Laporan Praktikum Bioteknologi Tanah.docx

PENDAHULUAN 1. 1. Latar Belakang Nitrogen merupakan unsur hara yang penting hubungannya dengan pertumbuhan tanaman. Unsur ini dijumpai dalam jumlah besar di dalam bagian muda tanaman, terutama terakumulasi pada daun dan biji. Nitrogen merupakan penyusun setiap sel hidup, karenanya terdapat pada seluruh bagian tanaman.

Tanaman

memerlukan

suplai

nitrogen

pada

semua

tingkat

pertumbuhan, terutama pada awal pertumbuhan, sehingga adanya sumber N yang murah akan sangat membantu mengurangi biaya produksi. Sebagai contoh untuk menghasilkan 1 kg biji kedelai, tanaman menyerap 70-80 g N dari dalam tanah (Pasaribu et al. dalam Amriadi, 2007). Nitrogen sebagai salah satu unsur hara makro yang penting dapat merangsang pertumbuhan tanaman secara keseluruhan dan diperlukan untuk membentuk senyawa penting di dalam sel, termasuk protein, DNA dan RNA. Tanaman harus mengekstraksi kebutuhan nitrogennya dari dalam tanah. Namun, sumber nitrogen yang terdapat dalam tanah, makin lama makin tidak mencukupi kebutuhan tanaman. Sementara gas nitrogen sebanyak 80% yang berada di udara dalam

bentuk

N2 tidak

dapat

dimanfaatkan oleh

tanaman

secara

langsung, sehingga perlu diberikan penambahan pupuk yang merupakan sumber nitrogen untuk meningkatkan produksi. Penambatan nitrogen secara non-simbiotik hanya dilakukan oleh kelompok mikrob yang terbatas yang umumnya termasuk kelompok bakteri dan alga biru hijau (Blue Green Algea, sering disingkat sebagai BGA atau sering juga dinamakan sianobakteri/cyanobacteria). Bakteri penambat nitrogen secara nonsimbiotik di klasifikasikan menjadi beberapa kelompok, yaitu (1) aerob, (2) anaerob, dan (3) fakultatif anaerob. Diantara bakteri yang bermanfaat, Rhizobium yang paling banyak digunakan untuk pupuk hayati. Koloni Rizobium bersimbiosis dengan akar tanaman legum membentuk bintil akar yang berperanan dalam penyematan nitrogen. Rhizobium yang bersimbiosis dengan akar legum mampu menyemat nitrogen 100-300 kg N / ha dalam satu musim tanam dan meninggalkan sejumlah N untuk tanaman berikutnya. Permasalahn yang perlu

1

diperhatikan sangan dipengaruhi oleh jumlah bakteri Rhizobium yang ditambahkan dan jenis tanaman legum. Terdapat

jenis

bakteri

di

alam

yang

memiliki

kemampuan

menambat nitrogen (N) yang selanjutnya diubah menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman. Bakteri tersebut ada yang hidup bebas (non simbiotik) dan ada yang hidup bersimbiosis dengan tanaman. Saat ini mikroorganisme yang banyak dimanfaatkan untuk pupuk hayati diantarnya Rhizobium, Azospirillum dan Azotobacter. Penggunaan

pupuk

hayati

bertujuan

untuk

meningkatkan

jumlah

mikroorganisme dan mempercepat proses mikrobiologis untuk meningkatkan ketersediaan hara, sehingga dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Mikroorganisme tersebut bermanfaat untuk mengaktifkan serapan hara oleh tanaman, menekan soil-borne disease, mempercepat proses pengomposan, memperbaiki struktur tanah, dan menghasilkan substansi aktif yang dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman untuk pertanian yang berkelanjutan. 1. 2. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang dapat ditarik dari latar belakang di atas adalah : 1.

Bagaimanakah peranan bakteri penambat N non simbiotik sebagai pupuk hayati?

2.

Bagaimanakah faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas mikroorganisme penambat N non simbiotik?

3.

Bagaimanakah peranan bakteri penambat N non simbiotik bagi tanaman?

