The Role of Azotobacter like and Azospirillum like to Reduce the Rate of Inorganic Nitrogen Fertilizer on Lowland Rice

1

PERAN AZOTOBACTER-LIKE DAN AZOSPIRILLUM-LIKE
UNTUK MENGURANGI DOSIS PUPUK NITROGEN
ANORGANIK PADA PADI SAWAH

IDA WIDIYAWATI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

2

3

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Peran Azotobacter-like dan
Azospirillum-like untuk Mengurangi Dosis Pupuk Nitrogen Anorganik pada Padi

Sawah adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013

Ida Widiyawati
NIM A252100071

4

5

RINGKASAN
IDA WIDIYAWATI. Peran Azotobacter-like dan Azospirillum-like untuk
Mengurangi Dosis Pupuk Nitrogen Anorganik pada Padi Sawah. Dibimbing oleh
SUGIYANTA, AHMAD JUNAEDI, dan RAHAYU WIDYASTUTI.

Peningkatan produktivitas padi sawah terus dilakukan untuk memenuhi
kebutuhan beras dan mencapai target pemerintah. Salah satu upaya peningkatan
produktivitas adalah dengan optimalisasi pemupukan. Ketersediaan unsur hara N
dalam tanah merupakan salah satu faktor pembatas untuk mendukung
pertumbuhan dan produktivitas padi. Bakteri penambat N memiliki kemampuan
untuk memanfaatkan N udara menjadi tersedia dalam tanah. Penggunaan bakteri
penambat N berpotensi mengurangi aplikasi pupuk N. Penelitian ini bertujuan (1)
mengetahui kemampuan penambatan N beberapa isolat bakteri penambat nitrogen
yang bersumber dari tanah sawah dan pupuk hayati, (2) mengetahui pengaruh
bakteri penambat N dalam mengurangi penggunaan pupuk N pada padi sawah.
Penelitian terdiri atas dua percobaan. Percobaan pertama dilakukan di
laboratorium untuk mengisolasi dan menyeleksi isolat yang memiliki kemampuan
tinggi dalam menambat N. Percobaan dilaksanakan pada bulan September 2011Maret 2012 di Laboratorium Bioteknologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan
Sumberdaya Lahan, IPB. Sumber isolat yang digunakan yaitu pupuk hayati
komersial (tiga jenis bentuk cair dan satu jenis bentuk padat), serta tanah sawah
dari Kebun Percobaan Sawah Baru. Media tumbuh yang digunakan, yaitu
nitrogen free mannitol (NFM), nitrogen free bromthymol blue (NFB), dan nutrient
agar (NA). Berdasarkan hasil uji dipilih dua bakteri (1 bakteri Azotobacter-like
dan 1 bakteri Azospirillum-like, yaitu At523 dan Ap533, yang keduanya memiliki
kelarutan amonium tertinggi, tidak saling antagonis, dan daya tumbuhnya cepat)

dan digunakan untuk percobaan lapangan.
Percobaan kedua dilakukan di lapangan, untuk menguji pengaruh bakteri
penambat nitrogen pada padi sawah. Percobaan dilaksanakan bulan April-Agustus
2012 di rumah plastik Kebun Percobaan Babakan Sawah Baru, IPB. Percobaan
disusun dalam rancangan acak kelompok (RAK) dua faktor, yaitu dosis
pemupukan nitrogen dan jenis bakteri. Faktor dosis pemupukan N (urea) terdiri
atas 4 taraf, yaitu 0, 50, 75, dan 100 kg N ha-1. Faktor jenis bakteri terdiri atas 4
taraf, yaitu tanpa bakteri, Azotobacter-like, Azospirillum-like, dan konsorsium.
Data yang diperoleh dianalisis menggunakan sidik ragam dan dilanjutkan dengan
Duncan's Multiple Range Test (DMRT) taraf kesalahan 5%.
Hasil percobaan di laboratorium menunjukkan bahwa isolat bakteri yang
diperoleh dari hasil isolasi memiliki kemampuan yang tidak berbeda nyata dalam
menambat nitrogen. Hasil percobaan di lapangan menunjukkan bahwa
konsorsium Azotobacter-like dan Azospirillum-like dengan penggunaan 75%
pupuk nitrogen anorganik dari dosis rekomendasi memiliki nilai efektivitas
agronomi tertinggi (117.01%) dan peningkatan hasil 8.59%. Dengan demikian,
penggunaan konsorsium bakteri dapat mengurangi 25% penggunaan pupuk
nitrogen anorganik dari dosis rekomendasi.
Kata kunci:

Azospirillum-like, Azotobacter-like, konsorsium bakteri, reduksi
pupuk N.

6

SUMMARY
IDA WIDIYAWATI. The Role of Azotobacter-like and Azospirillum-like to
Reduce the Rate of Inorganic Nitrogen Fertilizer on Lowland Rice. Supervised by
SUGIYANTA, AHMAD JUNAEDI, and RAHAYU WIDYASTUTI.
Increasing rice productivity must be achieved continously to meet
government and national target production. One of efforts to increase rice
productivity is by N fertilization. Nitrogen availability in the soil is one of limiting
factors to support rice growing and productivity. Nitrogen-fixing bacteria have
ability to utilize atmosphere nitrogen become available in the soil. The use of
nitrogen-fixing bacteria could be potential to reduce application of nitrogen
fertilizer. The aims of the research were (1) to evaluate the ability of some
nitrogen-fixing bacteria isolated from lowland rice and bio-fertilizers to fix
atmosphere nitrogen, (2) to determine the effect of nitrogen-fixing bacteria in
reducing inorganic N fertilizer on lowland rice.
The research consisted of two experiments. The first experiment was a

laboratory experiment, to isolate and select isolates that having a high capability
to fix nitrogen. The research was conducted in September 2011-March 2012, at
the Soil Biotechnology Laboratory, Department of Soil Science and Land
Resources, IPB. Source of isolates were commercial bio-fertilizers (three types of
liquid and one type of solid), and soil from lowland rice field at Sawah Baru
Experimental Station. Medium used for growing of microbia i.e. nitrogen free
mannitol (NFM), nitrogen free bromthymol blue (NFB), and nutrient agar (NA).
Based on the results, two isolates have been selected (one Azotobacter-like
bacteria and one Azospirillum-like bacteria, i.e At523 and Ap533, both have the
highest solubility of ammonium, not antagonistic, and the ability to grow faster)
and used for field experiment.
The second experiment was a field experiment, to test the effect of nitrogenfixing bacteria on lowland rice. The research was conducted in April-August 2012
at the plastic house of Babakan Sawah Baru Experimental Station, IPB. The
experiment was arranged in randomized block design (RBD) with two factors,
namely nitrogen fertilizer and type of bacteria. The rates of N fertilizer (urea)
factor, i.e. 0, 50, 75 and 100 kg N ha-1. The types of bacteria factor, i.e. without
bacteria, Azotobacter-like, Azospirillum-like, and consortium. Data were
analyzed using analysis of variance and followed by Duncan's Multiple Range
Test (DMRT) with standard error 5%.
The results of the laboratorium experiment showed that all isolates of

bacteria performed no significant differences on N fixing capability. Field
research showed that consortium of Azotobacter-like and Azospirillum-like
applied with 75% of inorganic N fertilizer from recommended dosage the highest
agronomic effectiveness (117.01%) and yield increase up to 8.59%. According to
this result, application of consortium bacteria could reduce 25% recommended
dosage of N inorganic fertilizer.
Keywords :

