Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah Organik
1
EFEKTIVITAS BAKTERI METANOTROF DAN BAKTERI
PEREDUKSI N2O SEBAGAI PUPUK HAYATI PADA
PERTUMBUHAN PADI DI SAWAH ORGANIK
HENDRI SUTANTO
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
2
3
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Efektivitas Bakteri
Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O Sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan
Padi di Sawah Organik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2013
Hendri Sutanto
NIM G34090111
4
ABSTRAK
HENDRI SUTANTO. Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O
sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah Organik. Dibimbing oleh
IMAN RUSMANA dan ALINA AKHDIYA.
Lahan sawah merupakan salah satu sumber emisi gas metan (CH4) dan
dinitrogen oksida (N2O). Bakteri metanotrof memiliki aktivitas tinggi dalam
oksidasi metan, sedangkan bakteri denitrifikasi mampu melakukan aktivitas
reduksi N2O. Kedua jenis bakteri tersebut berperan dalam proses fiksasi nitrogen
dan mengendalikan emisi CH4, serta N2O dari lahan sawah. Penelitian ini
dilakukan dengan tujuan untuk menguji efektivitas kombinasi bakteri metanotrof
(BGM 1, BGM 5, BGM 9, dan SKM 14), Ochrobactrum anthropi (BL 1 dan BL
2) serta isolat Azotobacter sp. dan Azospirillum sp. terhadap pertumbuhan
tanaman padi di lahan sawah organik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa
tanaman padi (varietas Ciherang) yang diinokulasi dengan campuran kultur
keempat jenis bakteri tersebut menunjukkan pertumbuhan tinggi, jumlah anakan,
biomassa, dan kadar N total jaringan yang lebih tinggi dibandingkan dengan
pertumbuhan tanaman padi yang dipupuk dengan kompos.
Kata kunci : denitrifikasi, fiksasi nitrogen, metanotrof, Ochrobactrum anthropi ,
pertumbuhan padi
ABSTRACT
HENDRI SUTANTO. Effectivity of Methanotrophic Bacteria and Denitrifying
Bacteria as Biofertilizer on Paddy Growth in Organic Fields. Supervised by
IMAN RUSMANA and ALINA AKHDIYA.
Paddy fields are one of the methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)
emission sources. Methanotrophic bacteria have high activity in the oxidation of
methane and denitrification bacteria also have high activity in N2O reduction
respectively. Both types of bacteria have ability of fixing nitrogen and controlling
emissions of CH4 and N2O from paddy fields. This research was conducted to test
the effectivity of methanotrophic bacteria (BGM 1, BGM 5, BGM 9, and SKM
14), two isolates of Ochrobactrum anthropi (BL 1 and BL 2), and Azotobacter sp.
and Azospirillum sp. bacteria on the paddy growth in organic rice cultivation. The
experimental result showed that paddy growth (Ciherang) which is inoculated by
the mixture of four types of bacteria isolates give the better value of growth
indicated by some parameters such as number of tillers, plant height, biomass, and
total N content than the paddy growth which is given only by compost fertilizer.
Keywords: denitrification, methanotropic, nitrogen fixation, Ochrobactrum
anthropi, paddy growth
5
EFEKTIVITAS BAKTERI METANOTROF DAN BAKTERI
PEREDUKSI N2O SEBAGAI PUPUK HAYATI PADA
PERTUMBUHAN PADI DI SAWAH ORGANIK
HENDRI SUTANTO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
6
7
Judul :
Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O
sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah
Organik
Nama :
Hendri Sutanto
NIM
G34090111
:
Disetujui oleh
Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si
Pembimbing I
Alina Akdhiya, M.Si
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
8
Ta
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2012 sampai November 2012 ini
ialah fiksasi nitrogen dengan judul Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri
Pereduksi N2O sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah Organik.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr.Ir.Iman Rusmana,M.Si
dan Ibu Alina Akhdiya,M.Si selaku pembimbing dalam penelitian karya ilmiah
serta Ibu Dr. Triadiati M.Si sebagai dosen penguji karya ilmiah. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada kepala dan staf Laboratorium Mikrobiologi
Departemen Biologi IPB serta pembimbing akademik Dr Ir. Dorly,M.Si.
Terima kasih kepada kedua orang tua terkasih, Alrhena, Adrian, keluarga
besar penulis, Elfa Music Studio, tim iGEM 2012, Kak Mafri, seluruh keluarga
besar IPB 46, Biologi 46, angkatan pertama fast-track Biologi 46 khususnya
Chatrine, Ardy, Afif, Michael Yudhistira, Gloria, Agustinus, Routh, Dhyah, Della,
Kurrata’ayun, Randi, Annisa Wulan, Feni, Nurul Huda Wulandari serta temanteman Program Studi S2 Mikrobiologi 2012 yang telah membantu penulis selama
penelitian ini berlangsung. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2013
Hendri Sutanto
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat
Mikroba
Bahan
Metode
Analisis Sifat Fisik dan Kimia Tanah
Penyiapan dan Perbanyakan Kultur Bakteri
Inokulasi Pupuk Hayati dan Penanaman Padi di Petak Percobaan
Pengamatan Pertumbuhan Tanaman
Penetapan Kadar Nitrogen Total pada Tanaman
Perhitungan Efektivitas Pertumbuhan Tanaman
HASIL
Sifat Fisik dan Kimia Tanah Sawah di Cikarawang
Pertumbuhan Tanaman Padi
Kadar Nitrogen Total pada Biomassa Tanaman
PEMBAHASAN
SIMPULAN
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
4
5
6
8
8
9
11
13
10
DAFTAR TABEL
1 Hasil analisis contoh tanah sawah di Cikarawang
2 Kadar nitrogen total pada tanaman padi
4
6
DAFTAR GAMBAR
1 Jumlah anakan tanaman padi
2 Tinggi tanaman padi
3 Biomassa tanaman padi
4
5
5
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil analisis contoh tanah sawah
2 Diagram segitiga pengkelasan struktur tanah sistem USDA
3 Kriteria penilaian sifat kimia tanah
11
12
12
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perubahan iklim yang terjadi di berbagai belahan bumi dalam beberapa kurun
waktu terakhir sebagai dampak pemanasan global merupakan salah satu bentuk efek
dari peningkatan gas rumah kaca di atmosfer seperti karbondioksida (CO2), metan
(CH4), chloro fluorocarbon (CFC), dan dinitrogen oksida (N2O). Berdasarkan
kontribusinya, gas CO2, CFC, CH4, dan N2O memiliki dampak terhadap pemanasan
global berturut-turut sebesar 55%, 24%, 15%, dan 6% (IPCC 1992). Gas CH4 dan N2O
memiliki potensi dalam penyerapan panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan CO2
karena CH4 dan N2O memiliki efektivitas yang lebih tinggi dalam menyerap radiasi
pada panjang gelombang 4 sampai 100 nm (iradiasi sinar infra merah). Gas CH4 dan
N2O dapat mengabsorbsi panas sebesar 25 dan 150 kali lebih tinggi dibandingkan
dengan CO2 (Lelieveld et al. 1993; Paul & Clark 1996). Oksidasi CH4 oleh bakteri
metanotrof di lahan sawah dapat mencapai 80% dari total CH4 yang diproduksi bakteri
metanogen (Conrad & Rothfus 1991).
Lahan sawah merupakan salah satu sumber utama penghasil gas CH4 dan N2O.
Gas CH4 dihasilkan oleh bakteri metanogen pada kondisi anaerob, sedangkan N2O
dihasilkan di dalam tanah melalui proses reduksi nitrat oleh bakteri denitrifikasi pada
kondisi anaerob dan oksidasi hidroksilamin (NH2OH) menjadi nitrit pada kondisi aerob
(Falcone et al. 1962; Ritchie & Nicholas 1974; Bremner 1997). Emisi N2O dapat
direduksi oleh bakteri denitrifikasi yang memiliki aktivitas enzim N2O reduktase seperti
Ochrobactrum anthropi sedangkan emisi CH4 dapat direduksi oleh bakteri metanotrof
karena memiliki aktivitas enzim Methane Monooxygenase (MMO). Bakteri Azotobacter
dan Azospirillum memiliki kemampuan sebagai pemfiksasi nitrogen di udara yang
bermanfaat bagi kesuburan tanaman dengan menggunakan sistem nitrogenase
multikomponen (Moat & Foster 1995).
Dalam sistem hayati di alam, kemampuan organisme prokariot seperti bakteri
dalam memfiksasi nitrogen sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman dan
memelihara rantai makanannya (White 1995). Bakteri Azotobacter dan Azospirillum
memiliki kemampuan sebagai pemfiksasi nitrogen di udara yang bermanfaat bagi
kesuburan tanaman dengan menggunakan sistem nitrogenase multikomponen (Moat &
Foster 1995). Bakteri lainnya seperti Rhizobium, Clostridium juga telah diketahui
berperan dalam proses fiksasi nitrogen. Azospirillum lipoferum dapat memfiksasi
nitrogen yang ditemukan pada akar tanaman rumput-rumputan di iklim tropis. Menurut
Costa dan Melo (2012) bakteri Ochrobactrum anthropi diketahui memiliki gen nif yang
terkait dengan fungsi fiksasi nitrogen. Tiga isolat bakteri metanotrof (BGM 1, BGM 5,
BGM 9) dari empat isolat bakteri metanotrof yang digunakan pada penelitian Sagala
(2009) dinyatakan mampu memfiksasi nitrogen. Kombinasi isolat BGM 1 dan SKM 14
serta kombinasi BGM 5 dan BGM 9 merupakan kombinasi yang menghasilkan aktivitas
oksidasi CH4 tertinggi pada penelitian sebelumnya (Chatrina 2010; Hanif 2010).
