Viabilitas Konsorsium Bakteri Penambat Nitrogen dan Pelarut Fosfat

Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal 2015, Palembang 8-9 Oktober 2015
ISBN: 979-587-580-9
Viabilitas Konsorsium Bakteri Penambat Nitrogen dan Pelarut Fosfat
pada Media Pembawa Tanah Gambut sebagai Agen Pupuk Hayati
Viability of Consortium Nitrogen-Fixing Bacteria and PhosphateSolubilizing Bacteria in Carrier Material as Agents of Biofertilizer
Munawar1*), Elfita2) and Hary Widjajanti1)
1
Jurusan Biolog, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sriwijaya,
Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km. 32, Indralaya, 30662, Indonesia
2
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sriwijaya,
Jl. Raya Palembang- Prabumulih Km. 32, Indralaya, 30662, Indonesia
*)
Corresponding author: [email protected]
ABSTRACT
Biofertilizer is a fertilizer that is used as a microbial agent nutrient source. One microbe
commonly used are nitrogen-fixing bacteria (N) and phosphate-solubilizing bacteria (P).
Quality of biofertilizer is determined by the viability of microbial agents and performance
in providing a source of nutrients. The purpose of this study is to formulate a biological
fertilizer to meet the needs of N and make effective use of fertilizer P that are
environmentally friendly. To achieve these objectives do the following steps test the ability
of the consortium to tie up the N and P-soluble, and formulating a consortium carrier of
biological fertilizers. The results showed that the performance of the consortium consisting
of Pseudomonas aeruginosa and P. putida as a biological fertilizer showed a total bacterial
population of 2.6 x 107 cfu/ml is able to provide the N fixed up to 1610.1 mg/L and
solubilizing P in the form the AlPO4 of 295.3 mg/L, during the incubation period of 15
days. Formulation carrier material of peat soil suitable for biological fertilizers consortium
are having a ratio of C: N: P: K of 100:10:1:0.1 with the viability of N-fixing bacteria and
P-solubilizing bacteria high and stable that still persist in density ≥ 107 cfu/g carrier
material.
Key words: biofertilizer, consortium, nitrogen, phosphate, viability
ABSTRAK
Pupuk hayati merupakan pupuk yang menggunakan mikroba sebagai agen sumber
nutriennya. Salah satu mikroba yang sering digunakan adalah bakteri penambat nitrogen
(N) dan bakteri pelarut fosfat (P). Kualitas pupuk hayati sangat ditentukan oleh viabilitas
agen mikrobanya dan kinerja dalam menyediakan sumber nutriennya. Tujuan penelitian ini
adalah memformulasi pupuk hayati untuk memenuhi kebutuhan N dan mengefektifkan
penggunaan pupuk P yang bersifat ramah lingkungan. Untuk mencapai tujuan tersebut
dilakukan langkah-langkah sebagai berikut uji kemampuan konsorsium dalam menambat
N dan melarutkan P, dan memformulasi medium pembawa konsorsium pupuk hayati.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kinerja konsorsium yang terdiri atas Pseudomonas
aeruginosa dan Pseudomonas putida sebagai pupuk hayati menunjukkan populasi bakteri
total 2,6 x 107 cfu/ml mampu menyediakan N terfiksasi hingga 1610,1 mg/L dan
melarutkan P dalam bentuk AlPO4 sebesar 295,3 mg/L, selama waktu inkubasi 15 hari.
Formulasi medium pembawa tanah gambut yang sesuai untuk konsorsium pupuk hayati
adalah yang mempunyai rasio C:N:P:K sebesar 100:10:1:0,1 dengan viabilitas bakteri
Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal 2015, Palembang 8-9 Oktober 2015
ISBN: 979-587-580-9
penambat N dan bakteri pelarut P tinggi dan stabil yaitu masih bertahan pada kepadatan ≥
107 cfu/gram medium pembawa.
