucocephala lokal, L. diversifolia, L. leucocephala cv. Tarramba. Tanaman ditumbuhkan dalam media tanah (pH 5,2; latosol). Perlakuan yang diberikan (1) diinokulasi dengan strain CB 3060, atau CB 3090, atau BPT 06, (2) tanpa inokulasi tanpa tambahan unsur nitrogen dan (3) tanpa inokulasi dengan tambahan unsur nitrogen (perlakuan 2 yang terakhir sebagai kontrol). Bakteri sebagai inokulan Inokulan ditumbuhkan dalam media Yeast Manitol Broth (YMB). Inokulan digunakan dalam bentuk cair. Pupuk digunakan sebagai pupuk dasar, yaitu TSP dan KCL masing-masing 0,226 g/pot setara dengan 50 kg/ha dan urea 0,44 g/pot setara dengan 100 kg/ha (hanya diberikan pada perlakukan tanpa inokulasi, ditambah N). Panen dilakukan setelah tanaman berumur 3 bulan. Rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap dengan ulangan 4. Parameter yang diukur antara lain adalah pertumbuhan (tinggi tanaman), produksi hijauan (berat hijauan), nodulasi (jumlah bintil akar, berat bintil akar), analisa N daun.
Tabel 1. Asal strain Rhizobium yang digunakan Strain CB 3060 (Australia) CB 3090 (Australia) BPT 06 (Indonesia)
Tanaman Inang Leucaena diversifolia Gliricidia sepium L. leucocephala
HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan Perlakuan inokulasi mempercepat pertumbuhan tanaman, yang ditunjukkan dengan tinggi tanaman yang meningkat. Tinggi tanaman L.. leucocephala lokal berkisar 24,12-30,62 cm; L. leucocephala cv. Tarramba 19,00-27,50 cm dan L. diversifolia 32,87-40,87 cm (Tabel 2) Tabel 2. Rata-rata tinggi tanaman Leucaena spp (cm) Perlakuan L. leucocephala L. leucocephala cv. (lokal) Tarramba CB 3060 25,69 23,37 CB 3090 30,62 19,31 BPT06 30,25 27,50 +N 27,06 21,81 -N 24,12 19,00
L. diversifolia 39,00 33,31 36,00 40,87 32,87
Kecepatan pertumbuhan bervariasi antar Leucaena. Secara umum kecepatan pertumbuhan tertinggi dicapai oleh L. leucocephala cv. Tarramba yang diinokulasi dengan BPT 06, yaitu 44,79% (Tabel 3) dan pertumbuhan terlambat terjadi pada L. diversifolia yang diinokulasi dengan CB 3090. Dari hasil ini sangat terlihat jelas bahwa spesifisitas telah terjadi pada Leucaena yang digunakan. Seperti diketahui BPT 06 diisolasi dari tanaman inang L. Leucocephala lokal pada tanah di lokasi yang sama untuk penelitian ini, sedang CB 3060 diisolasi dari L. diversifolia (Tabel 1) Tabel 3. Rata-rata pertambahan tinggi tanaman (%) terhadap tanpa inokulasi, tanpa N Perlakuan CB 3060 CB 3090 BPT 06 +N
L. leucocephala (lokal) 6,51 26,95 25,41 12,19
L. Leucocephala cv. Tarramba 23,00 1,63 44,74 14,79
L. diversifolia 18,65 1,34 9,52 24,34
Nodulasi Perlakuan tanpa inokulasi membentuk bintil akar pada pada ketiga Leucaena yang digunakan, ini mengindikasikan adanya rhizobia yang sudah ada dalam tanah, dapat menginfeksi akar ketiga Leucaena tersebut. L. leucocephala lokal. Jenis ini hanya dapat membentuk bintil akar dengan BPT 06 tetapi tidak membentuk bintil akar dengan kedua strain yang lain. Jumlah bintil akar terbanyak bila L. leucocephala (lokal) diinokulasi dengan BPT06 yaitu 64 buah (Tabel 4). Sedangkan pada perlakuan tanpa inokulasi, terbentuk juga bintil akar yang jumlahnya berkisar 6-12 bintil akar. Hasil ini berbeda dengan hasil sebelumnya, yaitu pada kondisi tidak ada rhizobia alam (steril) L. leucocephala lokal dapat membentuk bintil akar dengan baik CB 3060 maupun CB 3090 walaupun bintil akar yang terbentuk lebih sedikit (Purwantari et al., 2005b). Tabel 4. Jumlah bintil akar per pot Pada Leucaena spp Perlakuan L. leucocephala L. leucocephala cv. (lokal) Tarramba
L. diversifolia
CB 3060 CB 3090 BPT 06 +N -N
0,00 0,00 64,00 12,00 6,00
