The Effectiveness of Methylobacterium spp Isolate to Increase Production of Soybean (Glycine max L)
EFEKTIVITAS ISOLAT Methylobacterium spp UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI
(Glycine max L.)
TAUFIQ HIDAYAT RS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis berjudul Efektivitas isolat
Methylobacterium spp untuk meningkatkan produksi tanaman kedelai (Glycine
max L.) 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2014
Taufiq Hidayat RS
NIM A251110061
RINGKASAN
TAUFIQ HIDAYAT RS. Efektivitas Isolat Methylobacterium spp untuk
Meningkatkan Produksi Tanaman Kedelai (Glycine max L.). Dibimbing oleh ENY
WIDAJATI dan ABDUL QADIR.
Methylobacterium spp merupakan salah satu jenis mikroba yang dapat
memproduksi fitohormon yang berpotensi menstimulasi perkecambahan benih
dan pertumbuhan untuk meningkatkan produksi tanaman. Tujuan penelitian
adalah mengetahui pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis
pemupukan N, P, K yang efektif terhadap peningkatan produksi kedelai di lapang
produksi.
Penelitian terdiri atas dua percobaan yaitu (1) Pengaruh teknik aplikasi
Methylobacterium spp dan dosis pupuk terhadap pertumbuhan dan produksi
kedelai, (2) Efektivitas teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap produksi
kedelai di lapangan. Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah Balai
Besar Bioteknologi dan Genetika Tanaman Bogor, Laboratorium Ilmu dan
Teknologi Benih IPB, Kebun Percobaan Leuwikopo Fakultas Pertanian IPB dan
lahan pertanian petani di Kabupaten Serang, Banten pada bulan Juli 2012 sampai
Maret 2013.
Percobaan 1 menggunakan rancangan petak terpisah. Petak utama adalah
teknik aplikasi Methylobacterium spp (isolat TD-TPB3 dan TD-J7) yang terdiri
dari empat taraf : tanpa aplikasi Methylobacterium spp, perendaman benih dan
penyemprotan Methylobacterium spp pada 15 dan 30 HST, perendaman benih dan
penyemprotan Methylobacterium spp pada 15 HST, dan perendaman benih
dengan Methylobacterium spp. Anak petak adalah dosis pemupukan N, P dan K
yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 25, 50, 75 dan 100 % dosis rekomendasi
(rekomendasi pemupukan kedelai : 50 kg N ha-1, 100 kg P2O5 ha-1 dan 100 kg
K2O ha-1).
Percobaan 2 menggunakan rancangan acak kelompok lengkap. Percobaan
ini membandingkan aplikasi Methylobacterium spp dalam budidaya tanaman
dengan teknologi budidaya yang biasa digunakan oleh petani. Aplikasi
Methylobacterium spp yang digunakan adalah hasil terbaik percobaan 1 yaitu
direndam benih dan disemprot pada 15 HST dan pemupukan 75%. Teknologi
petani tanpa Methylobacterium spp dengan pemupukan 100% dosis rekomendasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi Methylobacterium spp
direndam dan disemprot pada 15 HST dan 15+30 HST memberikan respon
terhadap umur berbunga, jumlah bunga, bobot kering tajuk, jumlah polong bernas,
polong hampa, jumlah biji, bobot biji dan produksi total yang sama dan nyata
lebih tinggi dibandingkan tanpa aplikasi isolat. Pemupukan 50, 75 dan 100 % dari
dosis rekomendasi memberikan respon yang sama pada tolok ukur tinggi tanaman
56 HST, jumlah cabang dan bobot biji dan nyata lebih tinggi dibandingkan tanpa
aplikasi. Teknologi Methylobacterium spp dengan perlakuan direndam dan
disemprot pada 15 HST dan dosis pemupukan 75% dari dosis rekomendasi secara
nyata meningkatkan produksi tanaman kedelai dan meningkatkan vigor benih
lebih tinggi dibandingkan dengan teknologi petani.
Kata Kunci : bakteri, dosis pemupukan N P K, teknologi budidaya
SUMMARY
TAUFIQ HIDAYAT. The Effectiveness of Methylobacterium spp Isolate to
Increase Production of Soybean (Glycine max L.). Supervised by ENY
WIDAJATI dan ABDUL QADIR.
Methylobacterium spp is one of bacteria that produces phytohormon which
have potency to stimulate seed germination and plant growth to increase plant
production. The aim of the research was to evaluate effectiveness of
Methylobacterium spp and rates of fertilizer to increase soybean yield in field
production.
The research consisted of two experiments : (1) The effect of
Methylobacterium spp application technique and rates of fertilizers on the soybean
growth and production, (2) Effectiveness of Methylobacterium spp application
technique to soybean yield in field production. The experiments were conducted
in July 2012 to March 2013.
The first experiment used Split Plot Design. The main plot was
Methylobacterium spp application technique consisted of
without
Methylobacterium spp, seed soaking and spraying Methylobacterium spp at 15
and 30 days after planting (DAP), seed soaking and spraying Methylobacterium
spp at 15 DAP and soaking seeds with Methylobacterium spp. The subplot was
the rates of fertilizer N, P and K consisted of 0, 25, 50, 75 and 100%
recommended rate of fertilizer (Rate of recommendation : 50 kg N ha-1, 100 kg
P2O5 ha-1 dan 100 kg K2O ha-1).
The second experiment used randomize complete block design. The
experiment used two cultivation technologies are Methylobacterium spp and
farmers. Methylobacterium spp cultivation technology used the best result of the
experiment 1, seed soaking and spraying Methylobacterium spp at 15 DAP and
75% recommended rate of fertilizer. The farmers technology used 100%
recommended rate of fertilizer.
The results showed that seed soaking and spraying Methylobacterium spp
at 15 DAP and 15+30 DAP significantly increased the age and total of flowering,
total of pod , total of seed and weight of seed than without isolate application. The
rate of fertilizer 50, 75 and 100% gives the same response at height of plant 56
DAP, total branches per plant and weight of seed per plant but significantly
increase than without application. The seed soaking and spraying
Methylobacterium spp technology and rate of fertilizer 75% significantly
increased total production and seed vigour of soybean compared with the farmers
technology.
Keywords : bacteria, cultivation technology, rates of fertilizer N, P and K
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
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
5
EFEKTIVITAS ISOLAT Methylobacterium spp UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI
(Glycine max L.)
TAUFIQ HIDAYAT RS
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
Penguji pada Ujian Tesis : Prof Dr Ir Munif Ghulamahdi, MS
7
Judul Tesis : Efektivitas Isolat Methylobacterium spp untuk Meningkatkan
Produksi Tanaman Kedelai (Glycine max L.).
Nama
: Taufiq Hidayat RS
NIM
: A251110061
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir Eny Widajati, MS
Dr Ir Abdul Qadir, MSi
Ketua
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu dan Teknologi Benih
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 3 Februari 2014
Tanggal Lulus : 14 April 2014
8
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini. Judul
penelitian yang dipilih adalah Efektivitas Isolat Methylobacterium spp untuk
Meningkatkan Produksi Tanaman Kedelai (Glycine max L). Tesis ini merupakan
salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Magister Sains di Program Studi Ilmu
dan Teknologi Benih, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Besarnya manfaat tanaman kedelai diiringi dengan tingginya kebutuhan
kedelai nasional di Indonesia belum diimbangi oleh produksi kedelai yang relatif
stabil setiap tahun. Untuk mewujudkan swasembada kedelai, perlu dilakukan
peningkatan produksi melalui upaya meningkatkan luas areal pertanaman dan
penerapan teknologi budidaya yang dapat meningkatkan produktivitas kedelai.
Penggunaan dosis pemupukan yang tepat serta teknik aplikasi Methylobacterium
spp yang efektif diharapkan juga dapat meningkatkan vigor benih dan produksi
tanaman kedelai lebih optimal.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr Ir Eny Widajati, MS dan
Dr Ir Abdul Qadir, MSi sebagai komisi pembimbing atas segala curahan waktu
dan tenaganya dalam memberikan bimbingan, arahan, saran dan nasehat mulai
dari penyusunan rencana penelitian hingga penyelesaian penulisan tesis ini.
Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Prof Dr Ir Munif Ghulamahdi,
MS selaku penguji luar komisi dan Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc sebagai Ketua
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih yang telah memberikan saran dan
motivasi dalam penyelesaian penulisan tesis ini.
Penulis juga menyampaikan terima kasih atas pembiayaan penelitian dalam
tesis ini melalui program Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan
Perguruan Tinggi (KKP3T) Tahun Anggaran 2012 yang diketuai oleh Dr Ir Eny
Widajati, MS. Penulis menyampaikan terimakasih kepada Bakrie Center
Foundation atas beasiswa yang telah diberikan. Ungkapan terima kasih penulis
sampaikan kepada ayah, ibu, seluruh keluarga, teman-teman ITB 2011, FORSCAAGH dan RUMANA SULSEL atas bantuan dan dukungan yang diberikan.
Somoga tulisan dan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi dunia pertanian
dan pihak lain yang membutuhkannya.
