TINJAUAN PUSTAKA Azospirillum sp Bakteri penambat nitrogen dibagi menjadi dua yaitu bakteri yang membentuk bintil akar dan bakteri yang tidak membentuk bintil akar. Contoh dari bakteri yang membentuk bintil akar yaitu Rhizobiumi dan Bradyrhizobium, sedangkan bakteri yang tidak membentuk bintil contohnya yaitu Azotobacter dan Azospirillum. Azospirillum merupakan salah satu bakteri penambat nitrogen yang hidup bebas dan dapat berasosiasi dengan rumput (Rao, 1994). Penelitian mengenai Azospirillum pertama kali dilakukan pada tahun 1970 oleh J. Dobereiner dan rekannya di Brazil (Bashan, 1993). Beberapa spesies Azospirillum yang telah ditemukan yaitu Azospirillum brasilense, Azospirillum lipoferum, Azospirillum amazonense dan Azospirillum halopraeferens. Pada tahun 1989, Khammas dan rekan-rekannya menemukan Azospirillum irakense di rhizosfer (daerah sekitar perakaran) dan perakaran tanaman padi. Azospirillum termasuk bakteri penambat nitrogen nonsimbiotik yang hidup bebas didalam tanah, baik disekitar maupun dekat dengan perakaran. Eckert et al. (2001) melaporkan bahwa Azospirillum digunakan sebagai biofertilizer karena mampu menambat nitrogen (N 2 ) 40-80% dari total nitrogen dalam rotan dan 30% nitrogen dalam tanaman jagung. Nitrogen yang ditambat oleh Azospirillum akan diserap oleh tanaman dalam bentuk amonium dan nitrat (Rao, 1982). Azospirillum sp juga mampu menghasilkan zat pengatur tumbuh seperti IAA (Indol Acetic Acid), giberelin, auksin, serta senyawa yang menyerupai sitokinin (Venkateswarlu dan Rao, 1983). Azospirillum memiliki sifat mikroaerofilik sehingga dapat dipisahkan dalam medium setengah padat yang mengandung malat melalui prosedur pengayaan. Karakteristik dari Azospirillum yaitu berkembangnya pelikel tipis berwarna putih, padat dan beralun pada medium setengah padat yang mengandung malat (Rao, 1994). Hasil penelitian Charyulu dan Rajaratmamahon (1980) menunjukkan bahwa pemberian jerami padi sawah tanah Aluvial, Laterit dan Salin Sulfat Masam meningkatkan populasi Azospirillum sp. Aktivitas fiksasi N 2 pada tanah Salin Sulfat Masam (pH 3,2) lebih rendah dibanding tanah lainnya yang memiliki pH sampai 6,6. 3
Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa aktivitas fiksasi N 2 oleh Azospirillum sp dipengaruhi oleh pH (Hanafiah, 2007). Pemberian isolat Azospirillum sp dari padi menghasilkan berat kering tanaman lebih tinggi bila dibandingkan isolat dari tebu, demikian juga bila dibandingkan dengan isolat yang berasal dari tanaman jagung. Perbedaan berat kering diduga karena kecocokan isolat dengan tanaman inang (Rusmana dan Hadijaya, 1994). Faktor abiotik yang mempengaruhi ketahanan bakteri di dalam tanah adalah kelembaban tanah, suhu, pH, tekstur, kadar O 2 dan nutrisi (Davies dan Whitbread, 1989). Azospirillum mempunyai kisaran pH dan O 2 yang sempit untuk aktivitas nitrogenase (Tchan dan Zeman, 1995). Keuntungan dari tanaman yang mendapat tambahan Azospirillum yaitu: 1) Mendapat suplai amonium dalam jumlah yang cukup atau sesuai kebutuhan secara terus menerus, 2) suplai hormon tumbuh seperti auksin, IAA dan giberelin yang diproduksi pada kondisi tertentu. Auksin berfungsi memacu pembentukan akar dan rambut-rambut akar (Hadas dan Okon, 1987). Karti (2005) menyatakan pemberian isolasi bakteri Azospirillum sp pada tanah podzolik merah kuning untuk rumput Setaria splendida meningkatkan produksi, kadar nitrogen tajuk, kadar nitrogen akar serta serapan nitrogen total. Penambahan Azospirillum pada rumput Chloris gayana meningkatkan kadar nitrogen tajuk dan akar, tetapi tidak mempengaruhi produksi, pertumbuhan serta serapan nitrogen total. Okon dan Itzigsohn (1995) menyatakan penambahan Azospirillum dan Rhizobium pada jenis legum dapat meningkatkan jumlah bintil akar, perkembangan tanaman, berat kering dan fiksasi N 2 . Keadaan medium NFB (Nitrogen Free Bromthymolblue) dapat membuat kondisi medium mikroaerofil sehingga dalam lingkungan tersebut Azospirillum sp mampu menambat N 2. Pertumbuhan Azospirillum ditandai dengan terbentuknya pellicle dibawah permukaan medium (Okon et al., 1977). Paspalum notatum Rumput Paspalum notatum dapat tumbuh dari biji atau secara vegetatif. Rumput ini tumbuh pada daerah subtropis yang agak lembab sampai lembab dengan curah hujan tahunan 800-2000 mm. Rumput ini sangat kuat dan kompetitif. Produksi 4
rumput meningkat bila ditumbuhkan pada tanah yang subur. Di Amerika Serikat, rumput Paspalum notatum yang diberi pupuk N di padang rumput dapat memproduksi 400-600 kg/ha dalam berat segar pertahun (PROSEA, 1992).