3,00 3,00 3,00 2,00 0.00
12 9,67 12,5 14 12
Terbentuknya bintil akar pada L. leucocephala (lokal) pada perlakuan tanpa inokulasi mengindikasikan bahwa didalam tanah telah ada rhizobia alam yang dapat menginfeksinya dan CB 3060 maupun CB 3090 tidak mamupu bersaing dalam menginfeksi akar. Kemungkinan yang terjadi adalah kedua strain tersebut tidak mampu mengkoloni didaerah rhizosfer tanaman (Michiels et al., 1989) pada saat bersamaan rhizobia alam juga tidak dapat menginfeksinya. Di dalam tanah rhizobia berinteraksi atau berhadapan dengan populasi mikroba tanah lainnya. Interaksi ini memungkinkan terjadinya perubahan besarnya ataupun komposisi dari rhizobia baik yang alam maupun inokulan. Hal lain yang dapat terjadi adalah walaupun leguminosa diinokulasi dengan strain yang efektif, namun kadang-kadang akar tanaman terinfeksi oleh rhizobia alam yang tidak efektif (Dowling and Broughton, 1986). Jadi fase infeksi adalah sangat krusial dalam mendapatkan asosiasi yang efektif mengikat N2 atmosfer. L. leucocephala cv. Tarramba. Informasi nodulasi pada kultivar Tarramba belum banyak dilaporkan. Kultivar ini membentuk bintil akar dengan 2 strain dari tiga strain yang digunakan. Jumlah bintil akar yang terbentuk hanya 3 buah pada masing-masing strain (CB 3090 dan BPT 06) dan BPT 06 menghasilkan berat bintil akar tertinggi, yaitu 0,03 g/pot (Tabel 5) Tabel 5. Berat bintil akar (g/pot) Leucaena spp Perlakuan L. leucocephala L. leucocephala cv. (lokal) Tarramba CB 3060 0.008 CB 3090 0,029 BPT 06 0,231 0.030 +N 0,048 0,004 -N 0,026 0,000
L. diversifolia 0,049 0,060 0,025 0,069 0,030
L. diversifolia. Semua strain membentuk bintil akar pada L. diversifolia dengan jumlah bintil akar yang bervariasi. Jumlah bintil akar terbanyak pada tanaman dan berat bintil akar tertinggi dicapai bila L. diversifolia tanpa diinokulasi (Tabel 4, 5) Bintil akar juga terbentuk pada tanaman kontrol yaitu tanaman yang tidak dinokulasi dengan strain Rhizobium. Ini mengindikasikan bahwa pada tanah tersebut mengandung rhizobia alam yamg mampu menginfeksi akar L. diversifolia. Ditinjau dari letak bintil akar, ketiga Leucaena spp mempunyai pola letak bintil akar yang sama yaitu menyebar pada akar lateral, tidak pada ujung perbatasan akar dan batang (main taproot). Produksi hijauan. Inokulasi strain Rhizobium meningkatkan produksi hijauan pada ketiga Leucaena (Tabel 6). Peningkatan berat segar hijauan berkisar antara 32-87 % pada L. leucocephala lokal, dimana tertinggi dicapai bila tanaman dinokulasi dengan strain CB 3060 sedang 13-38% pada L. leucocephala cv. Tarramba, tertinggi dicapai dengan inokulasi CB 3090 dan 42-113% pada L. diversifolia berat segar tertinggi bila diinokulasi dengan strain CB 3060 (Tabel 6). Pengamatan visual terlihat bahwa kontrol (tanpa inokulasi, tanpa N) pertumbuhannya makin menurun, warna daun makin kuning karena kekurangan unsur N sedang yang diinokulasi pertumbuhan makin baik, warna daun hijauan. Ini menunjukkan bahwa perlakuan inokulasi mulai bekerja, tanaman yang mulai menambat N2. Tabel 6. Rata-rata produksi hijauan segar 3 Leucaena spp (gram/pot) dan prosentase kenaikan bila dibanding -N Perlakuan L. leucocephala L. leucocephala cv. L. diversifolia (lokal) Tarramba CB 3060 11,54 (25,03%)* 7,56 (51,20%) 16,46 (53,98%) CB 3090 13,84 (49,96%) 6,91 (38,20%) 12,29 (14,97%) BPT06 12,86 (39,03%) 8,44 (68,80% 11,14 (4,21%) +N 11,09 (20,15%) 6,21 (24,20%) 11.88 (11,13%)
-N *
9,23
5,00
10.69
Keterangan : Angka dalam kurung menunjukkan prosentase kenaikan bila dibanding dengan kontrol –N, tanpa inokulasi