Bogor, April 2014
Taufiq Hidayat RS
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
1
1
2
2 TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Kedelai
Methylobacterium spp
Pemupukan
4
4
4
5
3 PENINGKATAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI MELALUI
APLIKASI ISOLAT METHYLOBACTERIUM SPP DAN DOSIS
PEMUPUKAN
6
Abstract
6
Abstrak
6
Pendahuluan
7
Metode
8
Hasil dan Pembahasan
11
Kesimpulan
19
4 EFEKTIVITAS TEKNIK APLIKASI ISOLAT METHYLOBACTERIUM
SPP TERHADAP HASIL KEDELAI PADA LAPANG PRODUKSI
Abstract
Abstrak
Pendahuluan
Metode
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
19
19
20
20
21
23
28
5 PEMBAHASAN UMUM
28
6 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
34
34
34
DAFTAR PUSTAKA
35
LAMPIRAN
39
RIWAYAT HIDUP
44
10
DAFTAR TABEL
1 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh aplikasi Methylobacterium spp dan
dosis pupuk terhadap peubah vegetatif dan generatif tanaman kedelai
2 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap daya tumbuh
dan kecepatan tumbuh tanaman kedelai varietas Kaba
3 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis pemupukan
terhadap tinggi tanaman 56 HST tanaman kedelai varietas Kaba
4 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap jumlah bunga
dan hari berbunga tanaman kedelai varietas Kaba
5 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis pemupukan
terhadap jumlah cabang tanaman kedelai varietas Kaba
6 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap bobot kering
tajuk dan bobot kering akar tanaman kedelai varietas Kaba
7 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap polong
bernas, polong hampa dan jumlah biji tanaman kedelai varietas Kaba
8 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp bobot biji per tanaman
tanaman kedelai varietas Kaba
9 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap produksi total
tanaman kedelai varietas Kaba
10 Rekapitulasi hasil sidik ragam pengaruh perlakuan teknologi aplikasi
Methylobacterium spp dan teknologi petani pada peubah vegetatif,
generatif dan viabilitas tanaman kedelai
11 Pengaruh teknologi budidaya terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun
tanaman kedelai varietas Anjasmoro
12 Pengaruh teknologi budidaya terhadap jumlah cabang, bobot kering
tajuk, jumlah polong bernas, jumlah polong hampa dan bobot kering
tajuk tanaman kedelai varietas Anjasmoro
13 Pengaruh teknologi budidaya terhadap jumlah biji, bobot biji per
tanaman dan produksi total tanaman kedelai varietas Anjasmoro
14 Pengaruh teknologi budidaya terhadap daya berkecambah, indeks vigor
dan kecepatan tumbuh tanaman kedelai varietas Anjasmoro
11
12
13
14
15
16
16
17
18
24
24
25
26
27
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Alir Pelaksanaan Penelitian
Isolat Methylobacterium spp diinkubasi menggunakan aerator
Pengadaan dan penyaluran benih secara formal
Arus benih kedelai mengikuti Jabalsim
3
9
33
34
11
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
Deskripsi varietas kedelai Kaba
Hasil Analisis Tanah dan Pupuk
Data Iklim Kecamatan Darmaga Bogor
Deskripsi varietas kedelai Anjasmoro
Data Iklim Kabupaten Serang Banten
39
40
41
42
43
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kedelai (Glycine max L.) merupakan tanaman pangan penting di Indonesia
setelah padi dan jagung. Biji kedelai mengandung protein yang cukup tinggi dan
bervariasi (34-48%) tergantung varietasnya (Kusbiantoro 1993). Kedelai berperan
sebagai sumber protein nabati yang penting untuk meningkatkan gizi masyarakat
karena selain baik untuk kesehatan, kedelai relatif murah dibandingkan sumber
protein hewani. Tingginya permintaan kedelai yang terus meningkat dari tahun ke
tahun belum mampu dipenuhi oleh produksi dalam negeri sehingga impor kedelai
meningkat untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
Kebutuhan kedelai nasional diperkirakan mencapai 2.2 juta ton (Suswono
2010) dan hanya terpenuhi sebanyak sekitar 40% (Siregar 2010). Produksi hasil
kedelai mengalami penurunan sekitar 9.66%. Produksi kedelai pada tahun 2009
sebanyak 974.415 ton turun menjadi 907.301 ton dan 819.466 ton pada tahun
2010-2011 (BPS 2011). Rendahnya produksi nasional yang disebabkan oleh
rendahnya rata-rata produktivitas kedelai ditingkat petani yang hanya mencapai
1.3 ton ha-1 menyebabkan Indonesia mengimpor kedelai hingga 2.08 juta ton
untuk memenuhi kebutuhan kedelai nasional yang mencapai 2.9 juta ton selama
tahun 2011. Indonesia saat ini masih bergantung pada impor untuk pemenuhan
kebutuhan kedelai dalam negeri.
Program swasembada kedelai perlu diwujudkan dengan peningkatan
produksi melalui upaya peningkatan luas areal pertanaman dan penerapan
teknologi budidaya. Ketersediaan unsur hara menjadi hal penting dalam sistem
teknologi budidaya sebagai upaya ekstensifikasi sehingga perlu penggunaan
pupuk dan dosis yang tepat untuk mencapai produksi optimal. Benih bermutu juga
menjadi bagian penting dalam hal intensifikasi kedelai dan salah satu faktor yang
menentukan keberhasilan dalam teknis budidaya kedelai.
Penerapan teknologi budidaya untuk meningkatkan pertumbuhan dan
produksi kedelai dapat dilakukan dengan memperhatikan faktor pemupukan
(organik, anorganik, dan biofertilizer seperti rhizobium) maupun penggunaan
kapur (kalsit atau dolomit). Pemupukan nitrogen berpengaruh terhadap
pembentukan bintil akar dan fiksasi nitrogen oleh bintil akar. Pertumbuhan serta
peningkatan produksi tanaman kedelai akan lebih baik bila diimbangi dengan
pemupukan dengan pupuk organik dan anorganik pada pH tanah sekitar 6.0 dan
6.8 (Scott dan Aldrich 1970). Pemberian dan penempatan pupuk membutuhkan
ketelitian dan ketepatan untuk mencapai hasil yang optimal dengan jumlah pupuk
yang efisien (Moenandir 2004).
Upaya lain dalam meningkatkan produksi tanaman kedelai dapat dilakukan
dengan menggunakan benih yang bermutu. Benih tersebut diberi perlakuan
menggunakan mikroba yang dapat melindungi tanaman selama fase pertumbuhan
dan produksinya (Copeland dan Mc Donald 2001). Aplikasi mikroba atau bakteri
Methylobacterium spp diharapkan dapat menstimulasi perkecambahan dan
pertumbuhan tanaman karena mampu memproduksi fitohormon dengan
menggunakan metanol yang diemisikan pada stomata tanaman. Kemampuan
Methylobacterium spp memanfaatkan gugus metil dan tumbuh pada senyawa
2
multi karbon seperti suksinat, piruvat atau glioksilat sehingga bakteri tersebut
termasuk kelompok bakteri fakultatif metilotrof. Bakteri Methylobacterium dapat
menjadi green technology yang ramah lingkungan dan tidak mengganggu
keseimbangan alam.
Bakteri Methylobacterium spp disebut juga Pink Pigmented Facultative
Methylotroph (PPFM) merupakan mikrobiota normal pada hampir semua
tanaman, lumut dan paku-pakuan. Menurut Lidstrom dan Chistoserdova (2002)
PPFM dapat ditemukan sebagian besar di tanah, pada permukaan daun dan di
bagian lain tumbuhan. Bakteri ini dapat menstimulasi perkecambahan benih dan
pertumbuhan tanaman dengan memproduksi fitohormon dengan menggunakan
metanol yang diemisikan melalui stomata tanaman. Pada kondisi yang kurang
ideal, benih mampu berkecambah normal bila diinokulasi atau diimbibisi dengan
suspensi kultur bakteri PPFM sehingga dapat memicu viabilitas benih.
Penelitian mengenai aplikasi teknologi budidaya yang tepat guna dengan
memperhatikan dosis pemupukan dan teknik aplikasi Methylobacterium spp yang
efektif meningkatkan vigor benih dan produksi tanaman kedelai perlu dilakukan
(Bagan alir penelitian ditunjukkan pada Gambar 1). Hasil penelitian Kurniati
(2009) menunjukkan bahwa aplikasi perendaman benih viabilitas sedang dengan
isolat Methylobacterium spp TD-L2 dan TD-TPB3 sangat nyata meningkatkan
keserempakan tumbuh bibit padi sebesar 65.83% dan 58.84%. Wibowo (2011)
menyatakan bahwa perlakuan perendaman benih padi sawah dengan campuran
isolat TD-J10 dan TD-TPB3 merupakan perlakuan yang menghasilkan jumlah
daun terbanyak pada 6 MST (30 helai) dan pada 7 MST (36 helai). Penelitian
Safariyah (2009) menunjukkan bahwa isolat TD-J7 perlakuan semprot dan
kombinasi rendam dan semprot menunjukkan persentase gabah padi bernas per
malai masing-masing 33.17% dan 30.75%, sedangkan bobot gabah padi bernas
per rumpun tidak meningkat, masing-masing 2.38 g dan 2.32 g. Aplikasi isolat
Methylobacterium spp baik strain TD-J7, TD-TPB3 dan kombinasi strain TDJ7+TD-TPB3 dapat meningkatkan indeks vigor dan kecepatan tumbuh benih
cabai besar (Capsicum annuum L.) (Goni 2010). Teknik aplikasi
Methylobacterium spp isolat TD-TPB3 pada varietas Kaba, dengan cara
perendaman yang dilanjutkan dengan penyemprotan pada daun umur 10 HST +
20 HST memberikan peningkatan pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai
(Danial 2011).
Tujuan Penelitian
1.
2.
Mengetahui pengaruh teknik aplikasi isolat Methylobacterium spp dan dosis
pemupukan N, P, K yang efektif terhadap peningkatan produksi kedelai.
Mengetahui efektivitas teknik aplikasi isolat Methylobacterium spp di lapang
produksi.
3
Aplikasi Methylobacterium spp
dan Dosis Pemupukan N, P, K
Evaluasi pertumbuhan dan produksi
Teknik aplikasi Isolat
Methylobacterium dan
dosis pupuk terbaik
Teknologi Methylobacterium spp
dan Teknologi Budidaya Petani
Evaluasi Hasil Produksi dan
Vigor Benih
Teknologi Budidaya Efisien dan
Terbaik
Gambar 1 Bagan alir penelitian
4
2 TINJAUAN PUSTAKA
Pengembangan Tanaman Kedelai
Tanaman kedelai berbentuk perdu dengan tinggi berkisar 20-100 cm.
Tanaman ini dapat tumbuh baik pada daerah dataran rendah dengan ketinggian 11000 mdpl dengan suhu sekitar 22oC – 27oC, kelembaban udara rendah rata-rata
(RH 60-75%) selama pematangan polong hingga panen dengan penyinaran
matahari 12 jam atau minimum 10 jam tiap hari (Sumarno dan Manshuri 2007).
Pertumbuhan optimal kedelai dapat dicapai pada tanah yang mengandung cukup
unsur hara makro maupun mikro, struktur tanah gembur dan pH tanah 5.8 – 7.0
serta kelembaban tanah 60-80% kapasistas lapang (Rukmana dan Yuniarsih
1996).
Kebutuhan air tanaman kedelai dengan umur panen 80 - 90 hari berkisar
antara 360 - 405 mm, setara dengan curah hujan 120 - 135 mm per bulan
(Sumarno dan Manshuri 2007). Banyaknya curah hujan sangat mempengaruhi
aktivitas bakteri tanah dalam menyediakan nitrogen. Aktivitas bakteri dalam tanah
dipengaruhi oleh kondisi suhu dalam tanah sekitar 35oC - 39oC dengan
kelembaban tanah sekitar 60-70% (Andrianto dan Indarto 2004).
Penggunaan pupuk anorganik dapat diimbangi dengan pemberian pupuk
organik (mikroba) untuk meningkatkan produksi dan keberlanjutan sistem
produksi. Penggunaan pupuk mikroba pada budidaya kedelai dapat meningkatkan
kesuburan tanah dan meningkatkan efisiensi pemupukan serta mengurangi
pencemaran lingkungan (Saraswati 2007). Mikroba (effective microorganism)
berperan penting dalam mendukung terlaksananya pertanian ramah lingkungan.