Azospirillum-like, Azotobacter-like,
reduction of N fertilizer

consortium

of

bacteria,

7

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2013

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

PERAN AZOTOBACTER-LIKE DAN AZOSPIRILLUM-LIKE
UNTUK MENGURANGI DOSIS PUPUK NITROGEN
ANORGANIK PADA PADI SAWAH

IDA WIDIYAWATI

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Agronomi dan Hortikultura

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

ii

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. Miftahudin, MSi

Judul Tesis : Peran Azotobacter-like dan Azospirillum-like untuk Mengurangi
Dosis Pupuk Nitrogen Anorganik pada Padi Sawah
ama
Ida Widiyawati
NIM
A252100071

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr. If. Sugiyanta, MSi
Ketua

MSi

Dr. Rahayu Widyastuti, MSc
Anggota

(etua Program Studi
'\gronomi dan Hortikultura

Tanggal Ujian : 21 Juni 2013

Tanggal Lulus :

3 1 JUl 2013

iii

Judul Tesis : Peran Azotobacter-like dan Azospirillum-like untuk Mengurangi

Dosis Pupuk Nitrogen Anorganik pada Padi Sawah
Nama
: Ida Widiyawati
NIM
: A252100071

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Sugiyanta, MSi
Ketua

Dr. Ir. Ahmad Junaedi, MSi
Anggota

Dr. Rahayu Widyastuti, MSc
Anggota

Diketahui
Ketua Program Studi

Agronomi dan Hortikultura

Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS

Tanggal Ujian : 21 Juni 2013

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc. Agr.

Tanggal Lulus :

iv

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2011 adalah Peran
Azotobacter-like dan Azospirillum-like untuk Mengurangi Dosis Pupuk Nitrogen
Anorganik pada Padi Sawah. Pembiayaan penelitian ini dibantu oleh Bapak Dr. Ir.
Sugiyanta, MSi.
Terima kasih dan penghargaan yang tulus penulis ucapkan kepada Dr. Ir.
Sugiyanta, MSi, Dr. Ir. Ahmad Junaedi, MSi, dan Dr. Rahayu Widyastuti, M.Sc
selaku komisi pembimbing atas saran, waktu, dan kesempatan yang telah
diberikan dalam mengarahkan dan membimbing penulis selama penelitian
berlangsung dan dalam penyusunan tesis ini.
Penghargaan dan ungkapan terima kasih penulis sampaikan juga kepada:
1. Dr. Ir. Maya Melati, M.S, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi Agronomi dan
Hortikultura dan pimpinan sidang ujian atas saran serta koreksinya yang sangat
bermanfaat bagi perbaikan tesis ini.
2. Dr. Ir. Miftahudin, M.Si yang telah berkenan menjadi dosen penguji luar komisi
dan atas saran serta koreksinya yang telah diberikan untuk perbaikan tesis ini.
3. Orang tua dan adik-adik tercinta (De Mardiana Dwi Trisnawati dan De
Saktryana Endang Ragil Jayanti) atas doa, dorongan, dan kasih sayang.
4. Guntur Kurniawan atas doa, bantuan, dan semangat selama penulis menempuh
pendidikan di IPB.
5. Keluarga besar Laboratorium Bioteknologi Tanah (Bu Asih, Bu Juleha, Pak
Jito, Bu Yeti, Mba Nia (Alm), Teh Nina, Mey, Adiz, Sisi, Rosinta) atas
kerjasama dan bantuannya selama penelitian.
6. Keluarga besar W7L6 (Mia, Raisa, Mba Rina, Bunga, Tri, Mas Amar) atas
doa dan bantuannya dalam mencapai kelulusan.
7. Rekan-rekan seperjuangan AGH 2010 (Toyip, Ahmad Rifqi F, Halim, Nofrianil,
Anita Darwis, Dian Fahrianty, Mutiara Dewi P, Desty Dwi S, Gina Aliya S, Nur
Maslahah, Kartika Kirana S, Nope Gromikora, Yulia Delsi, Jorge Araujo de J,
Engelbert Manaroinsong, Dewi Erika, Aris Aksarah P, Odit Ferry, Moh Thamrin,
Ismail Maskromo, dan Amin Nur) atas kekeluargaan, persahabatan, dan ilmunya.
8. Keluarga besar Forum Mahasiswa Pascasarjana AGH (FORSCA AGH-IPB),
teman-teman Summer and Winter Course atas dukungan dan kerjasamanya
selama penulis menempuh pendidikan di Sekolah Pascasarjana IPB.
9. Asih Triandini, Kartika Ferrawati, dan Afrilia I, serta Sahabat Puriners (Mba
Nur, Yati, Nadia, Eka, Rahmalia, Nova, Ina, mba Reren, Pupy) atas doa dan
kenyamanan yang kalian berikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis.
10. Semua pihak yang telah membantu selama pengumpulan data.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2013

Ida Widiyawati

v

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan
Hipotesis

1
1
2
2

TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Padi
Peran Nitrogen pada Tanaman Padi Sawah
Pupuk Hayati
Bakteri Penambat Nitrogen
Azospirillum
Azotobacter
Enzim Nitrogenase
Sistem Budidaya Padi Sawah

2
2
3
4
4
4
5
6
6

METODE PENELITIAN
7
Percobaan I. Isolasi dan seleksi bakteri dalam penambatan nitrogen
7
Waktu dan Tempat
7
Alat dan Bahan
7
Pelaksanaan Penelitian
7
Percobaaan II. Studi Bakteri Penambat Nitrogen untuk Mengurangi
Dosis Pupuk Nitrogen pada Padi Sawah
9
Waktu dan Tempat
9
Alat dan Bahan
9
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
9
Pelaksanaan Penelitian
10
Pengamatan
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
PERCOBAAN I
Isolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Seleksi kemampuan penambatan N2 Azotobacter-like dan
Azospirillum-like
Seleksi Uji Antagonistik
PERCOBAAN II
Kondisi Umum
Tinggi Tanaman
Jumlah Anakan dan Jumlah Anakan Produktif
Bobot Kering Tajuk dan Akar per Rumpun
Panjang Malai

13
13
13
14
14
16
16
16
17
19
21

vi

Jumlah Gabah per Malai dan Bobot 1000 butir
Bobot Gabah per Rumpun dan Bobot Gabah per Petak
Kehijauan Daun, Kandungan N, Serapan Jaringan Tanaman
Populasi Bakteri
Efektivitas Agronomi
Peningkatan Hasil
Pembahasan Umum

21
23
25
27
29
29
30

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

33
33
33

DAFTAR PUSTAKA

34

LAMPIRAN

39

RIWAYAT HIDUP

47

vii

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15

Metode isolasi dan media tumbuh mikrob
Hasil isolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Kandungan amonium dari isolat Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Hasil uji antagonistik antar isolat bakteri
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap tinggi
tanaman
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen terhadap jumlah anakan dan
jumlah anakan produktif
Pengaruh jenis bakteri terhadap jumlah anakan dan jumlah anakan
produktif
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap bobot
kering tajuk dan bobot kering akar per rumpun
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap panjang
malai
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap jumlah
gabah isi, jumlah gabah hampa, persentase gabah hampa per malai, dan
bobot 1000 butir
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap bobot
gabah per rumpun dan bobot gabah per petak
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap
kehijauan daun (SPAD), kandungan nitrogen, dan serapan N tanaman
Pengaruh dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri terhadap populasi
bakteri
Nilai Efektivitas Agronomi Relatif bobot gabah per petak
Peningkatan hasil bobot gabah per petak