Kombinasi bakteri tersebut dikombinasikan kembali dengan isolat Ochrobactrum
anthropi isolat BL 1 dan BL 2 (Maharani 2011). Hasil yang diperoleh menunjukkan
aktivitas yang bervariasi dalam oksidasi CH4 dan reduksi N2O. Kombinasi keempat
isolat bakteri metanotrof serta bakteri Azotobacter dan Azospirillum juga dinyatakan
mampu menambat nitrogen bebas (Putra 2011). Informasi mengenai kajian efektivitas
2
kombinasi isolat bakteri tersebut di lahan sawah penting dilakukan sehingga dapat
memicu pertumbuhan padi yang lebih baik dan ramah lingkungan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menguji efektivitas bakteri metanotrof dan bakteri pereduksi
N2O sebagai pupuk hayati pada pertumbuhan padi di sawah organik.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2012 sampai November 2012 di
Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi FMIPA IPB dan lahan sawah di
Cikarawang Bogor, Jawa Barat.
Mikroba
Mikroba yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari empat isolat bakteri
metanotrof, dua strain Ochrobactrum anthropi, dan dua isolat bakteri diazotrof.
Keempat bakteri metanotrof tersebut adalah BGM 1, BGM 5, BGM 9, dan SKM 14
(Hapsari 2008). Strain O. anthropi yang digunakan adalah BL 1 dan BL 2
(Setyaningsih et al. 2010). Bakteri diazotrof yang digunakan yaitu isolat Azotobacter
sp. dan Azospirillum sp.
Analisis Sifat Fisik dan Kimia Tanah
Sifat fisik dan kimia tanah sawah dianalisis di Laboratorium Tanah, Balai
Penelitian Tanah BB SDLP, Badan Litbang Pertanian, Jl. Ir. H. Juanda No. 98 Bogor.
Penyiapan dan Perbanyakan Kultur Bakteri
Pemurnian, penyimpanan, peremajaan, dan perbanyakan semua kultur bakteri
metanotrof dan diazotrof dilakukan secara terpisah menggunakan media dasar Nitrate
Mineral Salts (NMS) dengan komposisi sebagai berikut : MgSO4.7H2O 1.0 g/L;
CaCl2.6H2O 0.2 g/L; KNO3 1.0 g/L; KH2PO4 0.272 g/L; Na2HPO4 4.0 g/L; NH4Cl 4.0
mg/L; Na2EDTA 0.5 g/L; FeSO4.7H2O 0.2 g/L; H3BO4 0.03 g/L; CoCl2.6H2O 0.02 g/L;
ZnSO4.7H2O 0.01 g/L; MnCl2.4H2O 3.0 mg/L; Na2MoO4. 2H2O 3.0 mg/L; NiCl2.6H2O
2.0 mg/L; dan CaCl2.2H2O 1.0 mg/L (Hanson 1998). Sebagai sumber karbon, ke dalam
media dasar NMS untuk metanotrof ditambahkan 1% metanol (v/v), dan 1% (w/v)
sukrosa untuk media bakteri diazotrof. Kedua strain O. anthropi dimurnikan, disimpan,
diremajakan, dan diperbanyak menggunakan media denitrifikasi yang memiliki
komposisi sebagai berikut : 2.72 g/L CH3COONa.3H2O; 0.8 g/L K2HPO4; 0.3 g/L
KH2PO4; 0.4 g/L NH4Cl; 5.2 g/L MgSO4.7H2O; dan 3 g/L yeast extract. Masingmasing bakteri ditumbuhkan 500 ml pada media cair yang sesuai. Media cair yang
telah diinokulasi tersebut diinkubasi pada suhu ruang sambil dikocok pada kecepatan
100 rpm sampai diperoleh kepadatan sel 108 CFU/ml (±10 hari untuk kultur metanotrof,
7 hari untuk kultur O. anthropi dan kultur bakteri diazotrof). Sesaat sebelum digunakan
3
untuk menginokulasi bibit padi yang kemudian digunakan sebagai inokulan, semua
kultur bakteri tersebut dicampur dengan perbandingan yang sama.
Inokulasi Pupuk Hayati dan Penanaman Padi di Petak Percobaan
Benih padi (varietas Ciherang) dikecambahkan dalam keadaan lembab dan gelap
sampai keluar akarnya (± 24 jam). Kecambah tersebut disemai dengan cara
membenamkannya pada kedalaman 2-3 cm dari permukaan tanah sawah. Setelah 3
minggu, bibit hasil penyemaian dicelup selama 15 menit dalam inokulum pupuk hayati
yang telah disiapkan. Selanjutnya bibit ditanam dengan jarak 25 cm pada petak-petak
sawah yang masing-masing berukuran 200 m2. Setiap lubang tanam berisi 3 bibit padi.
Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak kelompok lengkap. Petak
sawah I dan II ditanami bibit yang telah diinokulasi dengan pupuk hayati. Setelah bibit
ditanam, sisa inokulum pupuk hayati disiramkam secara merata ke kedua petak tersebut.
Sebagai kontrol, petak sawah III dan IV dipupuk dengan kompos yang terbuat dari
kotoran ayam dan kambing (100 kg/petak) dengan perbandingan 1 : 1 (w/w) sebelum
ditanami bibit yang tidak diinokulasi.
Pengamatan Pertumbuhan Tanaman
Pengamatan dilakukan terhadap parameter pertumbuhan tanaman meliputi
jumlah anakan, tinggi tanaman, dan biomassa. Data jumlah anakan dan tinggi tanaman
diambil dari 10 rumpun tanaman perpetak pada 30 HST (Hari Setelah Tanam), 60 HST,
dan 90 HST. Pengambilan contoh tanaman untuk penimbangan biomassa dilakukan
saat malai padi mulai muncul. Data bobot basah dan bobot kering tanaman diambil dari
4 rumpun padi untuk setiap petak. Pengeringan biomassa dilakukan mengunakan oven
pada suhu 50 oC hingga diperoleh berat kering konstan. Penimbangan biomassa
dilakukan menggunakan neraca Precisa XT 620.
Penetapan Kadar Nitrogen Total Tanaman
Kadar nitrogen total tajuk tanaman padi yang telah kering diukur menggunakan
metode Kjeldahl (AOAC 2005). Pengukuran dilakukan dalam 2 ulangan.
Perhitungan Efektivitas Pertumbuhan Tanaman
Perhitungan efektivitas pertumbuhan tanaman sebagai hasil simbiosisnya dengan
bakteri pemfiksasi nitrogen dihitung berdasarkan Sagiman et al. (2002) dengan rumus :
Efektivitas simbiosis = bi-bo x 100%
bo
bi = nilai pertumbuhan tanaman dengan inokulasi i, bo = nilai pertumbuhan
tanaman tanpa pupuk N (kontrol)
HASIL
Sifat Fisik dan Kimia Tanah Sawah di Cikarawang
Hasil analisis contoh tanah (Tabel 1 dan Lampiran 1) menunjukkan bahwa tanah
sawah Cikarawang Dramaga yang digunakan dalam penelitian ini memiliki pH 5.6
sehingga tergolong sebagai tanah yang bersifat agak masam. Kandungan bahan organik
C, N, dan nilai rasio C/N dalam tanah termasuk rendah dengan nilai berturut-turut
4
1.33%, 0.13%, dan 10. Kadar kation Ca, Mg, dan K tergolong sedang berurut-turut
7.73, 1.87, dan 0.45 Cmol.kg-1. Sedangkan kandungan kation Na termasuk rendah
dengan nilai 0.21 Cmol.kg-1. Berdasarkan diagram segitiga pengkelasan tekstur tanah
sistem USDA (United State Department of Agriculture), tanah Sawah Cikarawang
tergolong tanah bertekstur tanah lempung berdebu (Lampiran 2).
Tabel 1 Hasil analisis contoh tanah sawah di Cikarawang
Tekstur Tekstur Tekstur pH
Pasir
Debu
Liat
(%)
(%)
(%)
21
52
27
Bahan
Bahan
C/N
Organik Organik
C (%)
N (%)
5.6 1.33
0.13
10
Kandungan Tukar Kation
(Cmol.kg-1)
Ca
Mg K
Na
7.73 1.87 0.45 0.21
Pertumbuhan Tanaman Padi
Setiap petak menunjukkan hasil pertumbuhan jumlah anakan tanaman padi yang
berbeda-beda. Jumlah anakan padi pada petak kontrol lebih sedikit dibandingkan petak
perlakuan pupuk hayati pada 30 HST sampai 90 HST (Gambar 1). Jumlah anakan
tanaman kontrol pada 30 HST, 60 HST, dan 90 HST berturut-turut adalah 7, 11, dan 16.
Pada petak perlakuan pupuk hayati, jumlah anakan pada 30 HST, 60 HST, dan 90 HST
berturut-turut adalah 9, 12, dan 22. Berdasarkan perhitungan efektivitas simbiosis
dapat dinilai bahwa jumlah anakan padi pada petak perlakuan pupuk hayati lebih tinggi
25% dibandingkan petak kontrol.