Kata kunci: fosfat, konsorsium, nitrogen, pupuk hayati, viabilitas
PENDAHULUAN
Pada sistem budidaya seperti pertanian dan perkebunan penggunaan pupuk dilakukan
secara berkala dan terus menerus untuk meningkatkan produksi. Selama ini penggunaan
pupuk didominasi oleh pupuk kimia seperti urea (sebagai sumber N) dan TSP (sebagai
sumber P) (Hindersah dan Simarmata, 2004).
Menurut Khan dkk., (2008) bahwa penggunaan pupuk kimia khususnya N dan P
secara terus menerus menyebabkan masalah antara lain tingginya biaya operasional karena
harus mengadakan pupuk tersebut dan mengerasnya tekstur tanah sehingga mengganggu
aerasi tanah. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan konsep pupuk yang ramah
lingkungan, salah satunya yaitu pupuk hayati. Pupuk hayati dapat berupa mikroorganisme
yang mampu menyediakan unsur kimia tersedia sehingga unsur-unsur yang dibutuhkan
oleh tanaman terpenuhi.
Nitogen (N) dan fosfat (P) dalam tanaman merupakan unsur makro sehingga
dibutuhkan dalam jumlah yang banyak, pemenuhan N dan P selama ini dengan
menggunakan pupuk kimiawi. Nitrogen dalam bentuk N2 sangat melimpah di udara, tetapi
tidak dapat digunakan oleh tanaman, supaya tanaman dapat menggunakannya harus diubah
terlebih dahulu menjadi bentuk N tersedia. Proses pengubahan N tidak tersedia (N2)
menjadi bentuk N tersedia dapat dilakukan secara industri seperti industri pupuk urea (N
tersedia) ataupun oleh mikroorganisme prokariot yaitu bakteri penambat N, baik yang
bersimbiosis dengan tanaman kacang-kacangan maupun yang hidup bebas) menjadi NH3
(N-tersedia) (Mikanova dan Novakova, 2002; Saraswati dan Sumarno, 2008).
Berdasarkan uraian di atas maka perlu dikaji potensi bakteri penambat N dan bakteri
pelarut P yang berasal dari tanah sebagai pupuk hayati dalam bentuk konsorsium, terutama
viabilitas konsorsium bakteri penyusun agen pupuk hayati.
BAHAN DAN METODE
1. Uji kemampuan konsorsium dalam menambat N dan melarutkan P
Konsorsium yang terdiri atas bakteri penambat N dan bakteri pelarut P secara
berurutan yaitu Pseudomonas aeruginosa dan P. Putida merupakan hasil isolasi dari tanah
masam kering di Sumatera Selatan. Selanjutnya kedua bakteri tersebut dikultur dalam
medium bebas N dan diperkaya dengan P taklarut (AlPO4) dan diinkubasi pada suhu ruang
selama 15 hari. Selanjutnya dilakukan penghitungan populasi bakteri total yang hidup
(Cappuccino dan Sherman, 2008), pengukuran konsentrasi N-terfiksasi dalam bentuk Ntotal
(Modifikasi: Sulaeman dkk., 2005), dan pengukuran konsentrasi P terlarut
(Modifikasi: Sulaeman dkk., 2005). Pengukuran tiga variabel tersebut dilakukan setiap hari
selama 15 hari.
2. Formulasi medium pembawa konsorsium pupuk hayati
Medium pembawa berupa tanah gambut yang sudah dihaluskan, dikeringkan dan
ditambah nutrien berupa C:N:P:K dengan rasio 100:10:1:0,1 dan 100:5:0,5:0,05). Sumber
C, N, P, dan K yang digunakan berturutan adalah glukosa, urea, TSP, dan KCl. Selanjutnya
ditambah inokulum konsorsium berupa bakteri penambat N (Pseudomonas aeruginosa)
Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal 2015, Palembang 8-9 Oktober 2015
ISBN: 979-587-580-9
dan bakteri pelarut P (Pseudomonas putida) dengan populasi masing-masing dalam
medium pembawa mencapai sekitar 108 cfu/gram, disimpan dalam suhu ruang selama 65
hari, dan setiap 5 hari diambil sampel untuk diuji viabilitasnya (modifikasi Misiira et al.,
2001; Cappuccino dan Sherman, 2008).