8
13
14
15
17
18
19
19
21

22
24
25
28
29
30

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Diagram alir kegiatan percobaan
Hasil uji antagonistik
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada bobot
kering tajuk per rumpun
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada bobot
kering akar per rumpun
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada jumlah
gabah isi per malai
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada bobot
gabah per rumpun
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada bobot
gabah per petak
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada kehijauan
daun fase vegetatif
Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada kehijauan
daun fase generatif

8
15
20
20
23
24
25
27
27

viii

10 Hubungan dosis pemupukan nitrogen dan jenis bakteri pada serapan N
gabah

27

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7

Komposisi media tumbuh mikrob
Deskripsi varietas Ciherang
Lay Out Penelitian
Jarak Tanam Tanaman per Petak
Hasil analisis sifat fisik dan kimia tanah
Data suhu dan kelembaban di dalam rumah plastik
Rekapitulasi sidik ragam

40
41
42
43
44
44
45

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Beras merupakan bahan pangan pokok bagi 95% penduduk Indonesia
(Swastika et al. 2007). Laju pertumbuhan penduduk sebesar 1.49% per tahun
menyebabkan kebutuhan beras meningkat. Perubahan fungsi lahan sawah menjadi
lahan non pertanian akan mengurangi produksi beras, sehingga kebutuhan beras
juga meningkat. Upaya peningkatan produktivitas padi sawah terus dilakukan
untuk dapat memenuhi kebutuhan konsumsi beras dan mencapai target dari
pemerintah agar Indonesia mencapai surplus beras 10 juta ton pada tahun 2014
(Setyawati 2012). Strategi peningkatan produksi dapat melalui penerapan
teknologi pengelolaan tanaman terpadu (PTT) pada lahan sawah (Swastika et al.
2007). Upaya lain peningkatan produktivitas padi sawah adalah dengan
pemupukan. Namun, bila penggunaan pupuk berlebihan atau tidak sesuai dengan
sifat kimia tanah dan kebutuhan hara tanaman maka dalam jangka panjang dapat
mengganggu kesuburan tanah karena terganggunya keseimbangan hara dalam
tanah.
Tanaman padi membutuhkan nitrogen dalam jumlah yang cukup pada awal
pertumbuhan sampai pembungaan untuk memaksimalkan jumlah malai produktif
dan pada tahap pematangan biji (Suriadikarta dan Miharja 2001). Ketersediaan
unsur hara nitrogen di dalam tanah merupakan salah satu faktor penting untuk
menunjang pertumbuhan dan perkembangan tanaman padi. Udara mengandung
sekitar 78% nitrogen, tetapi tanaman tidak dapat menggunakan secara langsung
karena berbentuk gas, sehingga setiap saat para petani harus menambahkan
sumber nitrogen ke dalam tanah dalam bentuk pupuk yang mengandung nitrogen
seperti Urea, ZA, dan NPK (Ristiati et al. 2008). Petani selama ini telah terbiasa
memupuk tanaman padi sesuai dengan rekomendasi pemupukan yang berlaku
umum. Petani di daerah tertentu bahkan menggunakan pupuk dengan takaran
yang tinggi. Penggunaan pupuk nitrogen secara berlebihan tidak hanya berdampak
terhadap peningkatan biaya produksi dan subsidi pemerintah untuk pupuk, tetapi
juga menyebabkan tanah menjadi lebih masam dan keras akibat kerusakan
kerusakan struktur dan tidak berkembangnya mikroorganisme tanah. Tanah pada
kondisi tersebut tidak responsif lagi terhadap pemupukan, sehingga produksi
pertanian sulit ditingkatkan (leveling off) (Suwardi 2004). Pemupukan berlebih
juga menyebabkan tercemarnya lingkungan oleh unsur nitrat, nitrit, dan gas N2O,
tanaman mudah terserang hama dan penyakit, mudah rebah, perkembangan gulma
lebih cepat (Puslitbangtan 2006).
Sejak tahun 1800-an diketahui terdapat sekelompok bakteri tanah baik yang
bersimbiosis ataupun hidup bebas yang mempunyai kemampuan memfiksasi
nitrogen dari udara. Pilihan penyedia nitrogen secara hayati adalah dengan
memanfaatkan bakteri penambat nitrogen bebas seperti Azotobacter dan
Azospirillum (Ekawati 2005). Bakteri tersebut hidup bebas pada daerah perakaran
dan jaringan tanaman. Bakteri penambat nitrogen sering disebut bakteri diazotrof
yang mampu menggunakan nitrogen dari udara sebagai sumber nitrogen untuk
pertumbuhannya. Peranan bakteri dalam memfiksasi nitrogen udara besar
pengaruhnya terhadap nilai ekonomi tanah pertanian (Ristiati et al. 2008).

2

Penggunaan bakteri ini berpotensi mengurangi kebutuhan nitrogen sintetik,
meningkatkan produksi dan pendapatan usaha tani dengan masukan yang lebih
murah.
Penelitian ini mendasarkan pada kerangka pemikiran perlunya peran bakteri
tanah dalam meningkatkan penyediaan unsur hara terutama nitrogen untuk
tanaman padi. Bakteri mensuplai nutrisi tanaman melalui pemecahan bahan
organik, mengubah nitogen udara atau atmosfer ke dalam bentuk tersedia,
melindungi tanaman dari penyakit dan menstimulasi pertumbuhan tanaman secara
langsung melalui produksi senyawa stimulator tumbuhan (phytostimulating).
Isolat yang unggul sangat diperlukan sebagai bahan inokulasi karena keberhasilan
suatu bakteri tergantung kepada kemampuan isolat yang diintroduksi untuk
bertahan hidup dan berkembangbiak di tanah secara cepat. Penerapan pengelolaan
tanaman terpadu dengan pengairan berselang yang dapat mengaktifkan mikrob
bermanfaat seperti Azotobacter dan Azospirillum diharapkan dapat berpotensi
mengurangi penggunaan pupuk nitrogen sintetik pada padi dan berkontribusi
terhadap pertanian berkelanjutan.

Tujuan
1.
2.

Mengetahui kemampuan penambatan nitrogen beberapa isolat bakteri
penambat nitrogen yang bersumber dari tanah sawah dan pupuk hayati.
Mengetahui pengaruh bakteri penambat nitrogen dalam mengurangi
penggunaan pupuk nitrogen pada padi sawah.

Hipotesis
1.
2.

Isolat dan jenis bakteri yang berbeda memiliki kemampuan menambat
nitrogen yang berbeda.
Aplikasi bakteri penambat nitrogen dapat mengurangi penggunaan pupuk
nitrogen dari dosis rekomendasi tanpa menurunkan hasil.

TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Padi
Padi merupakan tanaman pangan dari famili graminae atau jenis rumputrumputan. Tanaman padi merupakan golongan tanaman setahun (semusim) yang
bentuk batangnya bulat dan berongga, daunnya memanjang seperti pita yang
berdiri pada buku-buku batang dan mempunyai sebuah malai yang terdapat pada
ujung batang. Tanaman padi mudah dikenali karena memiliki daun telinga
(auricles) dan lidah daun (ligula) yang membedakan dengan tanaman rumput
lainnya (Surowinoto 1980).
Padi pada dasarnya merupakan tanaman lahan basah, tetapi adaptasi
tanaman ini telah mampu menghasilkan varietas padi yang tumbuh di lahan kering

3

atau disebut padi gogo. Namun demikian, daerah utama penghasil beras di
berbagai belahan dunia adalah daerah padi lahan basah atau daerah tanah sawah.
Sistem perakaran tanaman padi sebenarnya bukan merupakan tumbuhan air, tetapi
tumbuh dengan baik dalam keadaan tergenang sehingga padi juga mempunyai
sifat semiakuatis (Hardjowigeno dan Rayes 2005).
Pertumbuhan tanaman padi dibagi menjadi tiga fase yaitu fase vegetatif,
reproduktif dan fase pemasakan. Fase vegetatif meliputi pertumbuhan tanaman
dari berkecambah sampai inisiasi primordia malai dan dicirikan dengan
tumbuhnya anakan, fase reproduktif dimulai dari inisiasi primordia malai sampai
berbunga (heading) dan fase pemasakan dimulai dari berbunga sampai masak
panen (Manurung dan Ismunadji 1988). Fase vegetatif berlangsung sekitar 60-70
hari yang meliputi fase perkecambahan dan pembentukan anakan, sedangkan fase
reproduktif terjadi selama 30 hari yang meliputi fase berbunga dan fase
pemasakan (masak susu, masak tepung, masak kuning dan tua) (Yoshida 1981).
Varietas umur 120 hari yang ditanam di daerah tropika, membutuhkan 60 hari
untuk pertumbuhan vegetatif, 30 hari untuk tahap reproduktif, dan 30 hari untuk
tahap pemasakan (Yoshida 1981).
Tanaman padi mempunyai dua tahap dalam menggunakan nitrogen, yang
pertama nitrogen digunakan selama pembentukan anakan dari fase vegetatif dan
yang kedua pada saat fase reproduktif awal. Jumlah malai yang terbentuk dapat
diketahui selama fase pembentukan anakan dan pada fase reproduktif.
Pembentukan biji dapat dipengaruhi karena jumlah biji per malai dan berat biji
ditentukan selama periode ini (Engelsted 1997).

Peran Nitrogen pada Tanaman Padi Sawah
Akar tanaman menyerap nitrogen terutama dalam bentuk NH4+ dan NO3(Hakim et al. 1986). Urea (CO(NH2)2) merupakan pupuk nitrogen yang banyak
digunakan untuk memenuhi kebutuhan tanaman padi. Nitrogen yang banyak
diserap tanaman padi sawah dalam bentuk NH4+ (Salisbury dan Ross 1992).
Menurut Taslim et al. (1998) pada lahan sawah yang tergenang (anaerob)
penyerapan nitrogen lebih banyak dalam bentuk NH4+ dari pada NO3-. Hal ini
disebabkan pada keadaan anaerob NH4+ lebih stabil daripada NO3- sehingga lebih
banyak tersedia dalam tanah sawah. Peranan unsur nitrogen yang terpenting
adalah penyusun asam amino sebagai bahan dasar pembentuk protein dan
pembentukan klorofil, menghasilkan karbohidrat dari proses fotosintesis, serta
perkembangan sistem perakaran yang luas (Gardner et al. 1991; Padmini dan
Suwardi 1998). Tanaman padi memerlukan nitrogen dalam jumlah yang banyak
pada saat awal pertumbuhan dan pertengahan fase pertumbuhan untuk
memaksimalkan jumlah malai. Nitrogen yang diabsorbsi pada saat permbentukan
malai dapat meningkatkan jumlah biji per malai.
Nitrogen memasuki tanah dalam bentuk amonia dan nitrat bersama air
hujan, dalam bentuk hasil penambatan nitrogen bebas atau dalam bentuk
penambahan pupuk sintesis. Tetapi kenaikan kandungan nitrogen tanah yang
cukup tinggi, lebih banyak disebabkan oleh adanya kemampuan beberapa mikrob
untuk memfiksasi. Nitrogen organik yang terbentuk kemudian diubah menjadi
amonia melalui proses deaminasi, karena amonia dapat secara langsung

4

diasimilasikan oleh mikrob atau diubah terlebih dahulu menjadi senyawa nitrat
secara nitrifikasi. Untuk bidang pertanian, karena pada akhirnya yang diperlukan
oleh tanaman adalah senyawa nitrat, maka proses nitrifikasi sangat
menguntungkan (Ristiati et al. 2008).

Pupuk Hayati
Pupuk hayati adalah pupuk yang mengandung mikrob di antaranya Bacillus,
Pseudomonas, Rhizobium, Azosprillum, Azotobacter, Mikoriza, dan Trichoderma.
Keberadaan mikrob tersebut bisa tunggal ataupun berupa gabungan beberapa jenis
mikrob. Mikrob yang digunakan sebagai pupuk hayati mampu memacu
pertumbuhan tanaman, menambat nitrogen, melarutkan fosfat dan menghambat
pertumbuhan penyakit tanaman (Yuliar 2009).
Mikrob menjadi komponen utama dalam pupuk hayati. Pada mulanya hanya
dikenal inokulan yang hanya mengandung satu kelompok mikrob fungsional
(pupuk hayati tunggal), tetapi perkembangan teknologi inokulan telah
memungkinkan memproduksi inokulan yang mengandung lebih dari satu
kelompok mikrob fungsional/majemuk. Setiap mikrob pada pupuk hayati
membutuhkan media hidup yang berbeda, karena itu tiap mikrob dan media
hidupnya diolah dulu dalam bentuk granul, kemudian granul-granul disatukan.
Keberadaan mikrob tersebut bisa tunggal ataupun berupa gabungan beberapa jenis
mikrob (Suriadikarta dan Simanungkalit 2006). Pupuk hayati majemuk komersial
tidak hanya mengandung mikrob pupuk hayati saja tetapi juga mengandung bahan
tambahan (suplemen) seperti hara mineral dan asam amino. Banyaknya suplemen
hara mineral dalam inokulan sebaiknya tidak dalam jumlah yang tidak menekan
pertumbuhan mikrob yang terkandung (Simanungkalit et al. 2006).