1. 3. Tujuan Adapun tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Dapat mengetahui peranan bakteri penambat N non simbiotik sebagai pupuk hayati. 2. Dapat

mengetahui

faktor-faktor

yang

mempengaruhi

aktivitas

mikroorganisme penambat N non simbiotik. 3. Dapat mengetahui peranan bakteri penambat N non simbiotik bagi tanaman.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Manfaat Nitrogen Bagi Tanaman Menurut Alfiah (2009) dalam Ramdana et al (2015), secara garis besar, komposisi atmosfer alami tersusun oleh 78 % nitrogen, 21 % oksigen, 1 % argon, dan gas-gas ainnya. Keberadaan dari masing-masing gas tersebut merupakan sumber hara bagi makhluk hidup bumi. Secara detil, gas-gas penyusun atmosfer bumi dapat dilihat pada Tabel 1. Gas

Konsentrasi % volume

Nitrogen (N2)

78,8

Oksigen (O2)

20,95

Argon(Ar)

0,93

Karbon (CO2)

0,032

Neon (Ne)

0,0018

Helium (He)

0,00052

Metan (CH4)

0,00052

Kripton (Kr)

0,0001

Hidrogen (H2)

0,00005

Enitrogen Oksida (N2O)

0,00002

Karbon Monoksida (CO)

0,00001

Xenon (Xe)

0,000008

Ozon (O3)

0,000002

Amonia (NH3)

0,0000006

Nitrogen Dioksida (NO2)

0,0000001

Nitrogen Monoksida (NO)

0,00000006

Sulfur (SO2)

0,00000002

Hidrogen Sulfida (H2S)

0,00000002

Tabel 1. Komposisi gas atmosfer Tanaman memerlukan unsur hara untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan dapat dikelompokkan menjadi 2 (dua) bagian yaitu (1) makronutrien / unsur hara pokok yang terdiri dari unsur-unsur C,

3

H, O, P, K, N, S, Ca, Fe, dan Mg; (2) mikronutrien/unsur hara pelengkap yang terdiri dari unsur-unsur Mn, B, Cu, Zn, Cl, dan Mo. Nitrogen merupakan unsur hara esensial bagi tanaman, namun unsur ini cepat hilang dalam tanah baik melalui volatilisasi/penguapan, nitrifikasi, denitrifikasi maupun hanyut (tercuci) bersama air, dan erosi (Ashari, 2006). Nitrogen adalah unsur yang diperlukan untuk membentuk senyawa penting di dalam sel, termasuk protein, DNA dan RNA. Tanaman harus mengekstraksi kebutuhan nitrogennya dari dalam tanah. Sumber nitrogen yang terdapat dalam tanah, makin lama makin tidak mencukupi kebutuhan tanaman, sehingga perlu diberikan pupuk sintetik yang merupakan sumber nitrogen untuk mempertinggi produksi. Keinginan menaikkan produksi tanaman untuk mencukupi kebutuhan pangan, berakibat diperlukannya pupuk dalam jumlah yang banyak. Industri pupuk yang ada belum dapat memenuhi kebutuhan pupuk yang semakin meningkat. Untuk itu perlu dicari pupuk nitrogen alternatif dan rekayasa gen hijau yang kelihatannya dapat memberikan harapan untuk memenuhi kebutuhan pupuk di masa yang akan datang (Dewi, 2007 dalam Ramdana et al, 2015). 2.2. Bakteri Penamambat N non-simbiotik Bakteri adalah salah satu golongan organisme prokariotik (tidak memiliki selubung inti). Bakteri sebagai makhluk hidup tentu memiliki informasi genetik berupa DNA, tapi tidak terlokalisasi dalam tempat khusus ( nukleus ) dan tidak ada membran inti. Bakteri penambat nitrogen non-simbiosis yaitu mikroorganisme yang sanggup mengubah molekul nitrogen menjadi amonium tanpa bergantung pada organisme lain. Penambat Nitrogen non-simbiotik: -Azotobacter, hidup di rhizosfer tanaman di lahan kering -Clostridium, hidup di tanah tergenang/ tanah sawah -Azospirillum, hidup di permukaan / dalam akar -Cyanobacteria, BGA, hidup di tanah tergenang /tanah sawah. Kandungan bahan organic yang tinggi, memungkinkan adanya aktivitas mikrob tanah dalam daur unsur organik yang penting untuk kehidupan seperti daur nitrogen. Bakteri penambat nitrogen (N) non simbiotik termasuk kelompok rhizobakteria yang berperan dalam penyediaan unsur N bagi tanaman. (Rahel, et al 2014).