Semakin tinggi populasi mikroba tanah semakin tinggi aktivitas biokimia dalam
tanah dan semakin tinggi indeks kualitas tanah (Saraswati dan Sumarno 2008).
Manfaat mikroba dalam usaha pertanian belum dipahami sepenuhnya.
Pemanfaatan mikroba dapat meningkatkan ketersediaan unsur hara tanaman
dalam tanah. Mikroba juga dapat merombak bahan organik dan mineralisasi unsur
organik. Mikroba berperan untuk memacu pertumbuhan tanaman dengan
membentuk enzim dan melindungi akar dari mikroba patogenik dan sebagai agen
hayati pengendali hama dan penyakit tanaman (Saraswati et al. 2004).
Methylobacterium spp
Bakteri Pink Pigmented Facultative Methylotroph (PPFM) adalah bakteri
metilotrof dari kelompok Methylobacterium yang umumnya ditemukan pada
permukaan daun. Bakteri filosfer PPFM berinteraksi dengan tanaman dan
memanfaatkan substrat senyawa karbon tunggal (C1) seperti methanol (CH3OH)
dan metilamina (CH3NH2) sebagai sumber karbonnya. PPFM bersifat fakultatif,
artinya tidak mutlak hidup pada satu kondisi tertentu. PPFM dapat tumbuh pada
media minimal dengan penambahan methanol atau metilamina dan menunjukkan
koloni berwarna merah muda (pink) (Green 1992).
5
Methylobacterium spp diduga dapat menghasilkan pyrroloquinolinequinon
(PQQ), yang memiliki karakteristik sebagai vitamin B12 dan antioksidan. PQQ
efektif dalam melindungi mitokondria dari kerusakan akibat stress-oksidatif, yang
dapat menginduksi peroksida lemak, pembentuk protein karbonil, dan
menonaktifkan fungsi mitokondria (He et al. 2003).
Hasil penelitian Goni (2010) menunjukkan bahwa teknik aplikasi
Methylobacterium spp isolat TD-J7, TD-TPB3 dan kombinasi TD-J7 + TD-TPB3
dapat meningkatkan indeks vigor dan kecepatan tumbuh benih cabai besar.
Aplikasi penyemprotan isolat TD-TPB3 pada benih dengan tingkat viabilitas awal
62% dapat meningkatkan jumlah daun dan persentase bibit berbunga yaitu sebesar
2.1 helai daun dan 15.2%. Pada benih dengan viabilitas awal 90% dapat
meningkatkan jumlah daun, persentase bibit berbunga, tinggi bibit dan bobot
kering bibit masing-masing sebesar 4.4 helai daun, 30.8%, 5.1 cm dan 0.140 g.
Hasil penelitian Azizah (2011) pada tanaman cabai menunjukkan bahwa
aplikasi Methylobacterium spp dengan perendaman benih dan penyemprotan
setiap satu bulan secara nyata meningkatkan jumlah bunga pada 14 dan 17 MST,
bobot buah pada 18, 19, 20, 21 dan 23 MST serta meningkatkan total jumlah
bunga dan total bobot buah cabai dari 102.26 gram meningkat menjadi 309.67
gram pada pemupukan satu dosis rekomendasi (15 g Urea, 27 g SP-18, dan 12 g
KCl per 5 kg media).
Teknik aplikasi Methylobacterium spp isolat TD-TPB3 pada varietas Kaba,
dengan cara perendaman yang dilanjutkan dengan penyemprotan pada daun umur
10 HST + 20 HST memberikan peningkatan pertumbuhan dan produksi tanaman
kedelai, pada peubah tinggi tanaman 35 HST, bobot kering tajuk, bobot kering
akar, jumlah polong, polong isi, bobot 100 butir dan produksi (Danial 2011).
Pemupukan
Sumber utama unsur hara nitrogen sebenarnya cukup banyak terdapat di
atmosfer yaitu lebih kurang 79.2% dalam bentuk N2 bebas. Unsur N baru dapat
digunakan oleh tanaman setelah mengalami perubahan menjadi bentuk yang
terikat. Hasibuan (2008) menyatakan bahwa bahan pembuatan pupuk N adalah
nitrogen dalam bentuk amoniak (NH3). Hara nitrogen tidak hanya diperoleh dari
tanah secara langsung tetapi juga dapat diperoleh melalui proses simbiosis antara
tanaman dengan bakteri tertentu. Bakteri Rhizobium sp mampu mengikat nitrogen
bebas dari udara sehingga menyebabkan terbentuknya bintil-bintil akar pada
tanaman kedelai.
Pupuk urea merupakan pupuk buatan senyawa organik dari CO(NH2)2 dan
berbentuk butiran bulat kecil yang mengandung kadar N sekitar 45% - 46%. Urea
larut sempurna dalam air dan tidak mengasamkan tanah. Pupuk urea mampu
meningkatkan hasil fotosintesis dan mempercepat pertumbuhan tanaman. Unsur
lain yang dibutuhkan tanaman selain nitrogen adalah fosfor. Tanaman menyerap
unsur pospor dalam bentuk senyawa pospat H2PO4-. Salah satu pupuk yang
mengandung unsur pospor adalah SP-36 yang mengandung 36% P2O5 (Lukiwati
et al. 2000). Unsur makro yang juga dibutuhkan tanaman dalam proses
fisiologinya adalah kalium. Salah satu jenis pupuk kalium yang dikenal saat ini
adalah kalium klorida (KCl) dengan kadar 60% K2O dan khlor.
6
3 PENINGKATAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI
MELALUI APLIKASI ISOLAT METHYLOBACTERIUM SPP
DAN DOSIS PEMUPUKAN
Increase of soybean production with Methylobacterium spp isolate applicaton
and rates of fertilizers
Abstract
The aim of the experiment was to know effect of Methylobacterium spp
application technique and rates of fertilizers on the soybean growth and
production. The experiment were conducted from August to November 2012 in
Leuwikopo experiment station. The experiment was arranged in split plot design.
The main plot was Methylobacteriumsp spp application technique consisted of
without Methylobacterium spp, seed soaking and spraying Methylobacterium spp
at 15 and 30 days after planting (DAP), seed soaking and spraying
Methylobacterium spp at 15 DAP and soaking seeds with Methylobacterium spp.
The subplot was the rates of fertilizer N, P and K consisted of 0, 25, 50, 75 and
100 % recommended rate of fertilizer (Rate of recommendation : 50 kg N ha-1,
100 kg P2O5 ha-1 dan 100 kg K2O ha-1). The results showed that seed soaking and
spraying Methylobacterium spp at 15 + 30 DAP and seed soaking and spraying
Methylobacterium spp at 15 DAP gives the same response and significantly
increased the age and numbers of flowering, dry weight of plant, numbers of pod,
numbers of seed, weight of seed per plant and total production than without
isolate application. The rate of fertilizer 50, 75 and 100 % gives the same
response at height of plant 56 DAP, branch of numbers and weight of seed per
plant but significantly than without application.
Keywords : isolate spraying, rates of fertilizer, seed soaking
Abstrak
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh teknik aplikasi
Methylobacterium spp dan dosis pemupukan N, P, K yang efektif terhadap
peningkatan produksi kedelai. Percobaan dilaksanakan pada bulan Agustus
sampai November 2012 di kebun percobaan Leuwikopo IPB. Percobaan ini
menggunakan rancangan petak terpisah. Petak utama adalah teknik aplikasi
Methylobacterium spp yang terdiri atas empat taraf yaitu tanpa aplikasi
Methylobacterium spp, perendaman benih dan penyemprotan Methylobacterium
spp pada 15 dan 30 HST, perendaman benih dan penyemprotan Methylobacterium
spp pada 15 HST, dan perendaman benih dengan Methylobacterium spp. Anak
petak adalah dosis pemupukan N, P dan K yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 25,
50, 75 dan 100 % dosis rekomendasi (rekomendasi pemupukan kedelai : 50 kg N
ha-1, 100 kg P2O5 ha-1 dan 100 kg K2O ha -1). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
7
aplikasi Methylobacterium spp direndam dan disemprot pada 15 dan 30 HST dan
aplikasi Methylobacterium spp direndam dan disemprot pada 15 HST
memberikan respon terhadap umur berbunga, jumlah bunga, bobot kering tajuk,
jumlah polong bernas, polong hampa, jumlah biji, bobot biji per tanaman dan
produksi total tanaman yang sama dan nyata lebih tinggi dibandingkan tanpa
aplikasi isolat. Dosis pemupukan 50%, 75% dan 100% memberikan pengaruh
yang tidak berbeda nyata pada peubah tinggi tanaman 56 HST, jumlah cabang dan
bobot biji per tanaman tetapi lebih tinggi dibandingkan dosis pemupukan 0%.
Kata kunci : dosis pemupukan, penyemprotan isolat, perendaman benih
PENDAHULUAN
Salah satu jenis bakteri yang dapat diaplikasikan dalam pengembangan
usahatani kedelai adalah Methylobacterium spp. Bakteri ini merupakan genus
Methylobacterium dan termasuk kelompok bakteri tanah aerob, bersifat gram
negatif, berbentuk batang, dan memiliki pigmen merah muda, serta dapat hidup
secara fakultatif di lingkungan metilotropik sehingga Methylobacterium sp
dikenal sebagai bakteri pink pigmented facultative methylotropic (PPFM)
(Gallego et al. 2005).
Hasil penelitian Holland (1997) menunjukkan bahwa bakteri PPFM
memberikan efek pada pertumbuhan tanaman kedelai. Pengujian pada kecambah
kedelai, melalui perlakuan inokulasi PPFM pada biji yang dipanaskan, dapat
mengembalikan laju perkecambahan dan pertumbuhan akar ke level normal.
PPFM berperan dalam perkecambahan biji kering. Pada kondisi yang kurang
ideal, biji mampu berkecambah normal bila biji diinokulasi atau diimbibisi
dengan suspensi kultur bakteri PPFM. Keberadaan bakteri PPFM tersebut dapat
memicu viabilitas benih.
Penggunaan mikroba khususnya Methylobacterium spp berperan penting
bagi budidaya kedelai untuk meningkatkan efisiensi pemupukan N. Penggunaan
mikroba sebagai pupuk organik sangat penting untuk meningkatkan efisiensi
pemupukan N (Saraswati 2007). Abdoulaye et al. (2001) menyatakan bahwa
beberapa strain Methylobacterium spp dapat mengefisienkan fiksasi nitrogen
(enzim nitrogenase) dengan membentuk bintil dan bersimbiosis dengan tanaman
kacang-kacangan.
Bakteri Methylobacterium spp telah banyak dilaporkan berperan dalam
meningkatkan daya berkecambah benih beberapa tanaman seperti pada padi (Lee
et al. 2006), kacang tanah (Madhaiyan et al. 2006) dan kedelai (Meenakshi dan
Savalgi 2009). Koenig et al. (2002) menyatakan bahwa banyak strain bakteri
Methylobacterium spp dapat menghasilkan sitokinin dan trans-zeatin yang
disekresikan pada media kultur yang dapat menstimulasi perkecambahan kedelai.