Bakteri Penambat Nitrogen
Susunan mikrob di dalam tanah sebagian besar terdiri dari bakteri, fungi,
dan mikroalga. Populasi mikrob dalam tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor
yang mempengaruhi pertumbuhan mikrob yaitu jumlah dan macam zat hara,
kelembaban, tingkat aerasi, suhu, pH, dan perlakuan pada tanah seperti
penambahan pupuk atau banjir yang dapat menyebabkan peningkatan jumlah
mikrob. Mikrob tanah berfungsi sebagai agen biokemik dalam pengubahan
senyawa organik kompleks menjadi senyawa anorganik. Perubahan senyawa
kimia di dalam tanah terutama yaitu pengubahan senyawa organik yang
mengandung karbon, nitrogen, sulfur, dan fosfor menjadi senyawa anorganik.
Proses ini disebut mineralisasi, di dalamnya terlibat sejumlah besar perubahan
senyawa kimia serta peranan bermacam-macam spesies mikrob (Ristiati et al.
2008).
Azospirillum
Azospirillum merupakan bakteri tanah penambat nitrogen nonsimbiotik.
Bakteri ini hidup bebas di dalam tanah, baik di sekitar maupun dekat dengan
perakaran. Azospirillum memiliki sifat khas yaitu sifat mikroaerofilik, pada

5

medium semi padat yang mengandung malat membentuk lapisan berwarna putih,
padat, dan berombak (pelikel). Azospirillum bersifat aerob dengan bentuk sel
vibroid, koma, atau batang lurus dengan lebar sel 0,9-1,2 mm (Anas 1989).
Potensi Azospirillum telah diketahui oleh peneliti memiliki banyak manfaat
baik dalam tanah maupun pada tanaman, sehingga banyak diaplikasikan sebagai
biofertilizer. Azospirillum memiliki kontribusi yang besar dalam meningkatkan
cadangan N untuk tanaman tebu (Urquiaga et al. 1992; Mirza et al. 2001) dan
mangrove (Bashan et al. 1998). Eckert et al. (2001) melaporkan bahwa
Azospirillum digunakan sebagai biofertilizer karena mampu menambat nitrogen
(N2) 40-80% dari total nitrogen dalam rotan, dan 30% nitrogen dalam tanaman
jagung. Jenis bakteri ini mampu memfiksasi 10-20 kg N/ha dalam setiap musim
tanam (Yasari et al. 2008). Akbari et al. (2007)`menyatakan bahwa bakteri
tersebut juga menghasilkan hormon pertumbuhan hingga 285,51 mg L-1 dari total
medium kultur, sehingga dapat meningkatkan efisiensi pemupukan. Azospirillum
selain mampu menambat nitrogen dan menghasilkan hormon pertumbuhan juga
mampu merombak bahan organik di dalam tanah. Bahan organik yang dimaksud
adalah bahan organik yang berasal dari kelompok karbohidrat, seperti selulosa,
amilosa, dan bahan organik yang mengandung sejumlah lemak dan protein
(Nurosid et al. 2008).
Azotobacter
Azotobacter adalah bakteri penambat nitrogen aerobik yang mampu
menambat nitrogen dalam jumlah yang cukup tinggi, bervariasi ±2-15 mg
nitrogen g-1 sumber karbon yang digunakan, meskipun hasil yang lebih tinggi
seringkali dilaporkan (Subba Rao 1982). Pada medium yang sesuai, Azotobacter
mampu menambat 10-20 mg nitrogen g-1 gula (Allison 1973). Waksman (1952)
juga menyatakan bahwa kemampuan ini tergantung kepada sumber energinya,
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
bakteri penambat nitrogen pada perakaran, potensial redoks dan konsentrasi
oksigen juga dapat mempengaruhi aktivitas penambatan nitrogen.
Inokulasi Azotobacter efektif dalam meningkatkan hasil panen tanaman
budidaya pada tanah yang dipupuk dengan bahan organik yang cukup. Sediaan
bakteri yang mengandung sel-sel Azotobacter yang diberi nama Azotobacterin
yang diproduksi dan digunakan di Rusia dan negara-negara Eropa Timur terbukti
menguntungkan dalam meningkatkan hasil panen tanaman budidaya seperti
gandum, barley, jagung, gula bit, wortel, kubis dan kentang sebesar 12%
dibandingkan dengan tanaman kontrol. Walaupun demikian, efisiensi penambatan
nitrogen oleh Azotobacter relatif rendah dibandingkan dengan jasad simbiotik.
Rata-rata nitrogen yang dapat diikat sebesar 1 kg ha-1 per tahun. Hal ini
disebabkan oleh adanya faktor pembatas berupa ketersediaan karbon organik
dalam tanah (Wedhastri 2002).
Selnya bervariasi dalam bentuk batang hingga bulat, polimorfik, tidak
beraturan dan terkadang membentuk rantai berbagai panjang dengan diameter 1,54 mm. Dalam kultur murni, Azotobacter diketahui pula mampu mensintesis
substansi yang secara biologis aktif dapat meningkatkan perkecambahan biji,

6

tegakan dan pertumbuhan tanaman seperti vitamin B, asam indol asetat, giberelin,
dan sitokinin. Senyawa-senyawa ini juga diketahui dapat merangsang prosesproses enzimatik pada akar dan mempercepat sintesis senyawa-senyawa yang
mengandung nitrogen organik. Efek Azotobacter dalam meningkatkan biomassa
akar disebabkan oleh kemampuan menghasilkan asam indol asetat di daerah
perakaran. Hal ini didukung bukti bahwa eksudat akar mengandung triptophan
atau senyawa serupa yang dapat digunakan oleh mikroorganisme tanah untuk
memproduksi asam indol asetat (Wedhastri 2002).
Enzim Nitrogenase
Penambatan N2 oleh bakteri penambat N seperti Azotobacter dan
Azospirillum karena adanya enzim nitrogenase. Secara biologi pengikatan
nitrogen dapat ditunjukkan dengan persamaan kimia berikut, dimana 2 mol
amonia terbentuk dari 1 mol gas nitrogen, memerlukan 16 mokekul ATP dan
suplai elektron dan proton (Wibowo 2008):
N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP
2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi
Reaksi tersebut atau proses penambatan N2 terjadi karena N2 terikat oleh enzim
nitrogenase. Energi ATP dan elektron feredoksin mereduksi protein Fe menjadi
reduktan, kemudian reduktan mereduksi protein MoFe yang kemudian mereduksi
N2 menjadi NH3 dengan hasil sampingan berupa gas H2 (Marschner, 1986).
Azotobacter dan Azospirillum memanfaatkan gas nitrogen untuk melakukan
sintesis protein bagi perkembangan selnya. Setelah sel Azotobacter ini mati, maka
sel protein ini yang melepas mineral dalam tanah. Dengan demikian maka bakteri
ini dapat menambah kandungan N ke dalam tanah yang dapat diserap oleh akar
tanaman (Nurmala dan Pramudita 2010). Andayaningsih (2000) juga
menambahkan bahwa nitrogen yang terikat pada struktur tubuh mikrob dilepas
dalam bentuk organik sebagai sekresi atau setelah mikrob tersebut mati

Sistem Budidaya Padi Sawah
Pengelolaan Tanaman Terpadu (PTT) merupakan suatu usaha untuk
meningkatkan hasil padi dan efisiensi masukan produksi dengan memperhatikan
penggunaan sumber daya alam secara bijak. Penerapan PTT didasarkan pada
empat prinsip, yaitu: (1) PTT bukan merupakan teknologi maupun paket
teknologi, tetapi merupakan suatu pendekatan agar sumber daya tanaman, lahan,
dan air dapat dikelola sebaik-baiknya, (2) PTT memanfaatkan teknologi pertanian
yang sudah dikembangkan dan diterapkan dengan memperhatikan unsur
keterkaitan sinergis antar teknologi, (3) PTT memperhatikan kesesuaian teknologi
dengan lingkungan fisik maupun sosial-ekonomi petani, (4) PTT bersifat
partisipatif yang berarti petani turut serta menguji dan memilih teknologi yang
sesuai dengan keadaan setempat dan kemampuan petani melalui proses
pembelajaran (Balitbang 2007).
PTT bukanlah teknologi tetapi merupakan suatu pendekatan inovatif dalam
usaha meningkatkan produktifitas dan efisiensi usahatani padi melalui perbaikan
sistem. Komponen teknologi dalam pendekatan PTT memiliki efek sinergistik
antar komponen dan bersifat spesifik lokasi, sehingga komponen yang dipadukan
dalam PTT harus disesuaikan dengan dinamika kondisi lingkungan. Perbaikan