4

Penambatan nitrogen secara hayati yang non simbiotik dilakukan oleh jasad mikro yang hidup bebas. Enterobacteriaceae, Bacillus, Azotobacter, Azospirillum, dan Herbaspirillum telah terbukti mampu melakukan fiksasi N 2 (James and Olivares, 1997). Di samping itu, Azotobacter merupakan bakteri fiksasi N2 yang mampu menghasilkan substansi zat pemacu tumbuh giberelin dan sitokinin sehingga dapat memacu pertumbuhan akar (Alexander, 1977). Untuk terjadinya proses penambatan nitrogen menurut Hamdi (1982) dalam Nana (2010), dibutuhkan beberapa syarat yaitu : (1) adanya enzim nitrogense; (2) ketersediaan sumber energy dalam bentuk ATP; (3) adanya sumber penurun potensial dari elektron; (4) adanya sistem perlindungan enzim nitrogenase dari inaktivasi oleh oksigen; dan (5) pemindahan yang cepat nitrogen hasil tambatan dari tempat penambatan nitrogen untuk mencegah terhambatanya enzim nitrogenase. Uraian selanjutnya akan ditekankan pada proses biokimia penambatan nitrogen secara non simbiois baik yang aerobik maupun anaerobik. 2. 3. Mekanisme Biokimia Dari Proses Penambatan Nitrogen Penambatan nitrogen secara biologis dan secara kimiawi mengubah gas dinitrogen (N2) menjadi amonia dengan katalis enzim nitrogenase (Saika dan Jain, 2007). Enzim yang berperan penting dalam penambatan nitrogen adalah nitrogenase yang terdapat dalam sel bakteri penambat nitrogen. Nitrogenase disusun oleh dua komponen yang saling menunjang yaitu protein Fe (komponen I) dan protein Mo-Fe (komponen II) (Hamdi, 1982). Protein Fe berukuran lebih kecil dari komponen II dan mempunyai dua sub-unit serupa berukuran masing-masing 30 sampai dengan 72 kDa, tergantung pada organisma. Setiap subunit berisi satu kluster besi-belerang (4 Fe dan 4 S2–) yang turut ambil bagian dalam reaksi redox terlibat dalam konversi N2 menjadi NH3. Proses fiksasi N2 dengan adanya enzim nitrogenase terjadi sebagai berikut: (1) energi ATP dan elektron feredoksin mereduksi protein Fe menjadi reduktan, (2) reduktan itu mereduksi protein MoFe yang kemudian mereduksi N2 menjadi NH3 dengan hasil sampingan berupa gas H2, dan (3) bersamaan dengan itu terjadi reduksi asetilen menjadi etilen yang dapat digunakan sebagai indikator proses fiksasi N2 secara biologis (Marschner, 1986; Buchanan et. al., 2000).

5

Enzim nitrogenase menjadi tidak aktif jika tekanan oksigen tinggi, oleh karena itu beberapa bakteri non simbiotik melakukan proteksi enzim nitrogenase terhadap oksigen dengan berbagai cara tergantung jenis mikrobanya. Pada bakteri non simbiotik anaerob, oksigen tidak menjadi masalah. Lingkungan hidup bakteri tersebut pada daerah yang rendah kadar oksigennya.

6

BAB III PEMBAHASAN

3. 1. Peranan Bakteri penamambat N non-simbiotik Di atmosfer nitrogen dalam bentuk molekul dan gas dinitrogen (N2) sangat berlimpah sekitar 80% dari total gas atmosfer, namun tidak dapat langsung digunakan untuk proses metaboilsme oleh tanaman tingkat tinggi atau binatang. Bentuk nitrogen yang dapat diambil oleh tanaman dari tanah adalah nitrat (NO3-) dan amonium (NH4+) (Barber, 1984; Tisdale et al., 1985 dalam Nana, 2010). Kedua bentuk nitrogen tersebut sebagian besar berasal dari pupuk dan penambatan nitrogen udara oleh mikroba tanah. Penambat N dapat ditambahkan dengan penggunaan pupuk hayati yang didalamnya terdapat bakteri penambat N. Pupuk hayati berasal dari jasad hidup kelompok fungsional mikroba tanah yang dapat berfungsi sebagai penyedia hara dalam tanah sehingga dapat tersedia bagi tanaman. Mikroba tanah mempunyai peranan dalam berbagai proses, seperti dekomposisi bahan organik, mineralisasi senyawa organik, fiksasi hara, pelarut hara, nitrifikasi dan denitrifikasi. Berbagai jenis mikroba mempunyai fungsi dan keefektifan yang berbeda-beda. Terdapat kelompok bakteri penambat N yang simbiotik maupun nonsimbiotik. (Saraswati, 2008 dalam Lusi et al, 2016). Kandungan nitrogen didalam tanah berhubungan dengan fiksasi nitrogen oleh bakteri. Fiksasi nitrogen dapat dilakukan oleh bakteri simbiotik dan bakteri non simbiotik. Bakteri endofit Glucanocetobacter diazotrophicus merupakan salah satu contoh bakteri non simbiotik yang memiliki aktivitas nitrogenase (Yulianti, 2012 dalam Lusi et al, 2016). Bakteri lain yang dapat menambat Nitrogen secara non-simbiotik salah satunya adalah bakteri Azotobacter hidup di rhizosfer tanaman di lahan kering dan Azospirillum yang hidup di permukaan / dalam akar. 3.1.1. Azotobacter Azotobacter sp. merupakan bakteri non-simbiosis yang hidup di mintakat perakaran. Dijumpai hampir pada semua jenis tanah tetapi populasinya relatif rendah. Selain kemampuannya dalam menambat nitrogen, bakteri ini juga menghasilkan sejenis hormon yang kurang lebih sama dengan hormon