Aplikasi Methylobacterium spp dapat mengurangi penggunaan pupuk
anorganik karena Methylobacterium spp diketahui dapat menghasilkan zat
pengatur tumbuh auksin, sitokinin dan giberelin juga enzim nitrogenase yang
digunakan dalam fiksasi nitrogen. Efek pemacu pertumbuhan dari
Methylobacterium oryzae CBMB20 lebih signifikan pada perlakuan pemupukan
8
yang lebih rendah. Pertumbuhan tanaman tanaman cabai yang diberi perlakuan
Methylobacterium oryzae CBMB20 dan penyemprotan methanol dengan
konsentrasi 1% tidak berbeda nyata antara perlakuan pemupukan 100% dan 300%
(Chauhan et al. 2010). Hasil penelitian Azizah (2011) menyatakan bahwa aplikasi
Methylobacterium spp dengan pemupukan setengah dosis (7.5 g Urea, 13 g SP18, dan 6 g KCl per 5 kg media) tidak menunjukkan beda nyata dengan aplikasi
satu dosis rekomendasi pemupukan (15 g Urea, 27 g SP-18, dan 12 g KCl per 5 kg
media) pada tanaman cabai.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya dan potensi Methylobacterium spp
yang dapat menghasilkan fitohormon dan mengifisienkan pemupukan, maka
dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh aplikasi isolat Methylobacterium
spp dan dosis pemupukan N, P dan K terhadap pertumuhan dan produksi tanaman
kedelai.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus sampai November 2012.
Penelitian dilaksanakan di kebun percobaan Leuwikopo. Perbanyakan isolat dan
analisis tanah dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah Balai Besar Biogen
Bogor. Pengujian viabilitas benih dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi
Benih Departemen Agronomi dan Hortikultura, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah benih kedelai varietas Kaba dengan DB =
96% yang berasal dari Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Umbi-umbian
(Lampiran 1), isolat Methylobacterium spp campuran TD-J7 dan TD-TPB3, media
amonium mineral salt (AMS), methanol, alkohol, pupuk N, P dan K. Alat-alat
yang digunakan adalah gelas kimia, erlenmeyer, autoclave, shaker, hand-sprayer,
laminar air flow, eco germinator tipe IPB 72-1, neraca analitik.
Metode
Penelitian dilaksanakan di kebun percobaan Leuwikopo yang bertujuan
untuk mengetahui pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis
pupuk N, P, K yang efektif terhadap peningkatan hasil tanaman kedelai. Penelitian
menggunakan Rancangan Petak Terpisah (Split plot Design). Petak utama adalah
teknik aplikasi Methylobacterium spp (isolat TD-TPB3 dan TD-J7) yang terdiri
atas empat taraf yaitu tanpa aplikasi Methylobacterium spp, aplikasi
Methylobacterium spp direndam + disemprot 15 + 30 HST, aplikasi
Methylobacterium spp direndam + disemprot 15 HST dan aplikasi
Methylobacterium spp rendam. Anak petak adalah dosis pemupukan N, P dan K
yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 25, 50, 75 dan 100% dari dosis rekomendasi
(rekomendasi pemupukan kedelai : 50 kg N/ha, 100 kg P2O5 dan 100 kg K2O).
9
Penelitian terdiri dari 20 kombinasi perlakuan dan setiap perlakuan diulang
sebanyak 3 kali sehingga diperoleh 60 satuan percobaan. Data percobaan dianalisis
dengan menggunakan analisis ragam (uji F). Hasil uji F yang berbeda nyata diuji
lanjut dengan menggunakan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf 5%.
Model linear aditif yang digunakan sebagai dasar analisis adalah sebagai
berikut :
Yijk = μ + αi + δik + βj + (αβ)ij + εijk
Keterangan :
= Pengaruh perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium spp ke-i,
Yijk
perlakuan dosis pemupukan ke-j, dan ulangan ke-k.
μ
= Nilai tengah umum
αi
= Pengaruh perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium spp ke-i
= Pengaruh galat percobaan pada perlakuan teknik aplikasi
δik
Methylobacterium spp ke-i
= Pengaruh perlakuan dosis pemupukan ke-j
βj
(αβ)ij = Pengaruh interaksi perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium spp ke-i
dan ulangan ke-k
= Pengaruh galat percobaan perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium
εijk
spp ke-i, dosis pemupukan ke-j dan ulangan ke-k.
Tahap awal percobaan adalah memperbanyak isolat Methylobacterium spp.
Isolat yang digunakan merupakan gabungan TD-J7 dan TD-TPB3. Kegiatan
perbanyakan diawali dengan pembuatan media cair Amonium Mineral Salt
(AMS). Media AMS sebanyak 1 liter dicampur dengan 10 liter aquades dan
ditambahkan 25 μl trace element sambil diaduk dengan menggunakan stirer
hingga semua bahan tercampur. Media cair tersebut kemudian dituangkan ke
dalam galon dan disterilisasi dalam autoclave selama 45 menit dengan tekanan 1
atm pada suhu 121oC. Media tersebut ditambahkan metanol 1% yang dimodifikasi
secara aseptik sebanyak 100 ml. Isolat Methylobacterium spp diinokulasikan ke
dalam media sebanyak 1000 ml. Proses inkubasi dilakukan selama 7 hari pada
suhu kamar dengan menggunakan aerator (Gambar 2). Suspensi isolat dapat
digunakan untuk perlakuan perendaman benih dan penyemprotan tanaman
kedelai. Populasi bakteri Methylobacterium spp yang digunakan adalah isolat TDJ7 sebanyak 2.6x107 cfu ml-1 dan TD-TPB3 sebanyak 4.82x107 cfu ml-1.
Gambar 2 Isolat Methylobacterium spp diinkubasi menggunakan aerator
10
Penanaman dilaksanakan di kebun percobaan Leuwikopo menggunakan luas
lahan ± 600 m2. Tanah dan pupuk dianalisis untuk mengetahui kondisi kesuburan
dan sifat fisik tanah serta kandungan pupuk yang digunakan (Lampiran 2). Petak
penanaman dibuat dengan ukuran 2 m x 2 m. Jarak antar petak adalah 1 m.
Penggemburan tanah dilakukan dengan mencangkul tanah sedalam 20 cm.
Tanaman oyong ditanam di pinggir petakan sebagai tanaman penghalang (barrier)
antar petak.
Perendaman benih kedelai dilakukan sesuai perlakuan menggunakan isolat
Methylobacterium spp dilakukan selama 2 jam. Isolat Methylobacterium spp (TDJ7 + TD-TPB3) yang diperlukan sebanyak 50 ml untuk merendam 150 butir benih
ukuran biji sedang (Danial 2011). Kebutuhan isolat yang dibutuhkan dalam
perlakuan perendaman yakni sekitar 800 ml isolat untuk 2400 biji kedelai.
Penanaman dilakukan pada tanggal 31 Agustus 2012 dengan jarak tanam
40cm x 15cm. Lubang tanam dibuat memakai tugal dengan kedalaman 2 cm.
Benih ditanam 1 butir tiap lubang. Perlakuan pemupukan sesuai dosis perlakuan
pemupukan dilakukan bersamaan pada saat penanaman. Pupuk yang digunakan
juga perlu dianalisis untuk mengetahui kadar hara N, P, dan K dan kualitas pupuk.
Melakukan penyulaman terhadap bibit tanaman yang mati dan memiliki kualitas
yang kurang baik dan dilakukan 1 minggu setelah tanam (MST).
Perlakuan penyemprotan pada daun saat tanaman berumur 15 HST dan 30
HST. Aplikasi dilakukan pada pagi hari jam 07.00-09.00. Volume penyemprotan
pada daun dan penyiraman pada tanah umur 15 HST dan 30 HST masing-masing
120 ml dan 200 ml untuk 30 tanaman. Kebutuhan isolat yang digunakan untuk
perlakuan penyemprotan adalah sekitar 7 liter.
Panen kedelai dilakukan dengan memperhatikan umur kedelai yaitu sekitar
80-95 hari. Ciri-ciri tanaman yang siap panen yaitu sebagian besar daun sudah
menguning, buah mulai berubah warna dari hijau menjadi kuning kecoklatan dan
retak-retak, atau polong sudah kelihatan tua dan batang berwarna kuning agak
coklat.
Pengamatan daya tumbuh dan kecepatan tumbuh benih di lapangan
dilakukan hingga 7 HST. Peubah pertumbuhan dan produksi tanaman yang
diamati pada 10 tanaman contoh meliputi tinggi tanaman (14, 28 dan 56 HST),
umur berbunga, jumlah bunga, bobot kering tajuk dan akar (35 HST), jumlah
cabang, jumlah polong bernas, jumlah polong hampa, jumlah dan bobot biji per
tanaman serta produksi total. Pengumpulan data iklim dilakukan mulai saat tanam
hingga panen (Lampiran 3).
Rumus yang digunakan untuk menghitung persentase daya tumbuh :
DT =
∑ KN I + ∑ KN II
X 100%
∑ benih yang ditanam
Keterangan :
DT
: Daya tumbuh
∑ KN I
: Jumlah kecambah normal pada pengamatan pertama
∑ KN II
: Jumlah kecambah normal pada pengamatan kedua
11
Rumus yang digunakan untuk menghitung persentase kecepatan tumbuh :
KC =
d
Keterangan :
KCT : Kecepatan tumbuh
t
: Kurun waktu perkecambahan (etmal)
d
: Tambahan persentase kecambah normal setiap etmal (1 etmal = 24 jam)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Rekapitulasi hasil sidik ragam pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium
spp dan dosis pemupukan terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai
tertera pada Tabel 1.
Tabel 1 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh aplikasi spp dan dosis pupuk terhadap
pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai
Peubah
Daya tumbuh (%)
Kecepatan tumbuh (%/etmal)
Tinggi tanaman 14 HST (cm)
Tinggi tanaman 28 HST (cm)
Tinggi tanaman 56 HST (cm)
Umur berbunga (hari)
Jumlah bunga
Jumlah cabang
Bobot kering tajuk (g)
Bobot kering akar (g)
Jumlah polong bernas
Jumlah polong hampa
Jumlah biji (butir)
Bobot biji per tanaman (g)
Produksi total (g)
Methylobacterium Dosis pupuk
(M)
(P)
tn
0.1587
0.9810 tn
0.0016 *
0.4034 tn
0.0591 tn
0.7867 tn
tn
0.1075
0.7948 tn
0.0008*
0.6602 tn
MENINGKATKAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI
(Glycine max L.)