25
Jumlah anakan
20
15
Kontrol
Pupuk Hayati
10
5
0
30 HST
60 HST
90 HST
Gambar 1 Jumlah anakan tanaman padi
Hasil pengukuran tinggi tanaman contoh dari awal sampai akhir pengamatan
(30-90 HST) menunjukkan bahwa tanaman yang diinokulasi dengan pupuk hayati lebih
tinggi daripada tanaman kontrol. Tinggi tanaman kontrol pada 30 HST, 60 HST, dan 90
HST berturut-turut adalah 29.1, 43.03, dan 57.58 cm. Sedangkan tinggi tanaman yang
mendapat perlakuan pupuk hayati pada umur yang sama berturut-turut adalah 35.53,
5
49.38, dan 64.3 cm (Gambar 2). Berdasarkan perhitungan efektivitas simbiosis dapat
dinilai bahwa tinggi tanaman padi pada petak perlakuan pupuk hayati lebih tinggi 10.46
% dibandingkan petak kontrol.
Gambar 2 Tinggi tanaman padi
Hasil pengukuran biomassa tanaman menunjukkan adanya perbedaan antara
biomassa tanaman kontrol dengan tanaman yang diinokulasi pupuk hayati. Rata-rata
bobot basah dan bobot kering tanaman kontrol berturut-turut mencapai 81.03 gram dan
23.11 gram setiap rumpunnya. Sedangkan rata-rata bobot basah dan bobot kering
tanaman yang diinokulasi dengan pupuk hayati berturut-turut mencapai 125.44 dan
39.13 gram (Gambar 3). Berdasarkan perhitungan efektivitas simbiosis dapat dinilai
bahwa bobot basah dan bobot kering padi pada petak perlakuan pupuk hayati lebih
tinggi berturut-turut 54.80% dan 69.26% dibandingkan petak kontrol.
160
140
Bobot (gram)
120
100
80
Berat Basah
60
Berat Kering
40
20
0
Kontrol
Pupuk
Hayati
Gambar 3 Biomassa tanaman padi
6
Kadar Nitrogen Total pada Biomassa Tanaman
Hasil pengukuran kandungan nitrogen total pada tanaman padi menunjukkan
nilai adalah 1.19% untuk tanaman yang dipupuk dengan kompos (kontrol) dan 2.32 %
untuk tanaman padi yang diinokulasi dengan pupuk hayati (Tabel 2)
Tabel 2 Kadar nitrogen total pada tanaman padi
Perlakuan
tanaman
Kontrol
Pupuk
hayati
Kadar
Nitrogen
Total (%)
1.19
Kadar Nitrogen
pada Biomassa
Padi (mg/gr)
0.0019
2.32
0.0023
PEMBAHASAN
Secara alami, pada lahan sawah terdapat zona oksidatif (lapisan dengan
kandungan oksigen yang cukup) dan zona reduktif (lapisan dengan kandungan oksigen
terbatas atau bahkan tanpa oksigen). Suasana anaerob pada zona reduktif merupakan
habitat bagi bakteri metanogen. Bakteri metanogen merupakan bakteri yang dapat
menggunakan sumber karbon berupa karbondioksida (CO2), metil (seperti CH3OH),
atau asetat (CH3COO-) kemudian mengubahnya menjadi CH4 melalui proses yang
disebut metanogenesis (Frenzel et al. 1992). Selain bakteri metanogen, zona reduktif
juga merupakan habitat yang sesuai bagi bakteri denitrifikasi. Bakteri denitrifikasi
adalah kelompok bakteri yang mampu mereduksi N2O.
Gas metan yang dihasilkan oleh bakteri metanogen dapat dioksidasi oleh bakteri
metanotrof yang terdapat di zona oksidatif (Frenzel et al. 1992). Kebutuhan oksigen
sebagai reaktan dalam proses inisiasi oksigenasi senyawa CH4 menjelaskan bahwa
semua jenis bakteri metanotrof bersifat aerob obligat (Madigan et al. 2009).
Ketersediaan oksigen sangat penting karena tanpa oksigen bakteri metanotrof tidak
mampu mengubah metan menjadi karbondioksida, air, biomassa sel, serta mendapatkan
energi untuk pertumbuhannya. Selain aktivitas oksidasi CH4, bakteri metanotrof juga
dapat melakukan fiksasi nitrogen karena memiliki gen nifH dan nifD (Dedysh et al.
2004).
Ochrobactrum anthropi merupakan bakteri denitrifikasi. Bakteri ini juga
memiliki gen nif yang terkait dengan fungsi fiksasi nitrogen (Costa & Melo 2012).
Proses fiksasi nitrogen bakteri metanotrof dan penambat nitrogen dimediasi oleh enzim
nitrogenase. Enzim ini sangat sensitif dengan keberadaan O2 karena akan menghambat
ekspresi gen nifD dan nifH yang menyandikan enzim nitrogenase (Auman et al. 2001).
Tetapi oksigen juga dibutuhkan dalam respirasi aerob untuk menghasilkan ATP yang
mendukung aktivitas nitrogenase. Azospirillum bersifat mikroaerofilik sehingga lebih
7
sensitif terhadap oksigen dibandingkan Azotobacter yang bersifat aerob obligat (Putra
2011).
Kemampuan bakteri dalam memfiksasi nitrogen sangat bermanfaat untuk
pertumbuhan tanaman. Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro yang
dibutuhkan oleh tanaman dan berperan dalam pertumbuhan tanaman dan pembentukan
protein (Hardjowigeno 2007). Gejala defisiensi yang muncul pada tanaman jika
kekurangan unsur nitrogen adalah kerdilnya tanaman, pertumbuhan akar terbatas, dan
klorosis.
Hasil-hasil percobaan yang dilakukan menunjukkan bahwa parameter
pertumbuhan tanaman padi (jumlah anakan, tinggi tanaman, biomassa, dan kadar N
jaringan) yang diinokulasi dengan pupuk hayati (campuran kultur bakteri metanotrof,
O. anthropi, Azotobacter sp. dan Azospirillum sp). lebih baik dibandingkan dengan
tanaman kontrol yang dipupuk dengan kompos. Jika dibandingkan antara perlakuan
kontrol dengan perlakuan hayati pada 90 HST maka jumlah anakan tanaman padi
dengan perlakuan pupuk hayati 25% lebih tinggi dibandingkan perlakuan kontrol.
Kenaikan jumlah anakan tanaman merupakan salah satu indikator baiknya pertumbuhan
tanaman karena tercukupinya unsur nitrogen selama masa pertumbuhan vegetatifnya
(Salisbury & Ross 1985).
Tanaman yang diinokulasi dengan pupuk hayati menunjukkan 10.46% lebih
tinggi dibandingkan petak kontrol tanpa pemberian pupuk hayati. Biomassa tanaman
dari petak perlakuan pupuk hayati juga menunjukkan nilai yang lebih tinggi
dibandingkan kontrol. Biomassa basah dan kering tanaman yang diberi pupuk hayati
lebih tinggi nilainya berturut-turut 54.80% dan 69.26% dibandingkan kontrol.
Biomassa basah tanaman padi yang diinokulasi pupuk hayati lebih besar dibandingkan
petak kontrol juga dipengaruhi oleh lebih banyaknya jumlah anakan tanaman padi yang
ada daripada jumlah anakan tanaman padi pada petak kontrol. Peningkatan biomassa
tanaman pada perlakuan pupuk hayati juga diikuti oleh peningkatan kadar nitrogen
jaringan. Kadar nitrogen jaringan tanaman yang diberi pupuk hayati mencapai 0.0023
mg
/gr biomassa kering (2.32%), sedangkan pada tanaman kontrol hanya 0.0019 mg/gr
biomassa kering (1.19%). Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro yang
dibutuhkan oleh tanaman dan berperan dalam pertumbuhan tanaman dan pembentukan
protein. Kandungan unsur nitrogen minimal pada tanaman umumnya adalah 1.5%
(Hardjowigeno 2007). Berdasarkan kriteria tersebut, kandungan nitrogen pada tanaman
dengan perlakuan pupuk hayati termasuk tinggi.
Parameter pertumbuhan dan kadar nitrogen jaringan yang lebih tinggi pada
tanaman yang mendapat perlakuan inokulasi pupuk hayati mengindikasikan bahwa
tanaman dapat memanfaatkan nitrogen yang difiksasi oleh bakteri yang terdapat dalam
pupuk hayati. Hal ini sesuai dengan pernyataan White (1995) dan Hardjowigeno (2007)
bahwa tanaman dapat memanfaatkan hasil fiksasi nitrogen bakteri untuk proses
pertumbuhannya. Sebagaimana telah dijelaskan diatas, bakteri-bakteri metanotrof
(BGM 1, BGM 5, BGM 9, SKM 14), Ochrobactrum anthropi. dan diazotrof
(Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.) yang digunakan sebagai komponen pupuk hayati
tersebut telah teruji kemampuan fiksasi nitrogennya. Selain itu, pertumbuhan tanaman
juga dapat ditingkatkan oleh senyawa indol acetic acid yang diproduksi oleh
Azotobacter dan Azospirillum (Widiastuti et al. 2010).
Kompos merupakan produk dekomposisi bahan organik yang secara alami
mengandung berbagai bakteri termasuk bakteri penambat nitrogen. Di dalam kompos
umumnya terdapat berbagai jenis bakteri seperti Rhizobium leguminosorum,
8
Azotobacter sp., Azospirillum sp., Citrobacter sp., Bacillus sp., Nitrosomonas sp.,
Chromobacter sp., Spaerotillus natans, dan Bacterium sp. (Widawati et al. 2010).