Gambar 1. Rumput Paspalum notatum Sumber: Dokumentasi penelitian (2012)
Brachiaria decumbens Brachiaria decumbens termasuk rumput yang tahan terhadap tanah asam dan kandungan fosfor tanah yang rendah (Sanchez, 1993). Rumput ini sangat responsif terhadap pemupukan nitrogen (Damry et al., 2009). Rumput ini memiliki ciri bentuk yang bervariasi, perennial, sedikit tegak dan sering membentuk kumpulan daun yang lebat. Asal rumput ini yaitu dari Afrika Tropik dan terdapat di pinggir hutan di daerah yang lembab dengan curah hujan 762 mm per tahun atau lebih. Rumput Brachiaria decumbens akan membentuk kumpulan daun yang lebih terbuka bila direnggut oleh ternak. Produksi biji biasanya rendah, sehingga perbanyakan tanaman biasanya dengan bagian akar dan rhizoma (Reksohadiprodjo, 1985).
Gambar 2. Rumput Brachiaria decumbens var. mulato Sumber: Dokumentasi penelitian (2012)
5
Batang rumput ini dapat mencapai ketinggian 150 cm. Rumput ini toleran terhadap tanah yang kesuburannya rendah, tetapi memiliki respon positif terhadap pemupukan N, P dan K (PROSEA, 1992). Nitrogen Nitrogen merupakan unsur hara makro esensial yang menyusun sekitar 1,5% bobot tanaman dan sangat berfungsi dalam pembentukan protein. Unsur ini mudah berubah bentuk dan mudah hilang baik lewat volatilisasi (gas N 2 ) maupun lewat pelindian (NO 3 -). Pengelolaan nitrogen yang tidak baik dapat menyebabkan tanaman mengalami defisiensi nitrogen(Hanafiah, 2007). Bentuk nitrogen yang diserap dari tanah ada dua, yaitu: nitrat (NO 3 -) dan amonium (NH 4 +). Kadar nitrogen yang berlebihan juga tidak baik. Tumbuhan yang terlalu banyak mendapat nitrogen biasanya mempunyai daun berwarna hijau tua dan lebat, dengan system akar yang kerdil sehingga nisbah tajuk-akarnya tinggi (Salisbury dan Ross, 1992; Hardjowigeno, 2007). Fiksasi (pengikatan) nitrogen dapat terjadi melalui empat cara, yaitu: (1) secara fisik melalui pelepasan energi listrik pada saat terjadinya kilat, (2) secara kimia melalui proses ionisasi, yang keduanya terjadi pada saat atmosfer paling atas dan turun ke tanah lewat presipitasi (hujan), (3) secara biologis lewat simbiosis mutualistik pada tanaman legum dan beberapa tanaman non legum serta (4) melalui fiksasi nonsimbiotik oleh mikroba tanah (Hanafiah, 2007). Krishna (2002) menyatakan sumber nitrogen dalam tanah antara lain berasal dari fiksasi oleh mikroba, air irigasi, hujan, perombakan bahan organik dan pemupukan. Nitrogen termasuk unsur hara yang sangat mudah larut dan hilang melalui drainase dan pada situasi tertentu akan hilang menguap atau kembali menjadi bentuk gas N 2 . Jumin (2008) menyatakan pemupukan nitrogen dapat meningkatkan kandungan protein, meningkatkan pertumbuhan vegetatif terutama daun dan meningkatkan pertumbuhan tinggi tanaman. Kekurangan nitrogen menyebabkan pertumbuhan tanaman tertekan dan daun-daun menjadi kering. Pada keadaan kandungan nitrogen yang sangat rendah, daun akan menjadi coklat dan mati. Ciri kekurangan nitrogen pada jenis rumput-rumputan, yaitu: ujung-ujung daun tua akan
6
mengering seperti terbakar, lalu menjalar ke seluruh daun melalui ibu tulang dan melebar ke samping sehingga memberikan bentuk V (Leiwakabessy et al., 2003). Serapan Nitrogen Tanaman Menurut Sanchez (1992) kadar nitrogen tanaman dan produksi (berat kering tanaman) mempengaruhi serapan nitrogen. Lakitan (2000) mengatakan bahwa serapan hara tanaman dihitung berdasarkan total bobot tanaman per satuan bobot bahan kering tanaman. Bobot kering tanaman merupakan bobot bahan tanaman setelah seluruh air yang terkandung didalamnya dihilangkan. Tambahan nitrogen udara pada tanah berkisar antara 4 kg N/ha sampai 50 kg N/ha pada padang rumput, sedangkan di