TAUFIQ HIDAYAT RS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis berjudul Efektivitas isolat
Methylobacterium spp untuk meningkatkan produksi tanaman kedelai (Glycine
max L.) 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, April 2014
Taufiq Hidayat RS
NIM A251110061
RINGKASAN
TAUFIQ HIDAYAT RS. Efektivitas Isolat Methylobacterium spp untuk
Meningkatkan Produksi Tanaman Kedelai (Glycine max L.). Dibimbing oleh ENY
WIDAJATI dan ABDUL QADIR.
Methylobacterium spp merupakan salah satu jenis mikroba yang dapat
memproduksi fitohormon yang berpotensi menstimulasi perkecambahan benih
dan pertumbuhan untuk meningkatkan produksi tanaman. Tujuan penelitian
adalah mengetahui pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis
pemupukan N, P, K yang efektif terhadap peningkatan produksi kedelai di lapang
produksi.
Penelitian terdiri atas dua percobaan yaitu (1) Pengaruh teknik aplikasi
Methylobacterium spp dan dosis pupuk terhadap pertumbuhan dan produksi
kedelai, (2) Efektivitas teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap produksi
kedelai di lapangan. Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah Balai
Besar Bioteknologi dan Genetika Tanaman Bogor, Laboratorium Ilmu dan
Teknologi Benih IPB, Kebun Percobaan Leuwikopo Fakultas Pertanian IPB dan
lahan pertanian petani di Kabupaten Serang, Banten pada bulan Juli 2012 sampai
Maret 2013.
Percobaan 1 menggunakan rancangan petak terpisah. Petak utama adalah
teknik aplikasi Methylobacterium spp (isolat TD-TPB3 dan TD-J7) yang terdiri
dari empat taraf : tanpa aplikasi Methylobacterium spp, perendaman benih dan
penyemprotan Methylobacterium spp pada 15 dan 30 HST, perendaman benih dan
penyemprotan Methylobacterium spp pada 15 HST, dan perendaman benih
dengan Methylobacterium spp. Anak petak adalah dosis pemupukan N, P dan K
yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 25, 50, 75 dan 100 % dosis rekomendasi
(rekomendasi pemupukan kedelai : 50 kg N ha-1, 100 kg P2O5 ha-1 dan 100 kg
K2O ha-1).
Percobaan 2 menggunakan rancangan acak kelompok lengkap. Percobaan
ini membandingkan aplikasi Methylobacterium spp dalam budidaya tanaman
dengan teknologi budidaya yang biasa digunakan oleh petani. Aplikasi
Methylobacterium spp yang digunakan adalah hasil terbaik percobaan 1 yaitu
direndam benih dan disemprot pada 15 HST dan pemupukan 75%. Teknologi
petani tanpa Methylobacterium spp dengan pemupukan 100% dosis rekomendasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi Methylobacterium spp
direndam dan disemprot pada 15 HST dan 15+30 HST memberikan respon
terhadap umur berbunga, jumlah bunga, bobot kering tajuk, jumlah polong bernas,
polong hampa, jumlah biji, bobot biji dan produksi total yang sama dan nyata
lebih tinggi dibandingkan tanpa aplikasi isolat. Pemupukan 50, 75 dan 100 % dari
dosis rekomendasi memberikan respon yang sama pada tolok ukur tinggi tanaman
56 HST, jumlah cabang dan bobot biji dan nyata lebih tinggi dibandingkan tanpa
aplikasi. Teknologi Methylobacterium spp dengan perlakuan direndam dan
disemprot pada 15 HST dan dosis pemupukan 75% dari dosis rekomendasi secara
nyata meningkatkan produksi tanaman kedelai dan meningkatkan vigor benih
lebih tinggi dibandingkan dengan teknologi petani.
Kata Kunci : bakteri, dosis pemupukan N P K, teknologi budidaya
SUMMARY
TAUFIQ HIDAYAT. The Effectiveness of Methylobacterium spp Isolate to
Increase Production of Soybean (Glycine max L.). Supervised by ENY
WIDAJATI dan ABDUL QADIR.
Methylobacterium spp is one of bacteria that produces phytohormon which
have potency to stimulate seed germination and plant growth to increase plant
production. The aim of the research was to evaluate effectiveness of
Methylobacterium spp and rates of fertilizer to increase soybean yield in field
production.
The research consisted of two experiments : (1) The effect of
Methylobacterium spp application technique and rates of fertilizers on the soybean
growth and production, (2) Effectiveness of Methylobacterium spp application
technique to soybean yield in field production. The experiments were conducted
in July 2012 to March 2013.
The first experiment used Split Plot Design. The main plot was
Methylobacterium spp application technique consisted of
without
Methylobacterium spp, seed soaking and spraying Methylobacterium spp at 15
and 30 days after planting (DAP), seed soaking and spraying Methylobacterium
spp at 15 DAP and soaking seeds with Methylobacterium spp. The subplot was
the rates of fertilizer N, P and K consisted of 0, 25, 50, 75 and 100%
recommended rate of fertilizer (Rate of recommendation : 50 kg N ha-1, 100 kg
P2O5 ha-1 dan 100 kg K2O ha-1).
The second experiment used randomize complete block design. The
experiment used two cultivation technologies are Methylobacterium spp and
farmers. Methylobacterium spp cultivation technology used the best result of the
experiment 1, seed soaking and spraying Methylobacterium spp at 15 DAP and
75% recommended rate of fertilizer. The farmers technology used 100%
recommended rate of fertilizer.
The results showed that seed soaking and spraying Methylobacterium spp
at 15 DAP and 15+30 DAP significantly increased the age and total of flowering,
total of pod , total of seed and weight of seed than without isolate application. The
rate of fertilizer 50, 75 and 100% gives the same response at height of plant 56
DAP, total branches per plant and weight of seed per plant but significantly
increase than without application. The seed soaking and spraying
Methylobacterium spp technology and rate of fertilizer 75% significantly
increased total production and seed vigour of soybean compared with the farmers
technology.
Keywords : bacteria, cultivation technology, rates of fertilizer N, P and K
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
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
5
EFEKTIVITAS ISOLAT Methylobacterium spp UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI
(Glycine max L.)
TAUFIQ HIDAYAT RS
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
Penguji pada Ujian Tesis : Prof Dr Ir Munif Ghulamahdi, MS
7
Judul Tesis : Efektivitas Isolat Methylobacterium spp untuk Meningkatkan
Produksi Tanaman Kedelai (Glycine max L.).
Nama
: Taufiq Hidayat RS
NIM
: A251110061
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir Eny Widajati, MS
Dr Ir Abdul Qadir, MSi
Ketua
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Ilmu dan Teknologi Benih
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 3 Februari 2014
Tanggal Lulus : 14 April 2014
8
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini. Judul
penelitian yang dipilih adalah Efektivitas Isolat Methylobacterium spp untuk
Meningkatkan Produksi Tanaman Kedelai (Glycine max L). Tesis ini merupakan
salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Magister Sains di Program Studi Ilmu
dan Teknologi Benih, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Besarnya manfaat tanaman kedelai diiringi dengan tingginya kebutuhan
kedelai nasional di Indonesia belum diimbangi oleh produksi kedelai yang relatif
stabil setiap tahun. Untuk mewujudkan swasembada kedelai, perlu dilakukan
peningkatan produksi melalui upaya meningkatkan luas areal pertanaman dan
penerapan teknologi budidaya yang dapat meningkatkan produktivitas kedelai.
Penggunaan dosis pemupukan yang tepat serta teknik aplikasi Methylobacterium
spp yang efektif diharapkan juga dapat meningkatkan vigor benih dan produksi
tanaman kedelai lebih optimal.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr Ir Eny Widajati, MS dan
Dr Ir Abdul Qadir, MSi sebagai komisi pembimbing atas segala curahan waktu
dan tenaganya dalam memberikan bimbingan, arahan, saran dan nasehat mulai
dari penyusunan rencana penelitian hingga penyelesaian penulisan tesis ini.
Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Prof Dr Ir Munif Ghulamahdi,
MS selaku penguji luar komisi dan Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc sebagai Ketua
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih yang telah memberikan saran dan
motivasi dalam penyelesaian penulisan tesis ini.
Penulis juga menyampaikan terima kasih atas pembiayaan penelitian dalam
tesis ini melalui program Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan
Perguruan Tinggi (KKP3T) Tahun Anggaran 2012 yang diketuai oleh Dr Ir Eny
Widajati, MS. Penulis menyampaikan terimakasih kepada Bakrie Center
Foundation atas beasiswa yang telah diberikan. Ungkapan terima kasih penulis
sampaikan kepada ayah, ibu, seluruh keluarga, teman-teman ITB 2011, FORSCAAGH dan RUMANA SULSEL atas bantuan dan dukungan yang diberikan.
Somoga tulisan dan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi dunia pertanian
dan pihak lain yang membutuhkannya.