Parameter pertumbuhan tanaman yang lebih rendah pada tanaman kontrol menunjukkan
bahwa pemberian pupuk hayati yang komposisinya terdiri dari berbagai bakteri yang
telah teruji aktivitas fiksasi nitrogennya akan memberikan hasil yang lebih baik
dibandingkan dengan pemupukan menggunakan inokulum alami atau kompos yang
belum teruji kemampuannya.
SIMPULAN
Pemberian pupuk hayati berupa kombinasi empat bakteri metanotrof (BGM 1,
BGM 5, BGM 9, dan SKM 14) , dua isolat bakteri Ochrobactrum anthropi (BL 1 dan
BL 2), serta dua isolat bakteri diazotrof (Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.)
memberikan hasil pertumbuhan yang lebih efektif pada tanaman padi dibandingkan
hanya diberikan pupuk kompos. Kemampuan fiksasi nitrogen pada bakteri tersebut
mampu memberikan nilai yang lebih tinggi nilainya untuk pertumbuhan tanaman padi
dari parameter jumlah anakan (25%), tinggi tajuk (10.46%), bobot basah (54.80%), dan
bobot kering (69.26%).
SARAN
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai efektivitas kombinasi isolat
bakteri yang digunakan terhadap pertumbuhan tanaman padi hingga fase generatif
dan produktivitas gabah yang dihasilkan serta kemampuannya mereduksi emisi
gas CH4 dan N2O.
9
DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] The Association of Official Analytical Chemists. 2005. Official Methods
of Analysis of AOAC International 18th edition. Horwitz William, edito.
Maryland (US) : AOAC International.
Auman AJ, Speake SS, Lidstrom ME. 2001. nifH sequences and nitrogen fixation
in type I and II Methanotrophs. Appl Environ Microbiol 67 : 4009-4016.
Bremner JM. 1997. Sources of nitrous oxide in soils. Nutri Cycl Agroecos 49 : 716.
Chatrina V. 2010. Efektivitas fiksasi N2 dan oksidasi metan kultur campuran
bakteri metanotrof asal sawah [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian
Bogor.
Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane oxidation in the soil surface layer of
aflooded rice field and the effect of ammonium. Biol Fertil Soil 12 : 28-32.
Costa FE, Melo IS. 2012. Endophytic and rhizosperic bacteria from Opuntiaficus-indica mill and their ability to promote plant growth in cowpea,
Vigna unguiculata (L.) Walp. African J of Microbiol Res 6 : 1345-1353.
Dedysh SN, Rickle P, Liesack W. 2004. nifH and nifD phylogenies : an
evolutionary basis for understanding nitrogen fixation capabilities of
methanotrophic bacteria. Microbiol 150 : 1301-1313.
Falcone BA, Shug AL, Nicholas DJ. 1962. Oxidation of hydroxylamine by
particles from Nitrosomonas. Biochem J 9 : 126-131.
Frenzel P, Rothfus D, Conrad R. 1992. Oxygen profiles and methane turn over in
flooded rice microcosm. Biol Fertil Soils 14: 84-89.
Hanif NH. 2010. Aktivitas fiksasi nitrogen dan oksidasi metan kultur campuran
bakteri metanotrof pada lumpur sawah [skripsi]. Bogor (ID) : Institut
Pertanian Bogor.
Hanson RS. 1998. Ecology of Methylotrophic Bacteria. Di dalam: Burlage RS,
Atlas R, Stahl, Geesey G, Dayler G, editor. Techniques in Microbial
Ecology. London (UK) : Oxford Univ Pr.
Hapsari W. 2008 Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Metanotrof Asal Sawah Bogor
dan Sukabumi [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Hardjowigeno SH. 2007. Ilmu Tanah. Jakarta (ID) : CV Akademika Pressindo.
[IPCC] Intergovernmental Panel on Climate Change. 1992. The Suplementary
Report to The IPCC Scientific. Cambridge : Cambridge University Pr.
Lelieveld J, Crutzen PJ, Bruhl C. 1993. Climate effects of atmospheric methane.
Chemosphere 26 : 739-768.
Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP. 2009. Brock Biology of
Microorganism. San Fransisco (US) : Pearson Benjamin Cummings.
Maharani R. 2011. Aktivitas Oksidasi Metan dan Reduksi Dinitrogen Oksida
(N2O) Kultur Kombinasi Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Moat AG, Foster JW. 1995. Microbial Physiology. New York (US) : Wiley-Liss
Inc.
Page WJ. 1986. Sodium-dependent growth of Azotobacter chroococcum. Appl
Environ Microbiol 51: 510-514.
Paul EA, Clark FE. 1996. Soil Microbiology and Biochemistry. London (GB) :
Academic Press.
10
Putra IP. 2011. Aktivitas Fiksasi Nitrogen dan Oksidasi Metan Kombinasi Biakan
Azotobacter sp., Azotospirillum sp., dan Bakteri Metanotrof [skripsi].
Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Ritchie GA, Nicholas DJD. 1974. The partial characterization of purified nitrite
reductase and hydroxylamine oxidase from Nitrosomonas europaea.
Biochem J 138 : 471-480.
Sagala BT. 2009. Seleksi dan Uji Aktivitas Fiksasi Nitrogen (N2) Bakteri
Metanotrof Asal Sawah pada Konsentrasi Oksigen (O2) Berbeda [skripsi].
Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Sagiman S, Anas I, Djajakirana I. 2002. Isolasi dan seleksi galur Bradyrhizobium
japonicum asal tanah gambut. Hayati 9 (1) : 1-4.
Salisbury FB, Ross CW. 1985. Plant Physiology. California (US): Wardsworth
Publ.Co.
Setyaningsih R, Rusmana I, Setyanto P, Suwanto A. 2010. Physiological
characterization and molecular identification of denitrifying bacteria
possessing nitrous oxide hgh reduction activity isolated from rice soils.
Microbiol Indones 4 : 75-78.
White D. 1995. The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes. New York (US)
: Oxford University Pr.
Widawati S, Suliasih, Muharam A. 2010. Pengaruh kompos yang diperkaya
bakteri penambat nitrogen dan pelarut fosfat terhadap pertumbuhan
tanaman kapri dan aktivitas enzim fosfatase dalam tanah. J Hort 20 : 207215.
Widiastuti H, Siswanto, Suharyanto. 2010. Karakterisasi dan seleksi beberapa
isolat Azotobacter sp. untuk meningkatkan perkecambahan benih dan
pertumbuhan tanaman. Buletin Plasma Nutfah 16 (2).
Lampiran 1 Hasil analisis contoh tanah sawah
11
12
Lampiran 2 Diagram segitiga pengkelasan tekstur tanah sistem USDA
(United State Department of Agriculture)
Lampiran 3 Kriteria penilaian sifat kimia tanah
13
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta dari Bapak Sutanto dan Ibu Caecilia. Penulis
merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA
Negeri 78 Jakarta. Pada tahun yang sama, penulis diterima sebagai mahasiswa
program studi S1 Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi
Negeri (SNMPTN). Pada tahun 2009-2013 penulis terdaftar sebagai penerima
beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) dari DIKTI. Pada tahun 2012
penulis diterima sebagai mahasiswa program sinergi S1-S2 fast-track untuk
program studi S2 Mikrobiologi.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam organisasi
kemahasiswaan daerah dan berbagai kepanitiaan dalam acara yang
diselenggarakan di IPB. Penulis pernah menjadi staf Divisi Expo pada kepanitiaan
Organisasi Mahasiswa Daerah (OMDA) Jakarta Community dalam acara Gebyar
Nusantara IPB tahun 2009-2011, divisi publikasi acara “PARTY” yang
diselenggarakan Jakarta Community tahun 2009, divisi Tim Laboratorium dalam
acara Masa Perkenalan Departemen Biologi “MORFOLOGI 47” tahun 2011,
divisi Tim Khusus Lomba Cepat Tepat Biologi (LCTB) Pesta Sains Nasional IPB
tahun 2011, serta beberapa kepanitiaan lainnya. Penulis juga aktif sebagai asisten
praktikum Biologi Dasar pada tahun ajaran 2011-2012.
Penulis melaksanakan studi lapang tahun 2011 di Hutan Pendidikan
Gunung Walat, Sukabumi dengan judul laporan “Keragaman Ikan Air Tawar di
Sungai-Sungai Sekitar Gunung Walat” di bawah bimbingan Dr. R.R Dyah
Perwitasari, M.Sc. Pada tahun 2012, penulis melaksanakan praktik lapangan di
Laboratorium Patologi Anatomi Rumah Sakit Umum Daerah Cengkareng dengan
judul laporan “Pewarnaan Sitologi di Laboratorium Patologi Anatomi RSUD
Cengkareng” di bawah bimbingan Dr. Ir. Dorly, M.Si dan dr. Djiwan S Setiawan,
Sp.PK. Penulis juga tergabung sebagai tim delegasi IPB dalam kompetisi
International Genetically Enginereed Machine (iGEM) yang diselenggarakan di
HongKong University of Science and Technology tahun 2012.