7

komponen teknologi perlu terus dilakukan secara terus menerus sesuai dengan
tantangan yang dihadapi dalam menerapkan PTT dan selaras dengan dinamika
lingkungan. Budidaya padi model PTT pada prinsipnya memadukan berbagai
komponen teknologi yang saling menunjang (sinergis) guna meningkatkan
efektivitas dan efisiensi usahatani. Dalam model PTT penggunaan pupuk
disesuaikan dengan kebutuhan tanaman dan ketersediaan unsur hara di tanah
(Balitbang 2007). Komponen teknologi lainnya dari model PTT yaitu, varietas
unggul, benih bermutu, bibit muda, jumlah bibit dan sistem tanam, pengairan
berselang (Pusitbangtan 2006).

METODE PENELITIAN
Percobaan I. Isolasi dan seleksi bakteri dalam penambatan nitrogen
Tujuan : Mengisolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like, serta menyeleksi
kemampuannya dalam menambat nitrogen.
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan September 2011 sampai Maret 2012.
Isolasi dan analisis aktivitas bakteri dilakukan di Laboratorium Bioteknologi
Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian,
Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan
Alat yang digunakan yaitu timbangan analitik, autoklaf, Laminar Air Flow
(LAF), oven, dan alat-alat laboratorium. Bahan yang digunakan yaitu pupuk
hayati komersial (tiga jenis bentuk cair dan satu jenis bentuk padat) dan tanah
sawah dari Kebun Percobaan Sawah Baru sebagai sumber isolat, media yang
digunakan untuk tumbuh mikrob seperti nitrogen free mannitol (NFM) dan
nitrogen free bromthymol blue (NFB), nutrient agar (NA), nutrient broth (NB).
Komposisi media tumbuh mikrob disajikan pada Lampiran 1.

Pelaksanaan Penelitian

1.

Penelitian dilaksanakan dengan kegiatan-kegiatan sebagai berikut:
Isolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like.
Azotobacter-like dan Azospirillum-like diisolasi dari empat sampel
pupuk hayati komersial dan satu sampel tanah Sawah Baru. Metode dan
media tumbuh untuk isolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like disajikan
pada Tabel 1. Hasil isolasi dari kelima sampel diambil masing-masing 10
biakan murni isolat Azotobacter-like dan isolat Azospirillum-like.

8

Tabel 1 Metode isolasi dan media tumbuh mikrob
Jenis bakteri
Azotobacter-like
Azospirillum-like

2.

3.

Metode
cawan hitung
enrichment
culture

Medium
nitrogen free mannitol (NFM)
nitrogen free bromthymol blue
(NFB)

Seleksi kemampuan penambatan nitrogen
Pengukuran kemampuan penambatan nitrogen dilakukan dengan
pengukuran kelarutan amonium menggunakan metode destilasi dan titrasi.
Isolat diseleksi berdasarkan kemampuan penambatan nitrogen yang diukur
dengan banyaknya amonium yang dihasilkan. Sepuluh isolat Azotobacter-like
dan Azospirillum-like yang telah diseleksi kemampuannya dalam
menghasilkan amonium, kemudian diseleksi menjadi masing-masing tiga
isolat. Rancangan yang digunakan yaitu rancangan acak lengkap (RAL) satu
faktor. Faktor yang dicoba adalah jenis isolat, setiap faktor diulang tiga kali.
Data dianalisis menggunakan sidik ragam untuk mengetahui pengaruh
perlakuan dan dilanjutkan dengan uji Tukey.
Seleksi uji antagonistik
Isolat Azotobacter-like dan Azospirillum-like sebelum diaplikasikan ke
tanah diseleksi menggunakan uji antagonistik dengan menumbuhkan bersama
dalam satu cawan. Satu isolat terbaik Azotobacter-like dan Azospirillum-like
yang tidak saling antagonis digunakan sebagai bahan inokulasi percobaan
tahap II. Diagram alir kegiatan dapat ditunjukkan pada Gambar 1.
sampel (pupuk hayati dan tanah)
isolasi
10 isolat Azotobacter-like

10 isolat Azospirillum-like

seleksi kelarutan amonium
3 isolat Azotobacter-like

3 isolat Azospirillum-like

uji antagonistik
1 isolat Azotobacter-like dan 1 isolat Azospirillum-like
unggul dan tidak antagonis
peran bakteri untuk mengurangi dosis pupuk N
anorganik pada padi sawah
Gambar 1 Diagram alir kegiatan percobaan

9

Percobaaan II. Studi Bakteri Penambat Nitrogen untuk Mengurangi Dosis
Pupuk Nitrogen pada Padi Sawah
Tujuan : Mengetahui pengaruh bakteri penambat nitrogen dalam mengurangi
penggunaan pupuk nitrogen pada padi sawah.

Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan April sampai Agustus 2012. Penelitian
dilakukan di Rumah Plastik Kebun Percobaan Babakan, Sawah Baru, Institut
Pertanian Bogor. Analisis pupuk dan sifat tanah dilaksanakan di Laboratorium
Tanah, Balai Penelitian Tanah, sedangkan analisis jaringan tanaman dilaksanakan
di Laboratorium Kesuburan Tanah, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan
Alat yang digunakan yaitu chlorophyll meter (SPAD Minolta),
thermohygrometer, dan timbangan analitik. Bahan yang digunakan yaitu padi
varietas Ciherang (deskripsi disajikan pada Lampiran 2), pupuk Urea (sesuai dosis
perlakuan) dengan dosis rekomendasi 100 kg N ha-1, 50 kg SP-36 ha-1, dan 100 kg
KCl ha-1, isolat Azotobacter-like (At523), serta Azospirillum-like (Ap533).

Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian adalah rancangan
acak kelompok (Randomized Block Design) dua faktor. Faktor yang dicoba yaitu
dosis pemupukan nitrogen (N) dan jenis bakteri (B). Faktor dosis pemupukan
nitrogen (N) terdiri atas 4 taraf, yaitu 0, 50, 75, dan 100 kg N ha-1 (dosis
rekomendasi). Faktor jenis bakteri (B) terdiri atas 4 taraf, yaitu tanpa bakteri,
Azotobacter-like, Azospirillum-like, dan konsorsium (Azotobacter-like dan
Azospirillum-like). Kombinasi perlakuan dari dua faktor yang dicoba diperoleh 16
perlakuan, dengan tiga ulangan sehingga diperoleh 48 satuan percobaan. Unit
percobaan menggunakan petakan sawah yang dilapisi terpal dengan ukuran 1.25
m x 0.8 m x 0.5 m.
Model linier aditif dari rancangan perlakuan, yaitu :
Yij = μ + αi + j + k + (α )ij + εijk
dimana:
Yij
= pengamatan pada pengaruh pemupukan N ke-i dan jenis bakteri ke-j
μ
= rataan umum
αi
= pengaruh pemupukan N ke-i
=
pengaruh jenis bakteri ke-j
j
= pengaruh kelompok ke-k
k
(α )ij = pengaruh interaksi antara pemupukan N ke-i dan jenis bakteri ke-j
εijk = pengaruh galat

10

Data yang diperoleh dianalisis menggunakan sidik ragam. Apabila terdapat
keragaman nyata dilanjutkan dengan uji Duncan's Multiple Range Test (DMRT)
taraf kesalahan 5%.