7

pertumbuhan tanaman dan menghambat pertumbuhan jenis jamur tertentu. Seperti halnya Azospirillum, Azotobacter dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman melalui pasokan N-udara, pasokan pengatur tumbuh, mengurangi kompetisi dengan mikrobia lain dalam menambat nitrogen, atau membuat kondisi tanah lebih menguntungkan pertumbuhan tanaman (Sutanto, 2002). Ada dua pengaruh positif Azotobacter terhadap pertumbuhan tanaman, ialah: mempengaruhi perkecambahan benih dan memperbaiki pertumbuhan tanaman. Peranan bakteri ini terhadap perkecambahan tidak banyak diminati, meskipun demikian cukup banyak penelitian yang mengarah pada peranan Azotobacter dalam meningkatkan daya kecambah benih tanaman tertentu (Sutanto, 2002). Kenaikan hasil tanaman setelah diinokulasi Azotobacter sudah banyak diteliti. Di India inokulasi Azotobacter pada tanaman jagung, gandum, cantel, padi, bawang putih, tomat, terong, dan kobis ternyata mampu meningkatkan hasil tanaman tersebut (Sutanto, 2002). Azotobacter sp. berperan sebagai agen peningkat pertumbuhan tanaman melalui produksi fitohormon sitokinin,

isopenteni

ladenosis,

isopenteni

ladenin,

metiltiozeatin

dan

metiltioisopenteni l-adenin dan auksin (Wiyanto, 2009 dalam Chusnia, 2014). 3.1.2. Azospirillum Azospirillum mempunyai potensi cukup besar untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati. Bakteri ini banyak dijumpai berasosiasi dengan tanaman jenis rerumputan, termasuk beberapa jenis serealia, jagung, gandum. Sampai saat ini ada tiga spesies yang telah diketemukan dan mempunyai kemampuan sama dalam menambat nitogen, ialah: Azosprillum brasilense, Azospirillum lipoferum dan Azospirillum amazonense. Azospirillum merupakan salah satu kelompok mikroba rizosfer. Infeksi yang disebabkan oleh bakteri ini tidak menyebabkan percabangan akar bakteri tersebut lebih berperanan dalam penyerapan unsur hara. Keuntungan lain dari bakteri ini, bahwa apabila saat berasosiasi dengan perakaran

tidak

dapat

menambat

nitrogen,

maka

pengaruhnya

adalah

meningkatkan penyerapan nitrogen di dalam tanah. Pada kasus ini infeksi rizosfer yang disebabkan oleh bakteri tidak menyebabkan perubahan morfologi perakaran, meningkatkan jumlah akar rambut, menyebabkan percabangan akar, bakteri ini lebih berperanan dalam membantu penyerapan unsur hara (Sutanto, 2002).

8

Azospirillum brasilense dapat memperbaiki produktivitas tanaman melalui penyediaan N2 atau melalui stimulasi hormon. Keuntungan lain dari bakteri ini, bahwa apabila saat berasosiasi dengan perakaran

tidak

dapat

menambat

nitrogen,

maka

pengaruhnya

adalah

meningkatkan penyerapan nitrogen yang ada di dalam tanah. Pada kasus ini pemanfaatan bakteri tidak berkelanjutan, tetapi apabila Azospirillum yang berasosiasi dengan perakaran tanaman mampu menambat nitrogen, maka unsur nitrogen di dalam tanah dapat dipertahankan dalam waktu yang relatif lebih panjang. Keadaan ini relatif lebih menguntungkan karena dapat mengurangi pasokan pupuk nitrogen. Di samping itu, Azospirillum meningkatkan efisiensi penyerapan nitrogen dan menurunkan kehilangan akibat pelindian, denitrikasi atau bentuk kehilangan nitrogen yang lain (Sutanto, 2002).