EFEKTIVITAS BAKTERI METANOTROF DAN BAKTERI
PEREDUKSI N2O SEBAGAI PUPUK HAYATI PADA
PERTUMBUHAN PADI DI SAWAH ORGANIK
HENDRI SUTANTO
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
2
3
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Efektivitas Bakteri
Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O Sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan
Padi di Sawah Organik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2013
Hendri Sutanto
NIM G34090111
4
ABSTRAK
HENDRI SUTANTO. Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O
sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah Organik. Dibimbing oleh
IMAN RUSMANA dan ALINA AKHDIYA.
Lahan sawah merupakan salah satu sumber emisi gas metan (CH4) dan
dinitrogen oksida (N2O). Bakteri metanotrof memiliki aktivitas tinggi dalam
oksidasi metan, sedangkan bakteri denitrifikasi mampu melakukan aktivitas
reduksi N2O. Kedua jenis bakteri tersebut berperan dalam proses fiksasi nitrogen
dan mengendalikan emisi CH4, serta N2O dari lahan sawah. Penelitian ini
dilakukan dengan tujuan untuk menguji efektivitas kombinasi bakteri metanotrof
(BGM 1, BGM 5, BGM 9, dan SKM 14), Ochrobactrum anthropi (BL 1 dan BL
2) serta isolat Azotobacter sp. dan Azospirillum sp. terhadap pertumbuhan
tanaman padi di lahan sawah organik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa
tanaman padi (varietas Ciherang) yang diinokulasi dengan campuran kultur
keempat jenis bakteri tersebut menunjukkan pertumbuhan tinggi, jumlah anakan,
biomassa, dan kadar N total jaringan yang lebih tinggi dibandingkan dengan
pertumbuhan tanaman padi yang dipupuk dengan kompos.
Kata kunci : denitrifikasi, fiksasi nitrogen, metanotrof, Ochrobactrum anthropi ,
pertumbuhan padi
ABSTRACT
HENDRI SUTANTO. Effectivity of Methanotrophic Bacteria and Denitrifying
Bacteria as Biofertilizer on Paddy Growth in Organic Fields. Supervised by
IMAN RUSMANA and ALINA AKHDIYA.
Paddy fields are one of the methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)
emission sources. Methanotrophic bacteria have high activity in the oxidation of
methane and denitrification bacteria also have high activity in N2O reduction
respectively. Both types of bacteria have ability of fixing nitrogen and controlling
emissions of CH4 and N2O from paddy fields. This research was conducted to test
the effectivity of methanotrophic bacteria (BGM 1, BGM 5, BGM 9, and SKM
14), two isolates of Ochrobactrum anthropi (BL 1 and BL 2), and Azotobacter sp.
and Azospirillum sp. bacteria on the paddy growth in organic rice cultivation. The
experimental result showed that paddy growth (Ciherang) which is inoculated by
the mixture of four types of bacteria isolates give the better value of growth
indicated by some parameters such as number of tillers, plant height, biomass, and
total N content than the paddy growth which is given only by compost fertilizer.
Keywords: denitrification, methanotropic, nitrogen fixation, Ochrobactrum
anthropi, paddy growth
5
EFEKTIVITAS BAKTERI METANOTROF DAN BAKTERI
PEREDUKSI N2O SEBAGAI PUPUK HAYATI PADA
PERTUMBUHAN PADI DI SAWAH ORGANIK
HENDRI SUTANTO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
6
7
Judul :
Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri Pereduksi N2O
sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah
Organik
Nama :
Hendri Sutanto
NIM
G34090111
:
Disetujui oleh
Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si
Pembimbing I
Alina Akdhiya, M.Si
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
8
Ta
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2012 sampai November 2012 ini
ialah fiksasi nitrogen dengan judul Efektivitas Bakteri Metanotrof dan Bakteri
Pereduksi N2O sebagai Pupuk Hayati pada Pertumbuhan Padi di Sawah Organik.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr.Ir.Iman Rusmana,M.Si
dan Ibu Alina Akhdiya,M.Si selaku pembimbing dalam penelitian karya ilmiah
serta Ibu Dr. Triadiati M.Si sebagai dosen penguji karya ilmiah. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada kepala dan staf Laboratorium Mikrobiologi
Departemen Biologi IPB serta pembimbing akademik Dr Ir. Dorly,M.Si.
Terima kasih kepada kedua orang tua terkasih, Alrhena, Adrian, keluarga
besar penulis, Elfa Music Studio, tim iGEM 2012, Kak Mafri, seluruh keluarga
besar IPB 46, Biologi 46, angkatan pertama fast-track Biologi 46 khususnya
Chatrine, Ardy, Afif, Michael Yudhistira, Gloria, Agustinus, Routh, Dhyah, Della,
Kurrata’ayun, Randi, Annisa Wulan, Feni, Nurul Huda Wulandari serta temanteman Program Studi S2 Mikrobiologi 2012 yang telah membantu penulis selama
penelitian ini berlangsung. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2013
Hendri Sutanto
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat
Mikroba
Bahan
Metode
Analisis Sifat Fisik dan Kimia Tanah
Penyiapan dan Perbanyakan Kultur Bakteri
Inokulasi Pupuk Hayati dan Penanaman Padi di Petak Percobaan
Pengamatan Pertumbuhan Tanaman
Penetapan Kadar Nitrogen Total pada Tanaman
Perhitungan Efektivitas Pertumbuhan Tanaman
HASIL
Sifat Fisik dan Kimia Tanah Sawah di Cikarawang
Pertumbuhan Tanaman Padi
Kadar Nitrogen Total pada Biomassa Tanaman
PEMBAHASAN
SIMPULAN
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vi
vi
vi
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
4
5
6
8
8
9
11
13
10
DAFTAR TABEL
1 Hasil analisis contoh tanah sawah di Cikarawang
2 Kadar nitrogen total pada tanaman padi
4
6
DAFTAR GAMBAR
1 Jumlah anakan tanaman padi
2 Tinggi tanaman padi
3 Biomassa tanaman padi
4
5
5
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil analisis contoh tanah sawah
2 Diagram segitiga pengkelasan struktur tanah sistem USDA
3 Kriteria penilaian sifat kimia tanah
11
12
12
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perubahan iklim yang terjadi di berbagai belahan bumi dalam beberapa kurun
waktu terakhir sebagai dampak pemanasan global merupakan salah satu bentuk efek
dari peningkatan gas rumah kaca di atmosfer seperti karbondioksida (CO2), metan
(CH4), chloro fluorocarbon (CFC), dan dinitrogen oksida (N2O). Berdasarkan
kontribusinya, gas CO2, CFC, CH4, dan N2O memiliki dampak terhadap pemanasan
global berturut-turut sebesar 55%, 24%, 15%, dan 6% (IPCC 1992). Gas CH4 dan N2O
memiliki potensi dalam penyerapan panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan CO2
karena CH4 dan N2O memiliki efektivitas yang lebih tinggi dalam menyerap radiasi
pada panjang gelombang 4 sampai 100 nm (iradiasi sinar infra merah). Gas CH4 dan
N2O dapat mengabsorbsi panas sebesar 25 dan 150 kali lebih tinggi dibandingkan
dengan CO2 (Lelieveld et al. 1993; Paul & Clark 1996). Oksidasi CH4 oleh bakteri
metanotrof di lahan sawah dapat mencapai 80% dari total CH4 yang diproduksi bakteri
metanogen (Conrad & Rothfus 1991).
Lahan sawah merupakan salah satu sumber utama penghasil gas CH4 dan N2O.
Gas CH4 dihasilkan oleh bakteri metanogen pada kondisi anaerob, sedangkan N2O
dihasilkan di dalam tanah melalui proses reduksi nitrat oleh bakteri denitrifikasi pada
kondisi anaerob dan oksidasi hidroksilamin (NH2OH) menjadi nitrit pada kondisi aerob
(Falcone et al. 1962; Ritchie & Nicholas 1974; Bremner 1997). Emisi N2O dapat
direduksi oleh bakteri denitrifikasi yang memiliki aktivitas enzim N2O reduktase seperti
Ochrobactrum anthropi sedangkan emisi CH4 dapat direduksi oleh bakteri metanotrof
karena memiliki aktivitas enzim Methane Monooxygenase (MMO). Bakteri Azotobacter
dan Azospirillum memiliki kemampuan sebagai pemfiksasi nitrogen di udara yang
bermanfaat bagi kesuburan tanaman dengan menggunakan sistem nitrogenase
multikomponen (Moat & Foster 1995).
Dalam sistem hayati di alam, kemampuan organisme prokariot seperti bakteri
dalam memfiksasi nitrogen sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman dan
memelihara rantai makanannya (White 1995). Bakteri Azotobacter dan Azospirillum
memiliki kemampuan sebagai pemfiksasi nitrogen di udara yang bermanfaat bagi
kesuburan tanaman dengan menggunakan sistem nitrogenase multikomponen (Moat &
Foster 1995). Bakteri lainnya seperti Rhizobium, Clostridium juga telah diketahui
berperan dalam proses fiksasi nitrogen. Azospirillum lipoferum dapat memfiksasi
nitrogen yang ditemukan pada akar tanaman rumput-rumputan di iklim tropis. Menurut
Costa dan Melo (2012) bakteri Ochrobactrum anthropi diketahui memiliki gen nif yang
terkait dengan fungsi fiksasi nitrogen. Tiga isolat bakteri metanotrof (BGM 1, BGM 5,
BGM 9) dari empat isolat bakteri metanotrof yang digunakan pada penelitian Sagala
(2009) dinyatakan mampu memfiksasi nitrogen. Kombinasi isolat BGM 1 dan SKM 14
serta kombinasi BGM 5 dan BGM 9 merupakan kombinasi yang menghasilkan aktivitas
oksidasi CH4 tertinggi pada penelitian sebelumnya (Chatrina 2010; Hanif 2010).