Bogor, April 2014
Taufiq Hidayat RS
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
1
1
2
2 TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Kedelai
Methylobacterium spp
Pemupukan
4
4
4
5
3 PENINGKATAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI MELALUI
APLIKASI ISOLAT METHYLOBACTERIUM SPP DAN DOSIS
PEMUPUKAN
6
Abstract
6
Abstrak
6
Pendahuluan
7
Metode
8
Hasil dan Pembahasan
11
Kesimpulan
19
4 EFEKTIVITAS TEKNIK APLIKASI ISOLAT METHYLOBACTERIUM
SPP TERHADAP HASIL KEDELAI PADA LAPANG PRODUKSI
Abstract
Abstrak
Pendahuluan
Metode
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
19
19
20
20
21
23
28
5 PEMBAHASAN UMUM
28
6 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
34
34
34
DAFTAR PUSTAKA
35
LAMPIRAN
39
RIWAYAT HIDUP
44
10
DAFTAR TABEL
1 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh aplikasi Methylobacterium spp dan
dosis pupuk terhadap peubah vegetatif dan generatif tanaman kedelai
2 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap daya tumbuh
dan kecepatan tumbuh tanaman kedelai varietas Kaba
3 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis pemupukan
terhadap tinggi tanaman 56 HST tanaman kedelai varietas Kaba
4 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap jumlah bunga
dan hari berbunga tanaman kedelai varietas Kaba
5 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis pemupukan
terhadap jumlah cabang tanaman kedelai varietas Kaba
6 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap bobot kering
tajuk dan bobot kering akar tanaman kedelai varietas Kaba
7 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap polong
bernas, polong hampa dan jumlah biji tanaman kedelai varietas Kaba
8 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp bobot biji per tanaman
tanaman kedelai varietas Kaba
9 Pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp terhadap produksi total
tanaman kedelai varietas Kaba
10 Rekapitulasi hasil sidik ragam pengaruh perlakuan teknologi aplikasi
Methylobacterium spp dan teknologi petani pada peubah vegetatif,
generatif dan viabilitas tanaman kedelai
11 Pengaruh teknologi budidaya terhadap tinggi tanaman dan jumlah daun
tanaman kedelai varietas Anjasmoro
12 Pengaruh teknologi budidaya terhadap jumlah cabang, bobot kering
tajuk, jumlah polong bernas, jumlah polong hampa dan bobot kering
tajuk tanaman kedelai varietas Anjasmoro
13 Pengaruh teknologi budidaya terhadap jumlah biji, bobot biji per
tanaman dan produksi total tanaman kedelai varietas Anjasmoro
14 Pengaruh teknologi budidaya terhadap daya berkecambah, indeks vigor
dan kecepatan tumbuh tanaman kedelai varietas Anjasmoro
11
12
13
14
15
16
16
17
18
24
24
25
26
27
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Alir Pelaksanaan Penelitian
Isolat Methylobacterium spp diinkubasi menggunakan aerator
Pengadaan dan penyaluran benih secara formal
Arus benih kedelai mengikuti Jabalsim
3
9
33
34
11
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
Deskripsi varietas kedelai Kaba
Hasil Analisis Tanah dan Pupuk
Data Iklim Kecamatan Darmaga Bogor
Deskripsi varietas kedelai Anjasmoro
Data Iklim Kabupaten Serang Banten
39
40
41
42
43
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kedelai (Glycine max L.) merupakan tanaman pangan penting di Indonesia
setelah padi dan jagung. Biji kedelai mengandung protein yang cukup tinggi dan
bervariasi (34-48%) tergantung varietasnya (Kusbiantoro 1993). Kedelai berperan
sebagai sumber protein nabati yang penting untuk meningkatkan gizi masyarakat
karena selain baik untuk kesehatan, kedelai relatif murah dibandingkan sumber
protein hewani. Tingginya permintaan kedelai yang terus meningkat dari tahun ke
tahun belum mampu dipenuhi oleh produksi dalam negeri sehingga impor kedelai
meningkat untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
Kebutuhan kedelai nasional diperkirakan mencapai 2.2 juta ton (Suswono
2010) dan hanya terpenuhi sebanyak sekitar 40% (Siregar 2010). Produksi hasil
kedelai mengalami penurunan sekitar 9.66%. Produksi kedelai pada tahun 2009
sebanyak 974.415 ton turun menjadi 907.301 ton dan 819.466 ton pada tahun
2010-2011 (BPS 2011). Rendahnya produksi nasional yang disebabkan oleh
rendahnya rata-rata produktivitas kedelai ditingkat petani yang hanya mencapai
1.3 ton ha-1 menyebabkan Indonesia mengimpor kedelai hingga 2.08 juta ton
untuk memenuhi kebutuhan kedelai nasional yang mencapai 2.9 juta ton selama
tahun 2011. Indonesia saat ini masih bergantung pada impor untuk pemenuhan
kebutuhan kedelai dalam negeri.
Program swasembada kedelai perlu diwujudkan dengan peningkatan
produksi melalui upaya peningkatan luas areal pertanaman dan penerapan
teknologi budidaya. Ketersediaan unsur hara menjadi hal penting dalam sistem
teknologi budidaya sebagai upaya ekstensifikasi sehingga perlu penggunaan
pupuk dan dosis yang tepat untuk mencapai produksi optimal. Benih bermutu juga
menjadi bagian penting dalam hal intensifikasi kedelai dan salah satu faktor yang
menentukan keberhasilan dalam teknis budidaya kedelai.
Penerapan teknologi budidaya untuk meningkatkan pertumbuhan dan
produksi kedelai dapat dilakukan dengan memperhatikan faktor pemupukan
(organik, anorganik, dan biofertilizer seperti rhizobium) maupun penggunaan
kapur (kalsit atau dolomit). Pemupukan nitrogen berpengaruh terhadap
pembentukan bintil akar dan fiksasi nitrogen oleh bintil akar. Pertumbuhan serta
peningkatan produksi tanaman kedelai akan lebih baik bila diimbangi dengan
pemupukan dengan pupuk organik dan anorganik pada pH tanah sekitar 6.0 dan
6.8 (Scott dan Aldrich 1970). Pemberian dan penempatan pupuk membutuhkan
ketelitian dan ketepatan untuk mencapai hasil yang optimal dengan jumlah pupuk
yang efisien (Moenandir 2004).
Upaya lain dalam meningkatkan produksi tanaman kedelai dapat dilakukan
dengan menggunakan benih yang bermutu. Benih tersebut diberi perlakuan
menggunakan mikroba yang dapat melindungi tanaman selama fase pertumbuhan
dan produksinya (Copeland dan Mc Donald 2001). Aplikasi mikroba atau bakteri
Methylobacterium spp diharapkan dapat menstimulasi perkecambahan dan
pertumbuhan tanaman karena mampu memproduksi fitohormon dengan
menggunakan metanol yang diemisikan pada stomata tanaman. Kemampuan
Methylobacterium spp memanfaatkan gugus metil dan tumbuh pada senyawa
2
multi karbon seperti suksinat, piruvat atau glioksilat sehingga bakteri tersebut
termasuk kelompok bakteri fakultatif metilotrof. Bakteri Methylobacterium dapat
menjadi green technology yang ramah lingkungan dan tidak mengganggu
keseimbangan alam.
Bakteri Methylobacterium spp disebut juga Pink Pigmented Facultative
Methylotroph (PPFM) merupakan mikrobiota normal pada hampir semua
tanaman, lumut dan paku-pakuan. Menurut Lidstrom dan Chistoserdova (2002)
PPFM dapat ditemukan sebagian besar di tanah, pada permukaan daun dan di
bagian lain tumbuhan. Bakteri ini dapat menstimulasi perkecambahan benih dan
pertumbuhan tanaman dengan memproduksi fitohormon dengan menggunakan
metanol yang diemisikan melalui stomata tanaman. Pada kondisi yang kurang
ideal, benih mampu berkecambah normal bila diinokulasi atau diimbibisi dengan
suspensi kultur bakteri PPFM sehingga dapat memicu viabilitas benih.
Penelitian mengenai aplikasi teknologi budidaya yang tepat guna dengan
memperhatikan dosis pemupukan dan teknik aplikasi Methylobacterium spp yang
efektif meningkatkan vigor benih dan produksi tanaman kedelai perlu dilakukan
(Bagan alir penelitian ditunjukkan pada Gambar 1). Hasil penelitian Kurniati
(2009) menunjukkan bahwa aplikasi perendaman benih viabilitas sedang dengan
isolat Methylobacterium spp TD-L2 dan TD-TPB3 sangat nyata meningkatkan
keserempakan tumbuh bibit padi sebesar 65.83% dan 58.84%. Wibowo (2011)
menyatakan bahwa perlakuan perendaman benih padi sawah dengan campuran
isolat TD-J10 dan TD-TPB3 merupakan perlakuan yang menghasilkan jumlah
daun terbanyak pada 6 MST (30 helai) dan pada 7 MST (36 helai). Penelitian
Safariyah (2009) menunjukkan bahwa isolat TD-J7 perlakuan semprot dan
kombinasi rendam dan semprot menunjukkan persentase gabah padi bernas per
malai masing-masing 33.17% dan 30.75%, sedangkan bobot gabah padi bernas
per rumpun tidak meningkat, masing-masing 2.38 g dan 2.32 g. Aplikasi isolat
Methylobacterium spp baik strain TD-J7, TD-TPB3 dan kombinasi strain TDJ7+TD-TPB3 dapat meningkatkan indeks vigor dan kecepatan tumbuh benih
cabai besar (Capsicum annuum L.) (Goni 2010). Teknik aplikasi
Methylobacterium spp isolat TD-TPB3 pada varietas Kaba, dengan cara
perendaman yang dilanjutkan dengan penyemprotan pada daun umur 10 HST +
20 HST memberikan peningkatan pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai
(Danial 2011).
Tujuan Penelitian
1.
2.
Mengetahui pengaruh teknik aplikasi isolat Methylobacterium spp dan dosis
pemupukan N, P, K yang efektif terhadap peningkatan produksi kedelai.
Mengetahui efektivitas teknik aplikasi isolat Methylobacterium spp di lapang
produksi.
3
Aplikasi Methylobacterium spp
dan Dosis Pemupukan N, P, K
Evaluasi pertumbuhan dan produksi
Teknik aplikasi Isolat
Methylobacterium dan
dosis pupuk terbaik
Teknologi Methylobacterium spp
dan Teknologi Budidaya Petani
Evaluasi Hasil Produksi dan
Vigor Benih
Teknologi Budidaya Efisien dan
Terbaik
Gambar 1 Bagan alir penelitian
4
2 TINJAUAN PUSTAKA
Pengembangan Tanaman Kedelai
Tanaman kedelai berbentuk perdu dengan tinggi berkisar 20-100 cm.
Tanaman ini dapat tumbuh baik pada daerah dataran rendah dengan ketinggian 11000 mdpl dengan suhu sekitar 22oC – 27oC, kelembaban udara rendah rata-rata
(RH 60-75%) selama pematangan polong hingga panen dengan penyinaran
matahari 12 jam atau minimum 10 jam tiap hari (Sumarno dan Manshuri 2007).
Pertumbuhan optimal kedelai dapat dicapai pada tanah yang mengandung cukup
unsur hara makro maupun mikro, struktur tanah gembur dan pH tanah 5.8 – 7.0
serta kelembaban tanah 60-80% kapasistas lapang (Rukmana dan Yuniarsih
1996).
Kebutuhan air tanaman kedelai dengan umur panen 80 - 90 hari berkisar
antara 360 - 405 mm, setara dengan curah hujan 120 - 135 mm per bulan
(Sumarno dan Manshuri 2007). Banyaknya curah hujan sangat mempengaruhi
aktivitas bakteri tanah dalam menyediakan nitrogen. Aktivitas bakteri dalam tanah
dipengaruhi oleh kondisi suhu dalam tanah sekitar 35oC - 39oC dengan
kelembaban tanah sekitar 60-70% (Andrianto dan Indarto 2004).
Penggunaan pupuk anorganik dapat diimbangi dengan pemberian pupuk
organik (mikroba) untuk meningkatkan produksi dan keberlanjutan sistem
produksi. Penggunaan pupuk mikroba pada budidaya kedelai dapat meningkatkan
kesuburan tanah dan meningkatkan efisiensi pemupukan serta mengurangi
pencemaran lingkungan (Saraswati 2007). Mikroba (effective microorganism)
berperan penting dalam mendukung terlaksananya pertanian ramah lingkungan.
Semakin tinggi populasi mikroba tanah semakin tinggi aktivitas biokimia dalam
tanah dan semakin tinggi indeks kualitas tanah (Saraswati dan Sumarno 2008).
Manfaat mikroba dalam usaha pertanian belum dipahami sepenuhnya.