3. 2. Faktor yang mempengeruhi bakteri penambat N non-simbiotik Penambatan nitrogen secara hayati yang non simbiotik dilakukan oleh jasad mikro yang hidup bebas. Enterobacteriaceae, Bacillus, Azotobacter, Azospirillum, dan Herbaspirillum telah terbukti mampu melakukan fiksasi N 2 (James and Olivares, 1997). Di samping itu, Azotobacter merupakan bakteri fiksasi N2 yang mampu menghasilkan substansi zat pemacu tumbuh giberelin dan sitokinin sehingga dapat memacu pertumbuhan akar (Alexander, 1977). Populasi Azotobacter dalam tanah dipengaruhi oleh pemupukan. Faktor-faktor yang mempengaruhi penambatan nitrogen non simbiotik adalah faktor lingkungan, terutama ciri kimia dan fisika habitatnya (Imas,1989). Faktor-faktor tersebut meliputi : a.

Ketersediaan senyawa nitrogen Jazad mikro penambat N2 pada umumnya juga mampu menggunakan amonium, nitrat, dan senyawa nitroge organik. Amonium lebih disukai dan bersama-sama dengan senyawa-senyawa yang dapat diubah menjadi amonium (seperti urea dan nitrat) merupakan penghambat penambatan nitrogfen yang paling efektif.

b.

Kesediaan nutrien anorganik

9

Bila jazad mikro penambatan nitrogen ditumbuhkan pada media yang mengandung garam-garam amonium dan senyawa nitrogen lainnya, beberapa 7 nutrien anorganik diperlukan dalam jumlah lebih sedikit daipada medium tersebut bebas dari nitrogen. c.

Macam sumber energi yang tersedia Bagi jazad heterotrof, Tersedianya sumber energi merupakan faktor utama yang membatasi laju dan besarnya asimilasi N2. Penambatan gula sederhana, selulosa, jerami, atau sisa-sisa tanaman dengan nisbah C/N yang tinggi sering sekali meningkatkan dengan nyata transformasi N.

d.

pH pH mempunyai pengaruh yang nyata, Azotobacter dan Sianobakteri tergolong sangat peka pada tanah-tanah dengan pH kurang dari 6,0 sedangkan Beijerinckia tidak peka dan dapat tumbuh dan menambat N2 pada pH 3-9.

e.

Kelembaban tanah Kelembaban tanah sering kali menentukan laju penambatan nitrogen dan kandungan air optimum tergantung pada tanah yang bersangkutan dan jumlah bahan organik yang tersedia. Bila kelembaban terlalu tinggi maka keadaan aerobik berubah menjadi anaerobik.

f.

Suhu Suhu optimum bagi penambatan nitrogen adalah suhu sedang. Penambatan terhenti pada suhu beberapa derajat di atas suhu optimum. Di beberapa daerah beriklim sedang bagian Utara didapati bahwa penambatan nitrogen masih berlangsung sekalipun pada musim dingin. Jazad mikro pelakunya diperkirakan algae atau lumut kerak.

3. 3. Peranan bakteri penambat N non-simbitik bagi tanaman Mikroorganisme sangat berperan penting dalam pertumbuhan tanaman pertanian. Mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2 , daur nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat. Nitrat iambil oleh tumbuhan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini terjadi karena adanya mikroorganisme.

10

Nitrogen bagi tanaman berfungsi sebagai penyusun protoplasma, molekul klorofil, asam nukleat, dan asam amino yang merupakan penyusun protein. Nitrogen memasuki tanah dalam bentuk ammonia dan nitrat (NH3) bersama air hujan, dalam bentuk hasil penambatan N2 oleh mikroba atau dalam bentuk penambahan pupuk sintesis. Kandungan nitrogen tanah yang cukup tinggi lebih banyak

disebabkan

oleh

adanya

kemampuan

beberapa

mikroba

untuk

memfiksasinya, N organik yang terbentuk kemudian diubah menjadi ammonia melalui proses deaminasi, karena ammonia dapat secara langsung diasimilasikan oleh mikroba atau diubah terlebih dahulu menjadi senyawa nitrat secara nitrifikasi (Nasikah, 2007 dalam Ramdana et al, 2015). Mikroorganisme yang berfungsi sebagai penyedia unsur nitrogen melalui penambat nitrogen atmosfer dapat dibedakan kedalam dua kelompok yaitu mikroorganisme yang hidup ebas, artinya bekerja secara non-simbiotik atau tidak memiliki asosiasi spesifik dengan tanaman tertentu. Contoh dari bakteri penambat N tetapi tidak bersimbiosis dengan tanaman (hidup bebas) adalah bakteri Azospirillum dan Azotobacter. Pada penelitian Wuriesyliane et al (2013) dengan judul Pertumbuhan dan Hasil Padi pada Inseptisol Asal Rawa Lebak yang Diinokulasi Berbagai Konsorsium Bakteri Penyumbang Unsur Hara mendapatkan hasil pertumbuhan padi pada gambar berikut :

Gambar 1. Pertumbuhan dan hasil padi yang diinokulasi konsorium bakteri (Wuriesyliane, 2013).