Kombinasi bakteri tersebut dikombinasikan kembali dengan isolat Ochrobactrum
anthropi isolat BL 1 dan BL 2 (Maharani 2011). Hasil yang diperoleh menunjukkan
aktivitas yang bervariasi dalam oksidasi CH4 dan reduksi N2O. Kombinasi keempat
isolat bakteri metanotrof serta bakteri Azotobacter dan Azospirillum juga dinyatakan
mampu menambat nitrogen bebas (Putra 2011). Informasi mengenai kajian efektivitas
2
kombinasi isolat bakteri tersebut di lahan sawah penting dilakukan sehingga dapat
memicu pertumbuhan padi yang lebih baik dan ramah lingkungan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menguji efektivitas bakteri metanotrof dan bakteri pereduksi
N2O sebagai pupuk hayati pada pertumbuhan padi di sawah organik.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2012 sampai November 2012 di
Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi FMIPA IPB dan lahan sawah di
Cikarawang Bogor, Jawa Barat.
Mikroba
Mikroba yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari empat isolat bakteri
metanotrof, dua strain Ochrobactrum anthropi, dan dua isolat bakteri diazotrof.
Keempat bakteri metanotrof tersebut adalah BGM 1, BGM 5, BGM 9, dan SKM 14
(Hapsari 2008). Strain O. anthropi yang digunakan adalah BL 1 dan BL 2
(Setyaningsih et al. 2010). Bakteri diazotrof yang digunakan yaitu isolat Azotobacter
sp. dan Azospirillum sp.
Analisis Sifat Fisik dan Kimia Tanah
Sifat fisik dan kimia tanah sawah dianalisis di Laboratorium Tanah, Balai
Penelitian Tanah BB SDLP, Badan Litbang Pertanian, Jl. Ir. H. Juanda No. 98 Bogor.
Penyiapan dan Perbanyakan Kultur Bakteri
Pemurnian, penyimpanan, peremajaan, dan perbanyakan semua kultur bakteri
metanotrof dan diazotrof dilakukan secara terpisah menggunakan media dasar Nitrate
Mineral Salts (NMS) dengan komposisi sebagai berikut : MgSO4.7H2O 1.0 g/L;
CaCl2.6H2O 0.2 g/L; KNO3 1.0 g/L; KH2PO4 0.272 g/L; Na2HPO4 4.0 g/L; NH4Cl 4.0
mg/L; Na2EDTA 0.5 g/L; FeSO4.7H2O 0.2 g/L; H3BO4 0.03 g/L; CoCl2.6H2O 0.02 g/L;
ZnSO4.7H2O 0.01 g/L; MnCl2.4H2O 3.0 mg/L; Na2MoO4. 2H2O 3.0 mg/L; NiCl2.6H2O
2.0 mg/L; dan CaCl2.2H2O 1.0 mg/L (Hanson 1998). Sebagai sumber karbon, ke dalam
media dasar NMS untuk metanotrof ditambahkan 1% metanol (v/v), dan 1% (w/v)
sukrosa untuk media bakteri diazotrof. Kedua strain O. anthropi dimurnikan, disimpan,
diremajakan, dan diperbanyak menggunakan media denitrifikasi yang memiliki
komposisi sebagai berikut : 2.72 g/L CH3COONa.3H2O; 0.8 g/L K2HPO4; 0.3 g/L
KH2PO4; 0.4 g/L NH4Cl; 5.2 g/L MgSO4.7H2O; dan 3 g/L yeast extract. Masingmasing bakteri ditumbuhkan 500 ml pada media cair yang sesuai. Media cair yang
telah diinokulasi tersebut diinkubasi pada suhu ruang sambil dikocok pada kecepatan
100 rpm sampai diperoleh kepadatan sel 108 CFU/ml (±10 hari untuk kultur metanotrof,
7 hari untuk kultur O. anthropi dan kultur bakteri diazotrof). Sesaat sebelum digunakan
3
untuk menginokulasi bibit padi yang kemudian digunakan sebagai inokulan, semua
kultur bakteri tersebut dicampur dengan perbandingan yang sama.
Inokulasi Pupuk Hayati dan Penanaman Padi di Petak Percobaan
Benih padi (varietas Ciherang) dikecambahkan dalam keadaan lembab dan gelap
sampai keluar akarnya (± 24 jam). Kecambah tersebut disemai dengan cara
membenamkannya pada kedalaman 2-3 cm dari permukaan tanah sawah. Setelah 3
minggu, bibit hasil penyemaian dicelup selama 15 menit dalam inokulum pupuk hayati
yang telah disiapkan. Selanjutnya bibit ditanam dengan jarak 25 cm pada petak-petak
sawah yang masing-masing berukuran 200 m2. Setiap lubang tanam berisi 3 bibit padi.
Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak kelompok lengkap. Petak
sawah I dan II ditanami bibit yang telah diinokulasi dengan pupuk hayati. Setelah bibit
ditanam, sisa inokulum pupuk hayati disiramkam secara merata ke kedua petak tersebut.
Sebagai kontrol, petak sawah III dan IV dipupuk dengan kompos yang terbuat dari
kotoran ayam dan kambing (100 kg/petak) dengan perbandingan 1 : 1 (w/w) sebelum
ditanami bibit yang tidak diinokulasi.
Pengamatan Pertumbuhan Tanaman
Pengamatan dilakukan terhadap parameter pertumbuhan tanaman meliputi
jumlah anakan, tinggi tanaman, dan biomassa. Data jumlah anakan dan tinggi tanaman
diambil dari 10 rumpun tanaman perpetak pada 30 HST (Hari Setelah Tanam), 60 HST,
dan 90 HST. Pengambilan contoh tanaman untuk penimbangan biomassa dilakukan
saat malai padi mulai muncul. Data bobot basah dan bobot kering tanaman diambil dari
4 rumpun padi untuk setiap petak. Pengeringan biomassa dilakukan mengunakan oven
pada suhu 50 oC hingga diperoleh berat kering konstan. Penimbangan biomassa
dilakukan menggunakan neraca Precisa XT 620.
Penetapan Kadar Nitrogen Total Tanaman
Kadar nitrogen total tajuk tanaman padi yang telah kering diukur menggunakan
metode Kjeldahl (AOAC 2005). Pengukuran dilakukan dalam 2 ulangan.
Perhitungan Efektivitas Pertumbuhan Tanaman
Perhitungan efektivitas pertumbuhan tanaman sebagai hasil simbiosisnya dengan
bakteri pemfiksasi nitrogen dihitung berdasarkan Sagiman et al. (2002) dengan rumus :
Efektivitas simbiosis = bi-bo x 100%
bo
bi = nilai pertumbuhan tanaman dengan inokulasi i, bo = nilai pertumbuhan
tanaman tanpa pupuk N (kontrol)
HASIL
Sifat Fisik dan Kimia Tanah Sawah di Cikarawang
Hasil analisis contoh tanah (Tabel 1 dan Lampiran 1) menunjukkan bahwa tanah
sawah Cikarawang Dramaga yang digunakan dalam penelitian ini memiliki pH 5.6
sehingga tergolong sebagai tanah yang bersifat agak masam. Kandungan bahan organik
C, N, dan nilai rasio C/N dalam tanah termasuk rendah dengan nilai berturut-turut
4
1.33%, 0.13%, dan 10. Kadar kation Ca, Mg, dan K tergolong sedang berurut-turut
7.73, 1.87, dan 0.45 Cmol.kg-1. Sedangkan kandungan kation Na termasuk rendah
dengan nilai 0.21 Cmol.kg-1. Berdasarkan diagram segitiga pengkelasan tekstur tanah
sistem USDA (United State Department of Agriculture), tanah Sawah Cikarawang
tergolong tanah bertekstur tanah lempung berdebu (Lampiran 2).
Tabel 1 Hasil analisis contoh tanah sawah di Cikarawang
Tekstur Tekstur Tekstur pH
Pasir
Debu
Liat
(%)
(%)
(%)
21
52
27
Bahan
Bahan
C/N
Organik Organik
C (%)
N (%)
5.6 1.33
0.13
10
Kandungan Tukar Kation
(Cmol.kg-1)
Ca
Mg K
Na
7.73 1.87 0.45 0.21
Pertumbuhan Tanaman Padi
Setiap petak menunjukkan hasil pertumbuhan jumlah anakan tanaman padi yang
berbeda-beda. Jumlah anakan padi pada petak kontrol lebih sedikit dibandingkan petak
perlakuan pupuk hayati pada 30 HST sampai 90 HST (Gambar 1). Jumlah anakan
tanaman kontrol pada 30 HST, 60 HST, dan 90 HST berturut-turut adalah 7, 11, dan 16.
Pada petak perlakuan pupuk hayati, jumlah anakan pada 30 HST, 60 HST, dan 90 HST
berturut-turut adalah 9, 12, dan 22. Berdasarkan perhitungan efektivitas simbiosis
dapat dinilai bahwa jumlah anakan padi pada petak perlakuan pupuk hayati lebih tinggi
25% dibandingkan petak kontrol.