hutan hujan tropika berkisar antara 46 kg N/ha sampai 147 kg N/ha (Sanchez, 1992). Jumlah Nitrogen Yang Ditambat/Tahun Penyediaan nitrogen pada tanaman melalui fiksasi biologis memegang peranan penting dalam proses produksi tanaman di dunia (Leiwakabessy et al., 2003), akan tetapi kebanyakan penduduk menggunakan pupuk anorganik sebagai sumber nitrogen. Jumlah nitrogen yang ditambat oleh bakteri simbiotik maupun non simbiotik perlu diketahui untuk menghitung jumlah urea yang dihemat dalam setahun. Penerapan dalam penggunaan bakteri penambat nitrogen diharapkan dapat mengganti pupuk anorganik dengan pupuk hayati. Beberapa mikroba lain yang dapat menambat nitrogen, yaitu Rhizobium, Azolla/Anabaena dan cyanobacteria. Evaluasi selama 20 tahun terakhir yang dilakukan oleh Okon dan Labandera-Gonzalez (1994) pada beberapa tempat di dunia menunjukkan bahwa bakteri Azospirillum sp mampu meningkatkan hasil tanaman pertanian pada jenis tanah dan iklim yang berbeda. Informasi yang diperoleh yaitu bahwa inokulasi bakteri Azospirillum sp dapat menghemat penggunaan pupuk nitrogen buatan sekitar 15%–60%. Bakteri hidup bebas menambat 15 kgN/ha/tahun, cyanobacteria 7-80 kgN/ha/tahun, Azolla/Anabaena 45-450 kgN/ha/tahun dan Rhizobium 24-584 kgN/ha/tahun (Elkan, 1992). Jumlah urea yang dihemat pertahun oleh bakteri hidup bebas yaitu sebesar 102,48 kg urea/tahun, cyanobacteria sebesar 47,83-546,58 kg urea/tahun, Azolla/Anabaena sebesar 307,45-3074,53 kg urea/tahun dan yang terbesar oleh Rhizobium sebesar 163,97-3990,06 kg urea/tahun. 7
Penambatan nitrogen secara signifikan juga dapat dilakukan oleh tanaman bukan legum yang berasosiasi dengan jamur actinomycetes seperti Alnus, Ceanothus, Eleagnus, Casuarina dan lainnya dengan laju penambatan hingga 100 kgN/ha/tahun (Munawar, 2011). Sifat dan Ciri Umum Tanah Latosol Tanah mempunyai beberapa fungsi, diantaranya: sebagai tempat berdiri tegak dan bertumpunya tanaman, sebagai media tumbuh yang menyediakan hara dan tempat pertukaran hara antara tanaman dengan tanah, sebagai sumber air bagi tanaman (Jumin, 2008). Latosol merupakan tanah yang telah mengalami pelapukan lanjut dan biasanya berwarna merah atau kuning. Tanah ini berkembang dari berbagai batuan induk, terbentuk dibawah kondisi iklim dengan curah hujan dan suhu yang tinggi di daerah tropis dan semitropis dan biasanya mengandung besi oksida (Soepardi, 1983). Baskoro dan Tarigan (2007) menyatakan pH tanah latosol darmaga yaitu 4,8. Faktor pembatas pada tanah Latosol ialah status nutrisi yang rendah dan bahan organik rendah sehingga kesuburan kimianya rendah (Sutejo dan Kartasapoetra, 1990). Latosol meliputi tanah-tanah yang telah megalami pelapukan intensif dan perkembangan tanah lanjut, sehingga terjadi pelindian unsur basa, bahan organik dan silika dengan meninggalkan sesquioxid yang berwarna merah. Ciri morfologi yang umum adalah tekstur liat, struktur remah sampai gumpal lemah dan konsistensi gembur. Sifat-sifat dominan dari tanah latosol yaitu: kapasitas penukaran kation rendah, lempungnya kurang aktif, kadar mineral rendah, stabilitas agregat tinggi dan berwarna merah. Latosol terbentuk didaerah-daerah beriklim humidtropika tanpa bulan kering sampai subhumid yang memiliki musim kemarau agak panjang (Darmawijaya, 1997). Latosol ditetapkan sebagai tanah yang paling banyak terdapat di wilayah tropika basah dan setengah basah, pada ketinggian 0 sampai 2000 m dengan curah hujan tahunan dari 250 hingga 10000 mm. Pelateritan masih dianggap sebagai proses utama pembentukan tanah, mungkin dibawah pengaruh iklim yang sebelumnya. Tanah ini berwarna merah atau coklat kemerahan tanpa horizon iluvium yang bertekstur kuat (Sanchez, 1992).
8