Pemanfaatan mikroba dapat meningkatkan ketersediaan unsur hara tanaman
dalam tanah. Mikroba juga dapat merombak bahan organik dan mineralisasi unsur
organik. Mikroba berperan untuk memacu pertumbuhan tanaman dengan
membentuk enzim dan melindungi akar dari mikroba patogenik dan sebagai agen
hayati pengendali hama dan penyakit tanaman (Saraswati et al. 2004).
Methylobacterium spp
Bakteri Pink Pigmented Facultative Methylotroph (PPFM) adalah bakteri
metilotrof dari kelompok Methylobacterium yang umumnya ditemukan pada
permukaan daun. Bakteri filosfer PPFM berinteraksi dengan tanaman dan
memanfaatkan substrat senyawa karbon tunggal (C1) seperti methanol (CH3OH)
dan metilamina (CH3NH2) sebagai sumber karbonnya. PPFM bersifat fakultatif,
artinya tidak mutlak hidup pada satu kondisi tertentu. PPFM dapat tumbuh pada
media minimal dengan penambahan methanol atau metilamina dan menunjukkan
koloni berwarna merah muda (pink) (Green 1992).
5
Methylobacterium spp diduga dapat menghasilkan pyrroloquinolinequinon
(PQQ), yang memiliki karakteristik sebagai vitamin B12 dan antioksidan. PQQ
efektif dalam melindungi mitokondria dari kerusakan akibat stress-oksidatif, yang
dapat menginduksi peroksida lemak, pembentuk protein karbonil, dan
menonaktifkan fungsi mitokondria (He et al. 2003).
Hasil penelitian Goni (2010) menunjukkan bahwa teknik aplikasi
Methylobacterium spp isolat TD-J7, TD-TPB3 dan kombinasi TD-J7 + TD-TPB3
dapat meningkatkan indeks vigor dan kecepatan tumbuh benih cabai besar.
Aplikasi penyemprotan isolat TD-TPB3 pada benih dengan tingkat viabilitas awal
62% dapat meningkatkan jumlah daun dan persentase bibit berbunga yaitu sebesar
2.1 helai daun dan 15.2%. Pada benih dengan viabilitas awal 90% dapat
meningkatkan jumlah daun, persentase bibit berbunga, tinggi bibit dan bobot
kering bibit masing-masing sebesar 4.4 helai daun, 30.8%, 5.1 cm dan 0.140 g.
Hasil penelitian Azizah (2011) pada tanaman cabai menunjukkan bahwa
aplikasi Methylobacterium spp dengan perendaman benih dan penyemprotan
setiap satu bulan secara nyata meningkatkan jumlah bunga pada 14 dan 17 MST,
bobot buah pada 18, 19, 20, 21 dan 23 MST serta meningkatkan total jumlah
bunga dan total bobot buah cabai dari 102.26 gram meningkat menjadi 309.67
gram pada pemupukan satu dosis rekomendasi (15 g Urea, 27 g SP-18, dan 12 g
KCl per 5 kg media).
Teknik aplikasi Methylobacterium spp isolat TD-TPB3 pada varietas Kaba,
dengan cara perendaman yang dilanjutkan dengan penyemprotan pada daun umur
10 HST + 20 HST memberikan peningkatan pertumbuhan dan produksi tanaman
kedelai, pada peubah tinggi tanaman 35 HST, bobot kering tajuk, bobot kering
akar, jumlah polong, polong isi, bobot 100 butir dan produksi (Danial 2011).
Pemupukan
Sumber utama unsur hara nitrogen sebenarnya cukup banyak terdapat di
atmosfer yaitu lebih kurang 79.2% dalam bentuk N2 bebas. Unsur N baru dapat
digunakan oleh tanaman setelah mengalami perubahan menjadi bentuk yang
terikat. Hasibuan (2008) menyatakan bahwa bahan pembuatan pupuk N adalah
nitrogen dalam bentuk amoniak (NH3). Hara nitrogen tidak hanya diperoleh dari
tanah secara langsung tetapi juga dapat diperoleh melalui proses simbiosis antara
tanaman dengan bakteri tertentu. Bakteri Rhizobium sp mampu mengikat nitrogen
bebas dari udara sehingga menyebabkan terbentuknya bintil-bintil akar pada
tanaman kedelai.
Pupuk urea merupakan pupuk buatan senyawa organik dari CO(NH2)2 dan
berbentuk butiran bulat kecil yang mengandung kadar N sekitar 45% - 46%. Urea
larut sempurna dalam air dan tidak mengasamkan tanah. Pupuk urea mampu
meningkatkan hasil fotosintesis dan mempercepat pertumbuhan tanaman. Unsur
lain yang dibutuhkan tanaman selain nitrogen adalah fosfor. Tanaman menyerap
unsur pospor dalam bentuk senyawa pospat H2PO4-. Salah satu pupuk yang
mengandung unsur pospor adalah SP-36 yang mengandung 36% P2O5 (Lukiwati
et al. 2000). Unsur makro yang juga dibutuhkan tanaman dalam proses
fisiologinya adalah kalium. Salah satu jenis pupuk kalium yang dikenal saat ini
adalah kalium klorida (KCl) dengan kadar 60% K2O dan khlor.
6
3 PENINGKATAN PRODUKSI TANAMAN KEDELAI
MELALUI APLIKASI ISOLAT METHYLOBACTERIUM SPP
DAN DOSIS PEMUPUKAN
Increase of soybean production with Methylobacterium spp isolate applicaton
and rates of fertilizers
Abstract
The aim of the experiment was to know effect of Methylobacterium spp
application technique and rates of fertilizers on the soybean growth and
production. The experiment were conducted from August to November 2012 in
Leuwikopo experiment station. The experiment was arranged in split plot design.
The main plot was Methylobacteriumsp spp application technique consisted of
without Methylobacterium spp, seed soaking and spraying Methylobacterium spp
at 15 and 30 days after planting (DAP), seed soaking and spraying
Methylobacterium spp at 15 DAP and soaking seeds with Methylobacterium spp.
The subplot was the rates of fertilizer N, P and K consisted of 0, 25, 50, 75 and
100 % recommended rate of fertilizer (Rate of recommendation : 50 kg N ha-1,
100 kg P2O5 ha-1 dan 100 kg K2O ha-1). The results showed that seed soaking and
spraying Methylobacterium spp at 15 + 30 DAP and seed soaking and spraying
Methylobacterium spp at 15 DAP gives the same response and significantly
increased the age and numbers of flowering, dry weight of plant, numbers of pod,
numbers of seed, weight of seed per plant and total production than without
isolate application. The rate of fertilizer 50, 75 and 100 % gives the same
response at height of plant 56 DAP, branch of numbers and weight of seed per
plant but significantly than without application.
Keywords : isolate spraying, rates of fertilizer, seed soaking
Abstrak
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh teknik aplikasi
Methylobacterium spp dan dosis pemupukan N, P, K yang efektif terhadap
peningkatan produksi kedelai. Percobaan dilaksanakan pada bulan Agustus
sampai November 2012 di kebun percobaan Leuwikopo IPB. Percobaan ini
menggunakan rancangan petak terpisah. Petak utama adalah teknik aplikasi
Methylobacterium spp yang terdiri atas empat taraf yaitu tanpa aplikasi
Methylobacterium spp, perendaman benih dan penyemprotan Methylobacterium
spp pada 15 dan 30 HST, perendaman benih dan penyemprotan Methylobacterium
spp pada 15 HST, dan perendaman benih dengan Methylobacterium spp. Anak
petak adalah dosis pemupukan N, P dan K yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 25,
50, 75 dan 100 % dosis rekomendasi (rekomendasi pemupukan kedelai : 50 kg N
ha-1, 100 kg P2O5 ha-1 dan 100 kg K2O ha -1). Hasil penelitian menunjukkan bahwa
7
aplikasi Methylobacterium spp direndam dan disemprot pada 15 dan 30 HST dan
aplikasi Methylobacterium spp direndam dan disemprot pada 15 HST
memberikan respon terhadap umur berbunga, jumlah bunga, bobot kering tajuk,
jumlah polong bernas, polong hampa, jumlah biji, bobot biji per tanaman dan
produksi total tanaman yang sama dan nyata lebih tinggi dibandingkan tanpa
aplikasi isolat. Dosis pemupukan 50%, 75% dan 100% memberikan pengaruh
yang tidak berbeda nyata pada peubah tinggi tanaman 56 HST, jumlah cabang dan
bobot biji per tanaman tetapi lebih tinggi dibandingkan dosis pemupukan 0%.
Kata kunci : dosis pemupukan, penyemprotan isolat, perendaman benih
PENDAHULUAN
Salah satu jenis bakteri yang dapat diaplikasikan dalam pengembangan
usahatani kedelai adalah Methylobacterium spp. Bakteri ini merupakan genus
Methylobacterium dan termasuk kelompok bakteri tanah aerob, bersifat gram
negatif, berbentuk batang, dan memiliki pigmen merah muda, serta dapat hidup
secara fakultatif di lingkungan metilotropik sehingga Methylobacterium sp
dikenal sebagai bakteri pink pigmented facultative methylotropic (PPFM)
(Gallego et al. 2005).
Hasil penelitian Holland (1997) menunjukkan bahwa bakteri PPFM
memberikan efek pada pertumbuhan tanaman kedelai. Pengujian pada kecambah
kedelai, melalui perlakuan inokulasi PPFM pada biji yang dipanaskan, dapat
mengembalikan laju perkecambahan dan pertumbuhan akar ke level normal.
PPFM berperan dalam perkecambahan biji kering. Pada kondisi yang kurang
ideal, biji mampu berkecambah normal bila biji diinokulasi atau diimbibisi
dengan suspensi kultur bakteri PPFM. Keberadaan bakteri PPFM tersebut dapat
memicu viabilitas benih.
Penggunaan mikroba khususnya Methylobacterium spp berperan penting
bagi budidaya kedelai untuk meningkatkan efisiensi pemupukan N. Penggunaan
mikroba sebagai pupuk organik sangat penting untuk meningkatkan efisiensi
pemupukan N (Saraswati 2007). Abdoulaye et al. (2001) menyatakan bahwa
beberapa strain Methylobacterium spp dapat mengefisienkan fiksasi nitrogen
(enzim nitrogenase) dengan membentuk bintil dan bersimbiosis dengan tanaman
kacang-kacangan.
Bakteri Methylobacterium spp telah banyak dilaporkan berperan dalam
meningkatkan daya berkecambah benih beberapa tanaman seperti pada padi (Lee
et al. 2006), kacang tanah (Madhaiyan et al. 2006) dan kedelai (Meenakshi dan
Savalgi 2009). Koenig et al. (2002) menyatakan bahwa banyak strain bakteri
Methylobacterium spp dapat menghasilkan sitokinin dan trans-zeatin yang
disekresikan pada media kultur yang dapat menstimulasi perkecambahan kedelai.