25
Jumlah anakan
20
15
Kontrol
Pupuk Hayati
10
5
0
30 HST
60 HST
90 HST
Gambar 1 Jumlah anakan tanaman padi
Hasil pengukuran tinggi tanaman contoh dari awal sampai akhir pengamatan
(30-90 HST) menunjukkan bahwa tanaman yang diinokulasi dengan pupuk hayati lebih
tinggi daripada tanaman kontrol. Tinggi tanaman kontrol pada 30 HST, 60 HST, dan 90
HST berturut-turut adalah 29.1, 43.03, dan 57.58 cm. Sedangkan tinggi tanaman yang
mendapat perlakuan pupuk hayati pada umur yang sama berturut-turut adalah 35.53,
5
49.38, dan 64.3 cm (Gambar 2). Berdasarkan perhitungan efektivitas simbiosis dapat
dinilai bahwa tinggi tanaman padi pada petak perlakuan pupuk hayati lebih tinggi 10.46
% dibandingkan petak kontrol.
Gambar 2 Tinggi tanaman padi
Hasil pengukuran biomassa tanaman menunjukkan adanya perbedaan antara
biomassa tanaman kontrol dengan tanaman yang diinokulasi pupuk hayati. Rata-rata
bobot basah dan bobot kering tanaman kontrol berturut-turut mencapai 81.03 gram dan
23.11 gram setiap rumpunnya. Sedangkan rata-rata bobot basah dan bobot kering
tanaman yang diinokulasi dengan pupuk hayati berturut-turut mencapai 125.44 dan
39.13 gram (Gambar 3). Berdasarkan perhitungan efektivitas simbiosis dapat dinilai
bahwa bobot basah dan bobot kering padi pada petak perlakuan pupuk hayati lebih
tinggi berturut-turut 54.80% dan 69.26% dibandingkan petak kontrol.
160
140
Bobot (gram)
120
100
80
Berat Basah
60
Berat Kering
40
20
0
Kontrol
Pupuk
Hayati
Gambar 3 Biomassa tanaman padi
6
Kadar Nitrogen Total pada Biomassa Tanaman
Hasil pengukuran kandungan nitrogen total pada tanaman padi menunjukkan
nilai adalah 1.19% untuk tanaman yang dipupuk dengan kompos (kontrol) dan 2.32 %
untuk tanaman padi yang diinokulasi dengan pupuk hayati (Tabel 2)
Tabel 2 Kadar nitrogen total pada tanaman padi
Perlakuan
tanaman
Kontrol
Pupuk
hayati
Kadar
Nitrogen
Total (%)
1.19
Kadar Nitrogen
pada Biomassa
Padi (mg/gr)
0.0019
2.32
0.0023
PEMBAHASAN
Secara alami, pada lahan sawah terdapat zona oksidatif (lapisan dengan
kandungan oksigen yang cukup) dan zona reduktif (lapisan dengan kandungan oksigen
terbatas atau bahkan tanpa oksigen). Suasana anaerob pada zona reduktif merupakan
habitat bagi bakteri metanogen. Bakteri metanogen merupakan bakteri yang dapat
menggunakan sumber karbon berupa karbondioksida (CO2), metil (seperti CH3OH),
atau asetat (CH3COO-) kemudian mengubahnya menjadi CH4 melalui proses yang
disebut metanogenesis (Frenzel et al. 1992). Selain bakteri metanogen, zona reduktif
juga merupakan habitat yang sesuai bagi bakteri denitrifikasi. Bakteri denitrifikasi
adalah kelompok bakteri yang mampu mereduksi N2O.
Gas metan yang dihasilkan oleh bakteri metanogen dapat dioksidasi oleh bakteri
metanotrof yang terdapat di zona oksidatif (Frenzel et al. 1992). Kebutuhan oksigen
sebagai reaktan dalam proses inisiasi oksigenasi senyawa CH4 menjelaskan bahwa
semua jenis bakteri metanotrof bersifat aerob obligat (Madigan et al. 2009).
Ketersediaan oksigen sangat penting karena tanpa oksigen bakteri metanotrof tidak
mampu mengubah metan menjadi karbondioksida, air, biomassa sel, serta mendapatkan
energi untuk pertumbuhannya. Selain aktivitas oksidasi CH4, bakteri metanotrof juga
dapat melakukan fiksasi nitrogen karena memiliki gen nifH dan nifD (Dedysh et al.
2004).
Ochrobactrum anthropi merupakan bakteri denitrifikasi. Bakteri ini juga
memiliki gen nif yang terkait dengan fungsi fiksasi nitrogen (Costa & Melo 2012).
Proses fiksasi nitrogen bakteri metanotrof dan penambat nitrogen dimediasi oleh enzim
nitrogenase. Enzim ini sangat sensitif dengan keberadaan O2 karena akan menghambat
ekspresi gen nifD dan nifH yang menyandikan enzim nitrogenase (Auman et al. 2001).
Tetapi oksigen juga dibutuhkan dalam respirasi aerob untuk menghasilkan ATP yang
mendukung aktivitas nitrogenase. Azospirillum bersifat mikroaerofilik sehingga lebih
7
sensitif terhadap oksigen dibandingkan Azotobacter yang bersifat aerob obligat (Putra
2011).
Kemampuan bakteri dalam memfiksasi nitrogen sangat bermanfaat untuk
pertumbuhan tanaman. Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro yang
dibutuhkan oleh tanaman dan berperan dalam pertumbuhan tanaman dan pembentukan
protein (Hardjowigeno 2007). Gejala defisiensi yang muncul pada tanaman jika
kekurangan unsur nitrogen adalah kerdilnya tanaman, pertumbuhan akar terbatas, dan
klorosis.
Hasil-hasil percobaan yang dilakukan menunjukkan bahwa parameter
pertumbuhan tanaman padi (jumlah anakan, tinggi tanaman, biomassa, dan kadar N
jaringan) yang diinokulasi dengan pupuk hayati (campuran kultur bakteri metanotrof,
O. anthropi, Azotobacter sp. dan Azospirillum sp). lebih baik dibandingkan dengan
tanaman kontrol yang dipupuk dengan kompos. Jika dibandingkan antara perlakuan
kontrol dengan perlakuan hayati pada 90 HST maka jumlah anakan tanaman padi
dengan perlakuan pupuk hayati 25% lebih tinggi dibandingkan perlakuan kontrol.
Kenaikan jumlah anakan tanaman merupakan salah satu indikator baiknya pertumbuhan
tanaman karena tercukupinya unsur nitrogen selama masa pertumbuhan vegetatifnya
(Salisbury & Ross 1985).
Tanaman yang diinokulasi dengan pupuk hayati menunjukkan 10.46% lebih
tinggi dibandingkan petak kontrol tanpa pemberian pupuk hayati. Biomassa tanaman
dari petak perlakuan pupuk hayati juga menunjukkan nilai yang lebih tinggi
dibandingkan kontrol. Biomassa basah dan kering tanaman yang diberi pupuk hayati
lebih tinggi nilainya berturut-turut 54.80% dan 69.26% dibandingkan kontrol.
Biomassa basah tanaman padi yang diinokulasi pupuk hayati lebih besar dibandingkan
petak kontrol juga dipengaruhi oleh lebih banyaknya jumlah anakan tanaman padi yang
ada daripada jumlah anakan tanaman padi pada petak kontrol. Peningkatan biomassa
tanaman pada perlakuan pupuk hayati juga diikuti oleh peningkatan kadar nitrogen
jaringan. Kadar nitrogen jaringan tanaman yang diberi pupuk hayati mencapai 0.0023
mg
/gr biomassa kering (2.32%), sedangkan pada tanaman kontrol hanya 0.0019 mg/gr
biomassa kering (1.19%). Nitrogen merupakan salah satu unsur hara makro yang
dibutuhkan oleh tanaman dan berperan dalam pertumbuhan tanaman dan pembentukan
protein. Kandungan unsur nitrogen minimal pada tanaman umumnya adalah 1.5%
(Hardjowigeno 2007). Berdasarkan kriteria tersebut, kandungan nitrogen pada tanaman
dengan perlakuan pupuk hayati termasuk tinggi.
Parameter pertumbuhan dan kadar nitrogen jaringan yang lebih tinggi pada
tanaman yang mendapat perlakuan inokulasi pupuk hayati mengindikasikan bahwa
tanaman dapat memanfaatkan nitrogen yang difiksasi oleh bakteri yang terdapat dalam
pupuk hayati. Hal ini sesuai dengan pernyataan White (1995) dan Hardjowigeno (2007)
bahwa tanaman dapat memanfaatkan hasil fiksasi nitrogen bakteri untuk proses
pertumbuhannya. Sebagaimana telah dijelaskan diatas, bakteri-bakteri metanotrof
(BGM 1, BGM 5, BGM 9, SKM 14), Ochrobactrum anthropi. dan diazotrof
(Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.) yang digunakan sebagai komponen pupuk hayati
tersebut telah teruji kemampuan fiksasi nitrogennya. Selain itu, pertumbuhan tanaman
juga dapat ditingkatkan oleh senyawa indol acetic acid yang diproduksi oleh
Azotobacter dan Azospirillum (Widiastuti et al. 2010).