3. Analisis Data
Data populasi bakteri penambat N (Pseudomonas aeruginosa) dan bakteri pelarut P
(Pseudomonas putida) dilakukan uji t (t-test) pada tarag nyata 0,05 menggunakan proram
Statistica 8.0.
HASIL
1. Uji kemampuan konsorsium dalam menambat N dan melarutkan P
Hasil uji kemampuan konsorsium pada medium cair tanpa sumber N dan ditambah P
tak larut dalam bentuk AlPO4 menunjukkan bahwa populasi bakteri mengalami kenaikan
mulai hari ke-1 hingga hari ke -15 dan populasi bakteri total berkisar antara 6,867 sampai
7,408 cfu/ml atau 7,4 x 105 sampai 2,6 x 107 (cfu/ml), sedangkan N-total dan P-terlarut
mengalami kenaikan nyata hingga pada hari ke-6, hari ke-7, sedangkan sampai hari ke-15
kenaikan populasi bakteri tidak nyata. Populasi bakteri, N-total dan P-terlarut mulai hari
ke-0 sampai hari ke-15 terdapat pada Gambar 1.
Log Populasi Bakteri (Kiri);
N-total (kanan);
P-terlarut (kanan)
8,0
1800
1600
1400
7,0
1200
1000
6,5
800
6,0
600
400
N-total atau P-terlarut (mg/L)
Log Populasi bakteri (cfu/ml)
7,5
5,5
200
5,0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Waktu (hari)
Gambar 1. Grafik hubungan antara waktu inkubasi dengan N-total hasil
fiksasi dan P-terlarut dari AlPO4 dan populasi bakteri selama 15 hari
2. Formulasi medium pembawa konsorsium
Medium pembawa tanah gambut diformulasikan dengan menambah sumber C, N, P,
dan K dengan rasio masing-masing 100:10:1:0,1 dan 100:5:0,5:0,01 pada hari ke 55
menunjukkan bahwa populasi bakteri penambat N (Gambar 2.) dan bakteri pelarut P
(Gambar 3.) menunjukkan jumlah yang tinggi dan stabil yaitu masih bertahan dari hari ke0 hingga hari ke-55 masih bertahan berkisar 108 cfu/gram medium pembawa.
Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal 2015, Palembang 8-9 Oktober 2015
ISBN: 979-587-580-9
8,8
8,6
8,6
8,4
8,4
8,2
8,2
8,0
8,0
7,8
7,8
7,6
7,6
7,4
7,4
7,2
7,2
7,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
7,0
70
Populasi Bakteri penambat N pada rasio C:N:P:K=100:5:0,5:
0,05
Populasi Bakteri penambat N pada rasio C:N:P:K=100:10:1:
0,1
Bakteri penambat N (rasio C:N:P:K=100:10:1:0,1) kiri
Bakteri penambat N (rasio C:N:P:K=100:5:0,5:0,05) kanan
8,8
Hari ke
Gambar 2. Populasi bakteri penambat N pada formulasi media pembawa dengan dua rasio
C:N:PK berbeda selama masa simpan 65 hari
8,6
8,4
8,4
8,2
8,2
8,0
8,0
7,8
7,8
7,6
7,6
7,4
7,4
7,2
7,2
7,0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
7,0
70
Populasi Bakteri pelarut P pada rasio C:N:P:K=100:5:0,5:0,05
Populasi Bakteri pelarut P pada rasio C:N:P:K=100:10:1:0,1
Bakteri pelarut P (rasio C:N:P:K=100:10:1:0,1) kiri
Bakteri pelarut P (rasio C:N:P:K=100:5:0,5:0,05) kanan
8,6
Hari ke
Gambar 3. Populasi bakteri pelarut P pada formulasi media pembawa dengan dua rasio
C:N:P:K berbeda selama masa simpan 65 hari
PEMBAHASAN
Kenaikan populasi konsorsium bakteri pada uji kemampuan menunjukkan bahwa