Dari ketiga jenis Leucaena dan strain yang digunakan, L. leucocephala cv. Tarramba memberikan respon yang lebih baik dengan indikator produksi hijauan, dimana kenaikan produksi hijauan mencapai 68,80% bila diinokulasi dengan BPT 06 diikuti CB 3060 Sedang L. diversifolia memberikan respon yang paling tinggi bila diinokulasi dengan CB 3060 yaitu memberikan kenaikan produksi hijauan sebesar 53,98% (Tabel 6). Dari hasil yang diperoleh ini L. diversifolia lebih spesifik dalam kebutuhan akan Rhizobiumnya, dimana CB 3060 berasal dari isolasi bintil akar L. diversifolia. Sedang variasi strain yang cocok untuk L. Leucocephala cv. Tarramba dan L. Leucocephala lokal lebih luas. Tabel 7. Kandungan N dalam daun Leucaena spp (% bahan kering) Perlakuan L. leucocephala L. leucocephala cv. (lokal) Tarramba CB 3060 4,35 3,96 CB 3090 2,35 4,53 BPT 06 2,73 3,81 +N 4,42 4,39 -N 3,29 4,41
L. diversifolia 3,60 3,68 3,00 3,90 3,46
Diharapkan dari data analisa N bisa diperkirakan N yang dari fiksasi secara kasar. Dari laporan Purwantari et al., (1996) menunjukkan bahwa efek dari inokulasi terhadap N2 yang difiksasi pada Calliandra calothyrsus baru terlihat signifikan setelah 40 minggu dipindah kelapang (umur tanaman 42 minggu), sedang pada Sesbania sesban pada 16 minggu setelah dipindah ke lapang (umur tanaman18 minggu).
Tabel 8. Jumlah N dalam daun Leucaena spp (g/pot) Perlakuan L. leucocephala L. leucocephala cv. (lokal) Tarramba CB 3060 50,199 (19,832)* 29,938 (7,888) CB 3090 32,524 (2,157) 31,302 (9,252) BPT 06 35,108 (4,741) 32,156 (10,106) +N 49,018 (18,651) 27,262 (5,212) -N 30,367 22,050 *
L. diversifolia 59,256 (22,269) 45,227 (8,240) 33,420 (3,567) 46,332 (9,345) 36,987
Angka didalam kurung menunjukkan peningkatan jumlah N dibandingkan dengan perlakuan -N
Jumlah kandungan N dalam daun Leucaena spp bervariasi. Pada L. leucocephala lokal dan L. diversifolia jumlah produksi N tertinggi dicapai bila tanaman tersebut di inokulasi dengan strain CB 3060 (strain yang diisolasi dari L. diversifolia). Leucaena spp untuk pertumbuhannya mendapatkan hara nitrogen dari tanah dan dari penambatan N2. Didalam penelitian ini tanah mengandung populasi rhizobia alam, ini terlihat terbentuknya bintil akar pada kontrol –N maupun +N dimana tidak dilakukan inokulasi dengan inokulan CB 3060, CB 3090 mapun BPT 06. Untuk menghitung jumlah N dari fiksasi, cara yang paling sederhana adalah selisih antara tanaman yang diinokulasi dengan tanaman yang tidak diinokulasi, dikurangi N tanah (asumsi bahwa tanaman menyerap N dari tanah dalam jumlah yang sama pada semua perlakuan sama) Perhitungan ini merupakan perhitungan kasar. Salah satu parameter efektivitas suatu strain atau asosiasi strain dan tanaman adalah kenaikan produksi tanaman (Stowers and Elkan, 1980) dan parameter lainnya untuk pengukuran langsung dari N 2 yang ditambat (Peoples et al., 1989). Dari semua parameter yang diukur, maka CB 3060 efektif pada L. leucocephala (lokal) dan L. diversifolia sedang BPT 06 lebih efektif pada L. leucocephala cv. Tarramba. Hasil ini perlu diuji pada kondisi lapang. KESIMPULAN DAN SARAN Inokulasi strain Rhizobium telah meningkatkan produksi hijauan. Peningkatan berkisar 4,21-68%. Peningkatan tertinggi dicapai oleh L. leucocephala cv. Tarramba dengan BPT 06 dan terendah diperoleh oleh L. diversifolia bila di inokulasi dengan BPT 06. L. diversifolia lebih spesifik dalam kebutuhannya akan Rhizobium dibanding jenis Leucaena yang lain. Dalam penanaman L. leucocephala terutama kultivar Tarramba sangat disarankan untuk menginokulasi dengan strain Rhizobium yang cocok untuk menjamin penambatan nitrogen yang optimal.