Kompos merupakan produk dekomposisi bahan organik yang secara alami
mengandung berbagai bakteri termasuk bakteri penambat nitrogen. Di dalam kompos
umumnya terdapat berbagai jenis bakteri seperti Rhizobium leguminosorum,
8
Azotobacter sp., Azospirillum sp., Citrobacter sp., Bacillus sp., Nitrosomonas sp.,
Chromobacter sp., Spaerotillus natans, dan Bacterium sp. (Widawati et al. 2010).
Parameter pertumbuhan tanaman yang lebih rendah pada tanaman kontrol menunjukkan
bahwa pemberian pupuk hayati yang komposisinya terdiri dari berbagai bakteri yang
telah teruji aktivitas fiksasi nitrogennya akan memberikan hasil yang lebih baik
dibandingkan dengan pemupukan menggunakan inokulum alami atau kompos yang
belum teruji kemampuannya.
SIMPULAN
Pemberian pupuk hayati berupa kombinasi empat bakteri metanotrof (BGM 1,
BGM 5, BGM 9, dan SKM 14) , dua isolat bakteri Ochrobactrum anthropi (BL 1 dan
BL 2), serta dua isolat bakteri diazotrof (Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.)
memberikan hasil pertumbuhan yang lebih efektif pada tanaman padi dibandingkan
hanya diberikan pupuk kompos. Kemampuan fiksasi nitrogen pada bakteri tersebut
mampu memberikan nilai yang lebih tinggi nilainya untuk pertumbuhan tanaman padi
dari parameter jumlah anakan (25%), tinggi tajuk (10.46%), bobot basah (54.80%), dan
bobot kering (69.26%).
SARAN
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai efektivitas kombinasi isolat
bakteri yang digunakan terhadap pertumbuhan tanaman padi hingga fase generatif
dan produktivitas gabah yang dihasilkan serta kemampuannya mereduksi emisi
gas CH4 dan N2O.
9
DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] The Association of Official Analytical Chemists. 2005. Official Methods
of Analysis of AOAC International 18th edition. Horwitz William, edito.
Maryland (US) : AOAC International.
Auman AJ, Speake SS, Lidstrom ME. 2001. nifH sequences and nitrogen fixation
in type I and II Methanotrophs. Appl Environ Microbiol 67 : 4009-4016.
Bremner JM. 1997. Sources of nitrous oxide in soils. Nutri Cycl Agroecos 49 : 716.
Chatrina V. 2010. Efektivitas fiksasi N2 dan oksidasi metan kultur campuran
bakteri metanotrof asal sawah [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian
Bogor.
Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane oxidation in the soil surface layer of
aflooded rice field and the effect of ammonium. Biol Fertil Soil 12 : 28-32.
Costa FE, Melo IS. 2012. Endophytic and rhizosperic bacteria from Opuntiaficus-indica mill and their ability to promote plant growth in cowpea,
Vigna unguiculata (L.) Walp. African J of Microbiol Res 6 : 1345-1353.
Dedysh SN, Rickle P, Liesack W. 2004. nifH and nifD phylogenies : an
evolutionary basis for understanding nitrogen fixation capabilities of
methanotrophic bacteria. Microbiol 150 : 1301-1313.
Falcone BA, Shug AL, Nicholas DJ. 1962. Oxidation of hydroxylamine by
particles from Nitrosomonas. Biochem J 9 : 126-131.
Frenzel P, Rothfus D, Conrad R. 1992. Oxygen profiles and methane turn over in
flooded rice microcosm. Biol Fertil Soils 14: 84-89.
Hanif NH. 2010. Aktivitas fiksasi nitrogen dan oksidasi metan kultur campuran
bakteri metanotrof pada lumpur sawah [skripsi]. Bogor (ID) : Institut
Pertanian Bogor.
Hanson RS. 1998. Ecology of Methylotrophic Bacteria. Di dalam: Burlage RS,
Atlas R, Stahl, Geesey G, Dayler G, editor. Techniques in Microbial
Ecology. London (UK) : Oxford Univ Pr.
Hapsari W. 2008 Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Metanotrof Asal Sawah Bogor
dan Sukabumi [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Hardjowigeno SH. 2007. Ilmu Tanah. Jakarta (ID) : CV Akademika Pressindo.
[IPCC] Intergovernmental Panel on Climate Change. 1992. The Suplementary
Report to The IPCC Scientific. Cambridge : Cambridge University Pr.
Lelieveld J, Crutzen PJ, Bruhl C. 1993. Climate effects of atmospheric methane.
Chemosphere 26 : 739-768.
Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP. 2009. Brock Biology of
Microorganism. San Fransisco (US) : Pearson Benjamin Cummings.
Maharani R. 2011. Aktivitas Oksidasi Metan dan Reduksi Dinitrogen Oksida
(N2O) Kultur Kombinasi Bakteri Metanotrof dan Ochrobactrum anthropi
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Moat AG, Foster JW. 1995. Microbial Physiology. New York (US) : Wiley-Liss
Inc.
Page WJ. 1986. Sodium-dependent growth of Azotobacter chroococcum. Appl
Environ Microbiol 51: 510-514.
Paul EA, Clark FE. 1996. Soil Microbiology and Biochemistry. London (GB) :
Academic Press.
10
Putra IP. 2011. Aktivitas Fiksasi Nitrogen dan Oksidasi Metan Kombinasi Biakan
Azotobacter sp., Azotospirillum sp., dan Bakteri Metanotrof [skripsi].
Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Ritchie GA, Nicholas DJD. 1974. The partial characterization of purified nitrite
reductase and hydroxylamine oxidase from Nitrosomonas europaea.
Biochem J 138 : 471-480.
Sagala BT. 2009. Seleksi dan Uji Aktivitas Fiksasi Nitrogen (N2) Bakteri
Metanotrof Asal Sawah pada Konsentrasi Oksigen (O2) Berbeda [skripsi].
Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Sagiman S, Anas I, Djajakirana I. 2002. Isolasi dan seleksi galur Bradyrhizobium
japonicum asal tanah gambut. Hayati 9 (1) : 1-4.
Salisbury FB, Ross CW. 1985. Plant Physiology. California (US): Wardsworth
Publ.Co.
Setyaningsih R, Rusmana I, Setyanto P, Suwanto A. 2010. Physiological
characterization and molecular identification of denitrifying bacteria
possessing nitrous oxide hgh reduction activity isolated from rice soils.
Microbiol Indones 4 : 75-78.
White D. 1995. The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes. New York (US)
: Oxford University Pr.
Widawati S, Suliasih, Muharam A. 2010. Pengaruh kompos yang diperkaya
bakteri penambat nitrogen dan pelarut fosfat terhadap pertumbuhan
tanaman kapri dan aktivitas enzim fosfatase dalam tanah. J Hort 20 : 207215.
Widiastuti H, Siswanto, Suharyanto. 2010. Karakterisasi dan seleksi beberapa
isolat Azotobacter sp. untuk meningkatkan perkecambahan benih dan
pertumbuhan tanaman. Buletin Plasma Nutfah 16 (2).
Lampiran 1 Hasil analisis contoh tanah sawah
11
12
Lampiran 2 Diagram segitiga pengkelasan tekstur tanah sistem USDA
(United State Department of Agriculture)
Lampiran 3 Kriteria penilaian sifat kimia tanah
13
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta dari Bapak Sutanto dan Ibu Caecilia. Penulis
merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA
Negeri 78 Jakarta. Pada tahun yang sama, penulis diterima sebagai mahasiswa
program studi S1 Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi
Negeri (SNMPTN). Pada tahun 2009-2013 penulis terdaftar sebagai penerima
beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) dari DIKTI. Pada tahun 2012
penulis diterima sebagai mahasiswa program sinergi S1-S2 fast-track untuk
program studi S2 Mikrobiologi.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam organisasi
kemahasiswaan daerah dan berbagai kepanitiaan dalam acara yang
diselenggarakan di IPB. Penulis pernah menjadi staf Divisi Expo pada kepanitiaan
Organisasi Mahasiswa Daerah (OMDA) Jakarta Community dalam acara Gebyar
Nusantara IPB tahun 2009-2011, divisi publikasi acara “PARTY” yang
diselenggarakan Jakarta Community tahun 2009, divisi Tim Laboratorium dalam
acara Masa Perkenalan Departemen Biologi “MORFOLOGI 47” tahun 2011,
divisi Tim Khusus Lomba Cepat Tepat Biologi (LCTB) Pesta Sains Nasional IPB
tahun 2011, serta beberapa kepanitiaan lainnya. Penulis juga aktif sebagai asisten
praktikum Biologi Dasar pada tahun ajaran 2011-2012.
Penulis melaksanakan studi lapang tahun 2011 di Hutan Pendidikan
Gunung Walat, Sukabumi dengan judul laporan “Keragaman Ikan Air Tawar di
Sungai-Sungai Sekitar Gunung Walat” di bawah bimbingan Dr. R.R Dyah
Perwitasari, M.Sc. Pada tahun 2012, penulis melaksanakan praktik lapangan di
Laboratorium Patologi Anatomi Rumah Sakit Umum Daerah Cengkareng dengan
judul laporan “Pewarnaan Sitologi di Laboratorium Patologi Anatomi RSUD
Cengkareng” di bawah bimbingan Dr. Ir. Dorly, M.Si dan dr. Djiwan S Setiawan,
Sp.PK. Penulis juga tergabung sebagai tim delegasi IPB dalam kompetisi
International Genetically Enginereed Machine (iGEM) yang diselenggarakan di
HongKong University of Science and Technology tahun 2012.