Pelaksanaan Penelitian
Penelitian dilaksanakan dengan kegiatan-kegiatan sebagai berikut:
Persiapan
Tahap persiapan meliputi persiapan benih, persiapan tanah, analisis
tanah, dan analisis pupuk. Benih diperoleh dari Balai Besar Penelitian
Tanaman Padi Sukamandi, Subang, Jawa Barat. Sampel tanah diambil dari
Kebun Percobaan Sawah Baru, Darmaga, Institut Pertanian Bogor. Sampel
tanah diambil dari lima titik secara diagonal pada kedalaman 0-20 cm.
Sampel tanah dikeringanginkan dan diayak, kemudian dicampur menjadi satu
dan diaduk hingga homogen. Sampel tanah dianalisis di laboratorium untuk
mengetahui sifat tanah. Persiapan lahan dilakukan dengan memasang terpal di
petakan sawah yang ditempatkan di rumah plastik sesuai dengan rancangan
yang dibuat (Lay out penelitian disajikan pada Lampiran 3). Tanah untuk
penanaman dimasukkan ke terpal dan dilumpurkan sebanyak 3 kali.
2. Persemaian
Tahapan persemaian dimulai dengan seleksi benih. Benih diseleksi
dengan cara direndam dalam larutan 20 g garam L-1 air. Benih yang
mengapung dibuang, sedangkan benih yang baik dibilas agar tidak
mengandung larutan garam dan direndam dalam air selama 24 jam. Benih
kemudian diperam selama 24 jam dan setelah muncul calon akar disemai
(disebar) di terpal persemaian.
3. Penanaman
Bibit padi dipindah tanam saat 17 hari setelah semai (HSS) di petakan
sawah berukuran 1.25 m x 0.8 m x 0.5 m. Satu lubang tanam ditanami satu
bibit padi sawah yang kondisinya kuat, sehat, dan seragam. Agar
pertumbuhannya baik, penanaman bibit diusahakan dalam posisi tegak lurus.
Jarak tanam yang digunakan adalah sistem tanam jajar legowo 2:1 (25 cm x
50 cm x 12.5 cm). Petakan sawah untuk penanaman memiliki kedalaman
tanah 0.3 m. Lay out jarak tanam yang digunakan dalam penelitian disajikan
pada Lampiran 4.
4. Inokulasi bakteri
Inokulasi bakteri penambat nitrogen diberikan tiga kali, yaitu saat
tanam, 2 MST, dan 4 MST. Kurva standar atau kurva baku ditentukan
terlebih dahulu sebelum aplikasi bakteri menggunakan spektrofotometer.
Kurva standar digunakan dengan maksud diperoleh ketetapan agar populasi
bakteri yang diaplikasikan ke tanah sama untuk setiap aplikasi dan perlakuan.
Kurva standar untuk Azotobacter-like yaitu Y=(90.8x-0.5243)107 ml-1 dan
untuk Azospirillum-like yaitu Y=(72.567x-2.6553)107 ml-1.
5. Pemeliharaan tanaman
Pemeliharaan tanaman meliputi pemupukan, pengairan, penyiangan,
dan pengendalian hama dan penyakit. Pupuk SP-36 dan KCl diberikan pada
saat tanam, sedangkan pupuk Urea sebagai perlakuan diberikan dua kali,

1.

11

6.

yaitu setengah dosis pada umur 7 hari setelah tanam (HST), dan setengah
dosis pada umur 30 HST.
Pengairan yang digunakan adalah sistem pengairan berselang
(intermittent irrigation) yaitu pengaturan kondisi lahan dalam kondisi kering
dan tergenang secara bergantian. Bibit ditanam pada kondisi macak-macak
dan petakan sawah diairi lagi setelah 3-4 hari. Pengelolaan air selanjutnya
diatur sebagai berikut:
a. Pengairan dilakukan selang 3 hari. Tinggi genangan pada hari pertama
sekitar 3 cm, selama 2 hari berikutnya tidak ada penambahan air. Petakan
sawah diairi kembali pada hari ke-4. Pengairan ini berlangsung sampai
fase anakan maksimal.
b. Pertanaman padi digenangi terus mulai pada pembentukan malai sampai
pengisian biji.
c. Petakan sawah dikeringkan sekitar 10-15 hari sebelum panen.
Penyiangan pertama dilakukan secara manual saat tanaman berumur 2
MST. Penyiangan selanjutnya dilakukan apabila diperlukan dengan melihat
kondisi pertumbuhan gulma pada petak percobaan. Pengendalian hama dan
patogen dilakukan saat terdapat gejala serangan.
Panen
Pemanenan dilakukan sesuai umur panen. Pedoman melakukan
pemanenan dalam penelitian ini dengan cara menghitung umur tanaman
mulai fase pembungaan, yaitu 30 hari setelah berbunga merata.

Pengamatan

1.

2.

3.

4.

Peubah yang diamati dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Tinggi tanaman (cm)
Tinggi tanaman diukur seminggu sekali pada tiap tanaman sampel.
Pengukuran dilakukan sejak tanaman berumur tiga minggu setelah tanam (3
MST) sampai tanaman mulai keluar malai. Menurut Suprihatno et al. (2010)
pengukuran dilakukan dengan cara mengukur dari pangkal batang tanaman
yang berbatasan dengan tanah (permukaan tanah) sampai ujung malai
terpanjang. Jika belum keluar malai maka sampai pucuk daun tertinggi.
Jumlah anakan per rumpun
Jumlah anakan diperoleh dengan cara menghitung jumlah anakan per
rumpun pada setiap tanaman sampel. Pengukuran dilakukan setiap minggu
sejak tiga minggu setelah tanam (3 MST) sampai tanaman mulai keluar malai.
Jumlah anakan produktif per rumpun
Jumlah anakan produktif dihitung saat panen dengan cara menghitung
jumlah anakan yang menghasilkan malai pada setiap rumpun untuk semua
rumpun sampel.
Berat kering tajuk dan akar (g)
Pengamatan diilakukan setelah panen dengan cara menimbang bobot
tanaman (tajuk dan akar) yang sudah bersih dan dikeringkan menggunakan
oven selama 2x24 jam pada suhu 75 °C sampai 80 °C hingga dicapai berat
kering konstan (Sitompul dan Guritno 1995).