11

Adapun keterangan dari gambar diadas adalah sebagai berikut :

Maka hasil penelitian Wuriesyliane et al (2013) adalah Pengaruh multi isolat bakteri dalam meningkatkan tinggi tanaman disebabkan karena efektifnya inokulasi yang diberikan sehingga nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman tercukupi. Bakteri - bakteri tersebut saling bersinergis, adanya bakteri penambat N tidak menggangu bakteri pelarut fosfat (BPF), begitu juga sebaliknya. Pemberian inokulasi multi isolat sangat menunjang kemampuannya menyediakan unsur hara N dan P yang dibutuhkan tanaman. Hindersah dan Simarmata (2004) dalam Wuriesyliane (2013) mengemukakan bahwa penginokulasian isolat Azotobacter ke dalam media tumbuh tomat dapat memperbaiki perkembangan tajuk, akar, dan tinggi tanaman. 3.3.1. Peranan Bakteri Azospirillum Mikrobia tanah, khususnya Azospirillum, memiliki fungsi dan peran sangat penting terutama dalam siklus biogeokimia dan kesuburan tanah terkait penyediaan unsur nitrogen dan fosfor (Bashan & Holguin, 1997; Rodriguez & Fraga, 1999; Hartmann & Baldani, 2006). Beberapa spesies anggota genus Azospirillum telah diteliti mempunyai nilai ekonomi atau komersial tinggi sebagai agensia pupuk hayati (Sidiqqui, 2010; Tilak et al., 2010). Keunggulan Azospirillum dalam penambatan nitrogen bebas (N2) adalah jauh lebih tinggi daripada bakteri tanah penambat nitrogen lainnya (Samekto, 2008). Bakteri ini juga dikenal mampu menyediakan fosfor terlarut dalam tanah dan mampu menghasilkan fitohormon yang penting bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Azospirillum adalah bakteri rizosfer non-simbiotik

12

(Bashan & Holguin, 1997), terdapat pada hampir semua sistem perakaran tumbuhan (rerumputan, tanaman budidaya, tumbuhan annual atau perennial) (Saharan & Nehra, 2011), bahkan terdapat pula pada rizosfer mangrove (Ravikumar et al., 2002). Azospirillum diketahui mempunyai peran penting dalam penyediaan hara utama (nitrogen dan fosfor) tanaman (Bashan et al., 2004; Saharan & Nehra, 2011). Salisburry & Ross (1995) menyatakan bahwa 3 sebagian besar kebutuhan nitrogen pada tanaman berasal dari hasil penambatan N2 oleh mikrobia. Peran Azospirillum dalam penambatan nitrogen dikatalisasi oleh nitrogenase. Salah satu komponen penyusun enzim tersebut adalah senyawa besi (Fe) (Hartman, 1988; Reece et al., 2011). Kemampuan bakteri tersebut dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman karena produksi fitohormon (auksin, giberelin dan sitokinin) (Fallik et al., 1989), dan kemampuan melarutkan fosfat di dalam tanah menjadi fosfat tersedia bagi pertumbuhan tanaman (Rodriguez & Fraga, 1999). Peran penting bakteri ini bagi pertumbuhan tanaman menjadikan Azospirillum banyak digunakan sebagai agensia pupuk hayati. 3.3.2. Peranan Bakteri Azotobacter Azotobacter merupakan salah satu bakteri penambat nitrogen aerobik nonsimbiotik yang mampu menambat nitrogen dalam jumlah yang cukup tinggi, bervariasi + 2 - 15 mg nitrogen/gram sumber karbon.kemampuan ini tergantung kepada sumber energi, keberadaan nitrogen yang terpakai, mineral, reaksi tanah dan faktor lingkungan yang lain, serta kehadiran bakteri tertentu. Faktor-faktor eksternal yang mempengaruhi penambatan nitrogen antara lain suhu, kelembaban tanah,pH tanah, sumber karbon, cahaya dan penambahan nitrogen. Di samping itu jumlah bakteripenambat nitrogen pada perakaran, potensial redoks dan konsentrasi oksigen juga dapatmempengaruhi aktivitas penambatan nitrogen. (Subba Rao, 1982 dalam Rahmi, 2014). Rhizobacteria digunakan untuk menggambarkan bakteri rhizosfer yang membentuk koloni di akar (Kloepper et al. 1983 dalam Rahmi, 2014). Kolonisasi akar adalah suatu proses di mana bakteri bertahan melakukan inokulasi ke dalam benih tanaman atau ke dalam tanah, penggandaan diri dalam spermosfer dalam