agen pupuk hayati yang digunakan yang terdiri atas Pseudomonas aeruginosa dan
Pseudomonas putida mampu tumbuh dengan baik. Kisaran populasi total bakteri mulai
hari ke-0 hingga hari ke-15 adalah 6,867 sampai 7,408 cfu/ml atau 7,4 x 105 sampai 2,6 x
107 (cfu/ml) (Gambar 1.), populasi tersebut merupakan populasi yang mampu memberi
kontribusi nyata dalam menambat N dan melarutkan P. Populasi bakteri tersebut sudah
memenuhi ketentuan yang diharuskan yaitu Peraturan Menteri Pertanian Nomor
70/Permentan/SR.140/10/2011, tentang Pupuk Organik, Pupuk Hayati dan Pembenah
Tanah yang mencantukan persyaratan teknis minimal pupuk hayati majemuk dalam
medium cair minimum populasi bakteri totalnya adalah ≥ 107 cfu/ml. Hal ini didukung
oleh hasil penelitian Munawar dan Elfita (2011), yang menyatakan bahwa populasi bakteri
tersebut merupakan jumlah yang dapat berkontribusi signifikan dalam melakukan aktivitas
di lingkungannya, seperti aktivitas menambat N dan melarutkan P sebagai agen pupuk
hayati ataupun aktivitas mendendradasi cemaran sebagai agen bioremediasi.
Kontribusi konsorsium dengan populasi tersebut mampu malakukan aktivitas dalam
menambat N sebesar 1610,1 mg/L dan melarutkan P dalam bentuk AlPO4 sebesar 295,3
mg/L dengan kepadatan bakteri total 2,6 x 107 cfu/ml selama waktu inkubasi 15 hari
Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal 2015, Palembang 8-9 Oktober 2015
ISBN: 979-587-580-9
(Gambar 1.). Berdasarkan N terfiksasi dan P terlarut yang dihasilkan selama 15 hari, maka
konsorsium tersebut mempunyai laju fiksasi N sebesar 107 mg/L/hari dan laju melarutkan
P dalam bentuk AlPO4 sebesar 19,7 mg/L/hari. Sementara kebutuhan unsur N dan P pada
tanah dengan kandungan N dan P rendah termasuk lahan marginal secara umum untuk
tanaman padi sampai panen 0,046 s.d. 0.06 mg/kg tanah dan kebutuhan P sekitar 0.023
mg/kg setaran dengan dosis pupuk urea 200 s.d. 250 kg/ha dan dosis SP-36 100 kg/ha
(Burbey, 2014). Berdasarkan dosis tersebut maka kebutuhan N dan P tanaman padi dapat
tercukupi oleh N yang difikasasi dan P terlarut yang dihasilkan oleh konsorsium yang
digunakan sebagai agen dalam pupuk hayati pada penelitian ini.
Populasi bakteri Penambat N (Gambar 2.) pada kedua rasio C:N:P:K (100:10:1:0,1
dan 100:5:0,5:0,05) menunjukkan populasi yang berbeda, bahwa populasi bakteri pada
rasio C:N:P:K = 100:10:1:0,1 lebih tinggi dibanding dengan populasi bakteri penambat N
pada rasio C:N:P:K = 100:5:0,5:0,05 ( nilai t-hitung 20,494 > t(0,05; 13) 2,160). Sedangkan
populasi bakteri pelarut P (Gambar 3.) pada kedua rasio C:N:P:K (100:10:1:0,1 dan
100:5:0,5:0,05) menunjukkan populasi yang tidak berbeda , bahwa populasi bakteri pada
rasio C:N:P:K = 100:10:1:0,1 sama dengan populasi bakteri pelarut P pada rasio C:N:P:K
= 100:5:0,5:0,05 ( nilai t-hitung 1,495 < t(0,05; 13) 2,160).