12

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

Panjang malai (cm)
Pengamatan dilakukan setelah panen, dengan cara mengukur malai dari
pangkal sampai ujung gabah teratas untuk semua malai dari rumpun sampel.
Jumlah gabah isi dan hampa per malai (butir)
Jumlah gabah (isi dan hampa) diperoleh dengan menghitung banyaknya
butir padi (isi dan hampa) per malai dalam satu rumpun, kemudian dihitung
rata-ratanya. Penghitungan dilakukan setelah panen.
Persentase gabah hampa per malai (%)
Persentase gabah hampa per malai diperoleh dengan menghitung
jumlah bulir padi hampa dibagi seluruh gabah dalam satu malai dikali 100%.
Bobot 1000 butir (g)
Pengamatan bobot 1000 butir diperoleh dengan menimbang 1000 butir
gabah bernas (isi) setelah panen pada kandungan air gabah 14%.
Bobot kering gabah per rumpun (%)
Bobot kering gabah per rumpun diperoleh dengan menimbang sampel
gabah dalam satu rumpun yang telah dijemur menggunakan bantuan sinar
matahari sampai kadar air 14%.
Kehijauan daun
Tingkat kehijauan daun diukur menggunakan SPAD klorofil meter saat
fase vegetatif akhir dan awal pengisian gabah (generatif). Kehijauan daun
diukur pada daun terbesar atau daun bendera (pangkal, tengah, dan ujung
daun).
Kandungan N dan serapan jaringan tanaman (gabah dan tajuk)
Kandungan N (gabah dan tajuk) dianalisis di laboratorium saat panen.
Serapan N dihitung dengan mengalikan kandungan N tanaman (gabah dan
tajuk) dengan bobot kering tanaman (gabah dan tajuk).
Populasi bakteri (cfu)
Sampel tanah diambil dari tiap perlakuan pada kedalaman tanah 0-10
cm pada saat sebelum inokulasi, 6 MST, dan saat panen untuk dihitung
jumlah populasi bakteri. Jumlah populasi bakteri (Azotobacter-like dan
Azospirillum-like) dihitung dalam satuan pembentuk koloni g-1 tanah bobot
kering mutlak yang disingkat SPK g-1 tanah BKM atau colony forming unit
(cfu) yang mencerminkan satuan mikrob yang membentuk sebuah koloni.
Bobot gabah per petak (g m-2)
Bobot gabah per petak diperoleh dengan menimbang seluruh sampel
gabah dalam satu petak yang telah dijemur menggunakan bantuan sinar
matahari.
Efektivitas agronomi relatif dan Peningkatan hasil
Efektivitas agronomi relatif dan peningkatan hasil dalam penelitian ini
dihitung berdasarkan bobot gabah per petak. Efektivitas agronomi relatif (%)
dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
EAR =
Keterangan:
EAR
: efektivitas agronomi relatif (%)
Pp
: produksi akibat pupuk dan atau bakteri yang diteliti
Pk
: produksi tanaman tanpa pupuk dan tanpa bakteri (N0B0)
Pa
: produksi akibat pupuk rekomendasi tanpa bakteri (N3B0)

13

Peningkatan hasil dihitung dengan rumus sebagai berikut:
Peningkatan hasil =
Keterangan:
a : hasil akibat perlakuan
b : kontrol (N3B0)

HASIL DAN PEMBAHASAN
PERCOBAAN I
Isolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Azotobacter-like dan Azospirillum-like diisolasi dari empat sampel pupuk
hayati komersial dan satu sampel tanah Sawah Baru. Azotobacter-like diisolasi
menggunakan metode cawan hitung pada medium spesifik, yaitu nitrogen free
mannitol (NFM). Hasil pemurnian Azotobacter-like diperoleh 10 isolat, yaitu 6
isolat berasal dari pupuk hayati dan 4 isolat berasal dari tanah.
Azospirillum-like diisolasi menggunakan metode enrichment pada media
nitrogen free bromthymol blue (NFB). Media NFB adalah media semi padat bebas
nitrogen dengan asam malat sebagai sumber karbon, karena Azospirillum-like
tumbuh baik pada garam-garam asam organik seperti asam malat, asam suksinat,
asam laktat atau piruvat. Pertumbuhan diawali oleh terbentuknya pelikel atau
semacam “cincin” yang samar-samar, beberapa mm atau beberapa cm di bawah
permukaan media. Pelikel ini merupakan batas antara difusi oksigen ke dalam
media dengan respirasi mikroorganisme, sehingga tidak ada kelebihan oksigen di
dalam media. Warna biru yang terbentuk pada media menunjukkan terjadinya
proses alkalinisasi akibat oksidasi malat (Krieg dan Dobereiner 1986). Sampel
yang membentuk pelikel kemudian dipindahkan ke media baru untuk selanjutnya
dimurnikan. Hasil pemurnian juga diperoleh 10 isolat Azospirillum-like, yaitu 6
isolat berasal dari pupuk hayati dan 4 isolat berasal dari tanah. Isolat-isolat yang
diperoleh disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil isolasi Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Sumber
Pupuk hayati 1
Pupuk hayati 2
Pupuk hayati 3
Pupuk hayati 4
Tanah sawah
baru

Azotobacter-like
Isolat
Jumlah
At113, At114,
5
At123, At124, At134
At414
At513, At514,
At523, At524
Total

1
4
10

Azospirillum-like
Isolat
Jumlah
Ap134, Ap135
2
Ap313, Ap333,
Ap334
Ap414
Ap514, Ap515,
Ap533, Ap534

3
1
4
10

14

Seleksi kemampuan penambatan N2 Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Isolat Azotobacter-like dan Azospirillum-like hasil pemurnian yang masingmasing berjumlah 10 isolat, selanjutnya dilakukan seleksi kemampuan
penambatan N2 menggunakan pengukuran kelarutan amonium berdasarkan
metode destilasi dan titrasi. Kemampuan setiap isolat diukur berdasarkan
banyaknya amonium yang dihasilkan. Hasil pengukuran kelarutan amonium
setiap isolat disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Kandungan amonium dari isolat Azotobacter-like dan Azospirillum-like
Isolat
Kontrol
At113
At114
At123
At124
At134
At414
At513
At514
At523
At524
BNJ

Azotobacter-like
Kandungan amonium (ppm)
0.90 ± 0.00
3.00 ± 1.04
3.60 ± 1.80
3.00 ± 1.04
1.80 ± 0.00
3.00 ± 1.04
2.40 ± 1.04
2.40 ± 1.04
1.80 ± 0.00
3.00 ± 1.04
3.00 ± 2.08
3.30

Isolat
Kontrol
Ap134
Ap135
Ap313
Ap333
Ap334
Ap414
Ap514
Ap515
Ap533
Ap534
BNJ

Azospirillum-like
Kandungan amonium (ppm)
0.90 ± 0.00
3.00 ± 1.04
3.60 ± 1.80
3.60 ± 0.00
4.20 ± 1.04
4.20 ± 2.08
2.40 ± 1.04
4.20 ± 2.08
4.20 ± 2.08
4.80 ± 1.04
3.60 ± 0.00
3.99

Keterangan: angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada
uji BNJ taraf kesalahan 5%, angka di belakang tanda (±) menunjukkan standar
deviasi

Tabel 3 menunjukkan bahwa kandungan amonium yang dihasilkan oleh
Azotobacter-like dan Azospirillum-like tidak berbeda nyata, sehingga dipilih
masing-masing 3 isolat berdasarkan kemampuannya dalam menghasilkan
amonium yang tertinggi, mewakili setiap sampel, dan memi