13

responnya terhadap eksudat benih yang kaya akan karbohidrat dan asam amino, menempel pada permukaan akar, dan mengkoloni sistem perakaran yang sedang berkembang. Berbagai manfaat positif dari bakteri dalam rhizosfer telah menjadikannya sumber potensial bagi ketersediaan nutrisi dalam tanah serta mendorong pertumbuhan tanaman sehingga menjadi lebih baik. Beberapa bakteri tanah berasosiasi dengan akar tanaman budidaya dan memberikan pengaruh yang bermanfaat pada tanaman inangnya. Bakteri ini dikelompokkan ke dalam PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) (Dewi, 2008). Azotobakter chroococcum adalah spesies rizobakter yang telah dikenal sebagai agen biologis pemfiksasi N2, yang menkonversi dinitrogen ke amonium melalui reduksi elektron dan protonasi dinitrogen (Kizilkaya, 2009). Untuk menghindari penurunan kesehatan tanaman akibat adanya input bahan kimia, diperlukan input biologis berupa rizobakteri (Hindersah dan Simarmata, 2004).Beberapa penelitian menunjukkan bahwa inokulasi Azotobacter dapat memperbaikipertumbuhan dan tingkat serapan N tanaman tahunan. Pengaruh multi isolat bakteri dalam meningkatkan tinggi tanaman disebabkan karena efektifnya inokulasi yang diberikan sehingga nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman tercukupi. Bakteri - bakteri tersebut saling bersinergis, adanya bakteri penambat N tidak menggangu bakteri pelarut fosfat (BPF), begitu juga

sebaliknya.

Pemberian

inokulasi

multi

isolat

sangat

menunjang

kemampuannya menyediakan unsur hara N dan P yang dibutuhkan tanaman. Hindersah dan Simarmata (2004) dalam Wuriesyliane et al (2013) mengemukakan bahwa penginokulasian isolat Azotobacter ke dalam media tumbuh tomat dapat memperbaiki perkembangan tajuk, akar, dan tinggi tanaman. Hasil penelitian Puspasari

(2006)

juga

menunjukkan

bahwa

campuran

inokulan

Azotobacter dan BPF dapat mengurangi penggunaan pupuk kimia. Penelitian Marlina et al. (2013) telah menemukan isolat Azospirillum sp. Dan Azotobacter sp. terbaik untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati pada tanaman padi. Isolat bakteri endofitik yang teridentifikasi sebagai Bukholderia pseudomallei dan bakteri pelarut fosfat (Bacillus firmus) yang terbukti meningkatkan ketersediaan P tanah lebak (Gofar et al., 2012 dalam Wuriesiane, 2013) terpilih sebagai isolat yang akan diuji dalam penelitian ini. Berdasarkan

14

penemuan terhadap bakteribakteri unggulan asal tanah lebak tersebut perlu dilakukan penelitian untuk menguji sinergisme isolat bakteri unggulan yang terdiri dari bakteri penambat N (Azospirilium dan Azotobacter), bakteri endofitik pemacu tumbuh dan bakteri pelarut fosfat serta menguji konsorsium bakteribakteri tersebut dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman padi di tanah asal rawa lebak.

15

BAB IV PENUTUP 4. 1. Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Penambatan nitrogen secara hayati yang non simbiotik dilakukan oleh jasad mikro yang hidup bebas. Enterobacteriaceae, Bacillus, Azotobacter, Azospirillum, dan Herbaspirillum telah terbukti mampu melakukan fiksasi N2 yang memberikan hara berbentuk nitrat untuk tanaman. 2. Untuk terjadinya proses penambatan nitrogen dibutuhkan beberapa syarat yaitu : (1) Enzim nitrogense. (2) Ketersediaan sumber energy dalam bentuk ATP. (3) Adanya sumber penurun potensial dari electron. (4) Adanya sistem perlindungan enzim nitrogenase dari inaktivasi oleh oksigen. (5) Pemindahan yang cepat nitrogen hasil tambatan dari tempat penambatan

nitrogen

untuk

mencegah

terhambatanya

enzim

nitrogenase. Uraian selanjutnya akan ditekankan pada proses biokimia penambatan nitrogen secara non simbiois baik yang aerobik maupun anaerobik. 3. Mikroorganisme sangat berperan penting dalam pertumbuhan tanaman pertanian. Mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2 , daur nutrien, dan peternakan hewan.