DAFTAR PUSTAKA Brewbaker, J. 1987. Leucaena: a multipurpose tree genus for tropical agroforestry. In. Steppler, H.A and Nair, P.K. R. eds. Agroforestry: A decade of Development. International Council for Research in Agroforestry, Nairobi, Kenya. 335 p. Dowling, D.N., and W.J. Broughton. 1986. Competition for nodulation of legumes. Ann. Rev. Microbiol. 40:131-157 Hughes, C.E. 1993. Leucaena Genetic Resources: The OFI Seed Collections And A Synopsis Of Species Characteristics. Oxford Forestry Institute. 117 p. Lemkine, G and D. Lesueur. 1998. Assessment Of Growth, Nodulation And Nitrogen Fixation Of LesserKnown Leucaena Species Inoculated With Different Rhizobium Strains In Greenhouse Conditions. ACIAR proceedings No. 86. pp. 168-171 Michiels, K., J. Vanderleyden and A. Van Gool. 1989. Azospirillium-plant Root Associations: A review. Biol. Fertil. Soil 8 : 356-368.
Mullen, B., V.E. Frank and R. A Date. 1998. Specificity Of Rhizobial Strain For Effective N-Fixation In The Genus Leucaena. Tropical Grassland Nulik, J., D.K. Hau, P. TH. Fernandes dan S. Ratnawati. 2004. Adaptasi Beberapa Leucaena Species Di Pulau Timor Dan Sumba, Nusa Tenggara Timur. Prosiding Semnas Teknologi Peternakan dan Veteriner. Pusat Penelitian dan Pengembangan Peternakan, Bogor, Indonesia. hal. 825-831 Ojo, O.A and O.E. Fagade. 2002. Persistence of Rhizobium Inoculants Originating From Leucaena Leucocephala Fallowed Plots in Southwest Nigeria. African J. Biotech. 1: 23-27. Peoples, M.B., A.W. Faizah, B. Rerkasem and D.F. Herridge. 1989. Methods for Evaluating Nitrogen Fixation by Nodulated Legumes in The Field. ACIAR Monograph No. 11, 76p Piggin, C.M and V. Parera. 1987. Leucaena and Heterosphylla in Nusa Tenggara Timur. Leucaena Research Reports, 7:70-72 Purwantari, N.D., M.B. Peoples, P.J. Dart and R.A. Date. 1996. Nitrogen Fixation By Calliandra Calothyrsus In The Field. Proc. International Workshop on the Genus Calliandra. Winrock International Institute for Agricultural Development. pp. 83-88 Purwantari, N.D. 2005a. Forage Production of Some Lesser-Known Leucaena Spesies Grown On Acid Soil. Indonesian Journal of Agricultural Science (IJAS). 6, 46-51 Purwantari, N.D., B.R. Prawiradiputra, Sajimin, E. Sutedi dan Ahmad Fanindi. 2005b. Nitrogen Fiksasi Pada Leucaena Spp Yang Kurang Dikenal. Laporan Penelitian TA 2005. Balai Penelitian Ternak, Bogor. Stowers, M.D, and G.H. Elkan. 1980. Criteria for Selecting Infective and Efficient Strains of Rhizobium for Use in Tropical Agriculture. Tech. Bull. No. 264. North Carolina Agricultural Research Service. 73p. Trinick, M.J. 1968. Identification Of Legume Nodules Bacteroids By The Fluorescence Antibody Reaction. J. Appl. Microbiol. 32:181-186.