Aplikasi Methylobacterium spp dapat mengurangi penggunaan pupuk
anorganik karena Methylobacterium spp diketahui dapat menghasilkan zat
pengatur tumbuh auksin, sitokinin dan giberelin juga enzim nitrogenase yang
digunakan dalam fiksasi nitrogen. Efek pemacu pertumbuhan dari
Methylobacterium oryzae CBMB20 lebih signifikan pada perlakuan pemupukan
8
yang lebih rendah. Pertumbuhan tanaman tanaman cabai yang diberi perlakuan
Methylobacterium oryzae CBMB20 dan penyemprotan methanol dengan
konsentrasi 1% tidak berbeda nyata antara perlakuan pemupukan 100% dan 300%
(Chauhan et al. 2010). Hasil penelitian Azizah (2011) menyatakan bahwa aplikasi
Methylobacterium spp dengan pemupukan setengah dosis (7.5 g Urea, 13 g SP18, dan 6 g KCl per 5 kg media) tidak menunjukkan beda nyata dengan aplikasi
satu dosis rekomendasi pemupukan (15 g Urea, 27 g SP-18, dan 12 g KCl per 5 kg
media) pada tanaman cabai.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya dan potensi Methylobacterium spp
yang dapat menghasilkan fitohormon dan mengifisienkan pemupukan, maka
dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh aplikasi isolat Methylobacterium
spp dan dosis pemupukan N, P dan K terhadap pertumuhan dan produksi tanaman
kedelai.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus sampai November 2012.
Penelitian dilaksanakan di kebun percobaan Leuwikopo. Perbanyakan isolat dan
analisis tanah dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah Balai Besar Biogen
Bogor. Pengujian viabilitas benih dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi
Benih Departemen Agronomi dan Hortikultura, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah benih kedelai varietas Kaba dengan DB =
96% yang berasal dari Balai Penelitian Kacang-kacangan dan Umbi-umbian
(Lampiran 1), isolat Methylobacterium spp campuran TD-J7 dan TD-TPB3, media
amonium mineral salt (AMS), methanol, alkohol, pupuk N, P dan K. Alat-alat
yang digunakan adalah gelas kimia, erlenmeyer, autoclave, shaker, hand-sprayer,
laminar air flow, eco germinator tipe IPB 72-1, neraca analitik.
Metode
Penelitian dilaksanakan di kebun percobaan Leuwikopo yang bertujuan
untuk mengetahui pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium spp dan dosis
pupuk N, P, K yang efektif terhadap peningkatan hasil tanaman kedelai. Penelitian
menggunakan Rancangan Petak Terpisah (Split plot Design). Petak utama adalah
teknik aplikasi Methylobacterium spp (isolat TD-TPB3 dan TD-J7) yang terdiri
atas empat taraf yaitu tanpa aplikasi Methylobacterium spp, aplikasi
Methylobacterium spp direndam + disemprot 15 + 30 HST, aplikasi
Methylobacterium spp direndam + disemprot 15 HST dan aplikasi
Methylobacterium spp rendam. Anak petak adalah dosis pemupukan N, P dan K
yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 25, 50, 75 dan 100% dari dosis rekomendasi
(rekomendasi pemupukan kedelai : 50 kg N/ha, 100 kg P2O5 dan 100 kg K2O).
9
Penelitian terdiri dari 20 kombinasi perlakuan dan setiap perlakuan diulang
sebanyak 3 kali sehingga diperoleh 60 satuan percobaan. Data percobaan dianalisis
dengan menggunakan analisis ragam (uji F). Hasil uji F yang berbeda nyata diuji
lanjut dengan menggunakan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf 5%.
Model linear aditif yang digunakan sebagai dasar analisis adalah sebagai
berikut :
Yijk = μ + αi + δik + βj + (αβ)ij + εijk
Keterangan :
= Pengaruh perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium spp ke-i,
Yijk
perlakuan dosis pemupukan ke-j, dan ulangan ke-k.
μ
= Nilai tengah umum
αi
= Pengaruh perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium spp ke-i
= Pengaruh galat percobaan pada perlakuan teknik aplikasi
δik
Methylobacterium spp ke-i
= Pengaruh perlakuan dosis pemupukan ke-j
βj
(αβ)ij = Pengaruh interaksi perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium spp ke-i
dan ulangan ke-k
= Pengaruh galat percobaan perlakuan teknik aplikasi Methylobacterium
εijk
spp ke-i, dosis pemupukan ke-j dan ulangan ke-k.
Tahap awal percobaan adalah memperbanyak isolat Methylobacterium spp.
Isolat yang digunakan merupakan gabungan TD-J7 dan TD-TPB3. Kegiatan
perbanyakan diawali dengan pembuatan media cair Amonium Mineral Salt
(AMS). Media AMS sebanyak 1 liter dicampur dengan 10 liter aquades dan
ditambahkan 25 μl trace element sambil diaduk dengan menggunakan stirer
hingga semua bahan tercampur. Media cair tersebut kemudian dituangkan ke
dalam galon dan disterilisasi dalam autoclave selama 45 menit dengan tekanan 1
atm pada suhu 121oC. Media tersebut ditambahkan metanol 1% yang dimodifikasi
secara aseptik sebanyak 100 ml. Isolat Methylobacterium spp diinokulasikan ke
dalam media sebanyak 1000 ml. Proses inkubasi dilakukan selama 7 hari pada
suhu kamar dengan menggunakan aerator (Gambar 2). Suspensi isolat dapat
digunakan untuk perlakuan perendaman benih dan penyemprotan tanaman
kedelai. Populasi bakteri Methylobacterium spp yang digunakan adalah isolat TDJ7 sebanyak 2.6x107 cfu ml-1 dan TD-TPB3 sebanyak 4.82x107 cfu ml-1.
Gambar 2 Isolat Methylobacterium spp diinkubasi menggunakan aerator
10
Penanaman dilaksanakan di kebun percobaan Leuwikopo menggunakan luas
lahan ± 600 m2. Tanah dan pupuk dianalisis untuk mengetahui kondisi kesuburan
dan sifat fisik tanah serta kandungan pupuk yang digunakan (Lampiran 2). Petak
penanaman dibuat dengan ukuran 2 m x 2 m. Jarak antar petak adalah 1 m.
Penggemburan tanah dilakukan dengan mencangkul tanah sedalam 20 cm.
Tanaman oyong ditanam di pinggir petakan sebagai tanaman penghalang (barrier)
antar petak.
Perendaman benih kedelai dilakukan sesuai perlakuan menggunakan isolat
Methylobacterium spp dilakukan selama 2 jam. Isolat Methylobacterium spp (TDJ7 + TD-TPB3) yang diperlukan sebanyak 50 ml untuk merendam 150 butir benih
ukuran biji sedang (Danial 2011). Kebutuhan isolat yang dibutuhkan dalam
perlakuan perendaman yakni sekitar 800 ml isolat untuk 2400 biji kedelai.
Penanaman dilakukan pada tanggal 31 Agustus 2012 dengan jarak tanam
40cm x 15cm. Lubang tanam dibuat memakai tugal dengan kedalaman 2 cm.
Benih ditanam 1 butir tiap lubang. Perlakuan pemupukan sesuai dosis perlakuan
pemupukan dilakukan bersamaan pada saat penanaman. Pupuk yang digunakan
juga perlu dianalisis untuk mengetahui kadar hara N, P, dan K dan kualitas pupuk.
Melakukan penyulaman terhadap bibit tanaman yang mati dan memiliki kualitas
yang kurang baik dan dilakukan 1 minggu setelah tanam (MST).
Perlakuan penyemprotan pada daun saat tanaman berumur 15 HST dan 30
HST. Aplikasi dilakukan pada pagi hari jam 07.00-09.00. Volume penyemprotan
pada daun dan penyiraman pada tanah umur 15 HST dan 30 HST masing-masing
120 ml dan 200 ml untuk 30 tanaman. Kebutuhan isolat yang digunakan untuk
perlakuan penyemprotan adalah sekitar 7 liter.
Panen kedelai dilakukan dengan memperhatikan umur kedelai yaitu sekitar
80-95 hari. Ciri-ciri tanaman yang siap panen yaitu sebagian besar daun sudah
menguning, buah mulai berubah warna dari hijau menjadi kuning kecoklatan dan
retak-retak, atau polong sudah kelihatan tua dan batang berwarna kuning agak
coklat.
Pengamatan daya tumbuh dan kecepatan tumbuh benih di lapangan
dilakukan hingga 7 HST. Peubah pertumbuhan dan produksi tanaman yang
diamati pada 10 tanaman contoh meliputi tinggi tanaman (14, 28 dan 56 HST),
umur berbunga, jumlah bunga, bobot kering tajuk dan akar (35 HST), jumlah
cabang, jumlah polong bernas, jumlah polong hampa, jumlah dan bobot biji per
tanaman serta produksi total. Pengumpulan data iklim dilakukan mulai saat tanam
hingga panen (Lampiran 3).
Rumus yang digunakan untuk menghitung persentase daya tumbuh :
DT =
∑ KN I + ∑ KN II
X 100%
∑ benih yang ditanam
Keterangan :
DT
: Daya tumbuh
∑ KN I
: Jumlah kecambah normal pada pengamatan pertama
∑ KN II
: Jumlah kecambah normal pada pengamatan kedua
11
Rumus yang digunakan untuk menghitung persentase kecepatan tumbuh :
KC =
d
Keterangan :
KCT : Kecepatan tumbuh
t
: Kurun waktu perkecambahan (etmal)
d
: Tambahan persentase kecambah normal setiap etmal (1 etmal = 24 jam)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Rekapitulasi hasil sidik ragam pengaruh teknik aplikasi Methylobacterium
spp dan dosis pemupukan terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai
tertera pada Tabel 1.
Tabel 1 Rekapitulasi sidik ragam pengaruh aplikasi spp dan dosis pupuk terhadap
pertumbuhan dan produksi tanaman kedelai
Peubah
Daya tumbuh (%)
Kecepatan tumbuh (%/etmal)
Tinggi tanaman 14 HST (cm)
Tinggi tanaman 28 HST (cm)
Tinggi tanaman 56 HST (cm)
Umur berbunga (hari)
Jumlah bunga
Jumlah cabang
Bobot kering tajuk (g)
Bobot kering akar (g)
Jumlah polong bernas
Jumlah polong hampa
Jumlah biji (butir)
Bobot biji per tanaman (g)
Produksi total (g)
Methylobacterium Dosis pupuk
(M)
(P)
tn
0.1587
0.9810 tn
0.0016 *
0.4034 tn
0.0591 tn
0.7867 tn
tn
0.1075
0.7948 tn
0.0008*
0.6602 tn