Populasi tersebut menunjukkan viabilitas konsorsium bakteri penambat N
(Pseudomonas aeruginosa) (Gambar 2.) dan bakteri pelarut P (Pseudomonas putida)
(Gambar 3.) pada medium pembawa tanah gambut dengan rasio C, N, P, dan K pertama
100:10:1:0,1 dan kedua 100:5:0,5:0,01 bisa bertahan hingga hari ke 55. Populasi masingmasing bakteri penambat N dan bakteri pelarut P menunjukkan jumlah yang tinggi dan
stabil yaitu ≥ 108 cfu/gram medium pembawa dan hingga masa simpan 65 hari populasinya
masih ≥ 107 cfu/gram. . Populasi tersebut memenuhi persyaratan yang ditentukan pada
Peraturan Menteri Pertanian Nomor 70/Permentan/SR.140/10/2011, tentang Pupuk
Organik, Pupuk Hayati dan Pembenah Tanah yang mencantukan persyaratan teknis
minimal pupuk hayati majemuk dalam dalam bentuk serbuk adalah ≥ 107 cfu/gram.
KESIMPULAN
Pseudomonas aeruginosa dan Pseudomonas putida sebagai konsorsium pupuk hayati
mampu menyediakan N terfiksasi hingga 1610,1 mg/L dan melarutkan P dalam bentuk
AlPO4 sebesar 295,3 mg/L dengan kepadatan bakteri total 2,6 x 107 cfu/ml selama waktu
inkubasi 15 hari. Formulasi medium pembawa tanah gambut yang sesuai untuk konsorsium
pupuk hayati adalah yang mempunyai rasio C:N:P:K sebesar 100:10:1:0,1 dengan
viabilitas bakteri penambat N dan pelerut P tinggi dan stabil ( ≥ 107 cfu/gram medium
pembawa) selama masa simpan 65 hari.
DAFTAR PUSTAKA
Burbey. 2014. Metode Pemupukan Urea, Sp-36 Dan Kcl Pada Padi Sawah. BPTP
Sumatera Barat.
Cappuccino, J. G. dan Sherman, N. (2008) : Microbiology: a Laboratory Manual.
The Benjamin Cummings Publish. USA
Hindersah, R. dan Simarmata, T. (2004) : Potensi Rizobakteri Azotobacter dalam
meningkatkan Kesehatan Tanah. Jurnal Natur Indonesia. 5(2), 127-133.
Misiira, S., Jyot, J., Kuiiad, R.C., dan Lal, B. (2001) : Evaluation of inoculum addition to
stimulate in situ bioremediation of oily-sludge-contaminated soil. Appl. Environ.
Microbiol.67(4), 1675-1681
Prosiding Seminar Nasional Lahan Suboptimal 2015, Palembang 8-9 Oktober 2015
ISBN: 979-587-580-9
Mikanova, O. dan Novakova, J. (2002) : Evaluation of the P-solubilizing activity of Soil
Microorganism and Its Sensitivity to Soluble Phosphate. Rostlina Vyroba. 48(9),
397-400.
Munawar dan Elfita. 2011. Ketahanan Konsorsium Bakteri Petrofilik Pada Media
Pembawa Tanah Gambut Selama Masa Penyimpanan. Prosiding Seminar Nasional
Hasil Penelitian Tahun 2011 Lembaga Penelitian Universitas Sriwijaya. Palembang.
Hal. 573-583.
Peraturan Menteri Pertanian Nomor 70/Permentan/SR.140/10/2011, tentang Pupuk
Organik, Pupuk Hayati dan Pembenah Tanah.
Saraswati, R., dan Sumarno. (2008) :Pemanfaatan Mikroba Penyubur Tanah sebagai
Komponen Teknologi Pertanian. Iptek Tanaman Pangan3(1), 41-58.
Sulaeman, Suprapto, dan Eviati. (2005) : Analisis Kimia Tanah, Tanaman, Air, dan Pupuk.
Balai Penelitian Tanah, Badan Pertanian dan Pengembangan Pertanian, Departemen
Pertanian. Bogor.