4. 2. Saran 1. Untuk mengoptimalkan penambatan nitrogen pada tanaman, maka perlu dipenuhi syarat-syarat untuk terjadinya proses penambatan Nitrogen. 2. Perlu diadakannya penambahan pupuk hayati penambat Nitrogen pada budidaya tanaman sehingga dapat mengurangi pemakaian pupuk kimia 3. Perlu ditambahkan bahan organik pada tanaman budidaya karena bahan organik merupakan sumber energi mikroorganisme.

16

DAFTAR PUSTAKA Amriadi., 2007. Efektivitas Penambatan Nitrogen Udara Oleh Bakteri Rhizobium Dengan Penambahan Unsur Hara Pada Tanaman Leguminosa Pada Tanaman Leguminosa Herba. Disertasi. Sekolah Pasca Sarjana IPB. Bogor. Anonim. Mikroba Penambat Nitrogen, Http://digilib.unila.ac.id/12724/10/BAB% 20Ii.Tinjauan Pustaka A. Mikroba Penambat Nitrogen Penambata pdf [PDF]. Diunduh pada tanggal 12 desember 2017. Bintang M & Dewi EK, 2013. Pupuk Hayati Berbasis

Bakteri Endofit

.Departemen Biokimia, FMIPA. Institut Pertanian Bogor. Prociding Seminar ISBN 978-602-19421-09. Danapriatna, N. 2010. Biokimia penambatan nitrogen oleh bakteri nonsimbiotik. J.Agribisnis dan Pengembangan Wilayah I (2) : 1-10 Dachlan,A., Badron Zakaria., Anna, K., Pairunan dan Elkawakib Syam’un. 2012. Inokulasi Azotobacter dan kompos limbah pertanian terhadap pertumbuhan dan produksi padi sawah. Universita Udayana. Desi Rahmawati Hakim. 2017. Kajian Morfologi Dan Agroteknologi, ump. Diunduh pada tanggal 12 desember 2017. Kaburuan, Rahel., Hapsoh., Gusmawartati. 2014.

Isolasi Dan Karakterisasi

Bakteri Penambat Nitrogen Non-Simbiotik Tanah Gambut Cagar Biosfer Giam Siak Kecil-Bukit Batu. Jurnal Agroteknologi, 5(1) : 35-39 Permatasari, Aisyah, Dewi., Nurhidayati, Tutik. 2014. Pengaruh Inokulan Bakteri Penambat Nitrogen, Bakteri Pelarut Fosfat Dan Mikoriza Asal Desa Condro, Lumajang, Jawa Timur Terhadap Pertumbuhan Tanaman Cabai Rawit. Jurnal Sains dan Seni POMITS, 3(2) : 2337-3520 Rahmawati,Dewi.Http://repository.ump.ac.id/4540/3/DESI%20RAHMAWATI% 20%20BAB%20II.pdf diunduh pada tanggal 12 desember 2017. Rahmi. 2014. Kajian Efektifitas Mikroba Azotobacter Sp. Sebagai Pemacu Pertumbuhan Tanaman Kakao (Theobroma Cacao L.). Jurnal Galung Tropika, 3(2) : 44-53 Sari, Ramdana., Prayudyaningsih, Retno., 2015. Rhizobium: Pemanfaatannya Sebagai Bakteri Penambat Nitrogen. Info Teknis EBONI, 12(1) : 51-64

17

Sumarsih., 2008. Penambat N Compability Mode. Https://sumarsih07.files. wordpress.com/2008/02/penambat-n-compatibility mode.pdf diunduh pada tanggal 12 desember 2017. Tamba, Lusi, Nurhayati., dkk. 2016. Pengaruh Aplikasi Bakteri Endofit Penambat Nitrogen Dan Pupuk Nitrogen Terhadap Serapan Nitrogen Serta Pertumbuhan Tanaman Tebu. Jurnal Tanah dan Sumber Daya Lahan, 3(2) : 339-344 Wuriesyliane., Gofar, Nuni., dkk. 2013. Pertumbuhan dan Hasil Padi pada Inseptisol Asal Rawa Lebak yang Diinokulasi Berbagai Konsorsium Bakteri Penyumbang Unsur Hara. Jurnal Lahan Suboptimal, 2(1) : 18-27

18