Bakteri Pelarut Fosfat sebagai Agents Pupuk Hayati

Bakteri Pelarut Fosfat sebagai Agents Pupuk Hayati

Download File
Download Doc


Bakteri Pelarut Fosfat sebagai Agents Pupuk Hayati*

Oleh: Nursanti** dan Madjid***

(Bagian 1 dari 5 Tulisan)

Keterangan:

* Makalah Mata Kuliah Teknologi Pupuk Hayati pada Program Studi Ilmu Tanaman, Program Magister (S2),

Program Pasca Sarjana, Universitas Sriwijaya, Bukit Besar, Palembang, Sumatera Selatan, Indonesia.

** Program Studi Ilmu Tanaman, Program Pasca Sarjana, Universitas Sriwijaya, Bukit Besar, Palembang,

Sumatera Selatan, Indonesia.

*** Dosen Pengasuh Mata Kuliah Teknologi Pupuk Hayati, Program Studi Ilmu Tanaman, Program Magister

(S2), Program Pasca Sarjana, Universitas Sriwijaya, Bukit Besar, Palembang, Sumatera Selatan, Indonesia.

(Bagian 1 dari 5 Tulisan)

I. PENDAHULUAN

1.1. Pupuk Hayati

Sejalan dengan perkembangan peningkatan sumberdaya manusia dan kesadaran akan kerusakan

lingkungan dan munculnya berbagai penyakit yang disebabkan penggunaan bahan kimia secara berlebihan

pada makanan, pertanian organik muncul sebagai sebuah alternative yang menjadi pilihan bagi banyak

orang. Pertanian organik dapat dikatakan sebagai suatu system bertani selaras alam, mengembalikan

siklus ekologi dalam suatu areal pertanian membentuk suatu aliran yang siklik dan seimbang.

Secara perlahan tapi pasti system pertanian organik mulai berkembang di berbagai belahan bumi, baik di

Negara maju maupun Negara berkembang. Masyarakat mulai melihat berbagai manfaat yang dapat

diperoleh dengan system pertanian organik , seperti lingkungan yang tetap terjaga kelestariannya dapat

mengkonsumsi produk pertanian yang relative lebih sehat karena bebas dari bahan kimia yang dapat

menimbulkan dampak negative bagi kesehatan .

Sutanto (2002) menjelaskan bahwa pertanian organik dapat didefenisikan sebagai system pengelolaan

produksi pertanian yang holistik yang mendorong dan meningkatkan kesehatan agro-ekosistem, termasuk

biodiversitas, siklus biologi dan aktivitas biologi tanah, dengan menekankan pada penggunaan input dari

dalam dan menggunakan cara-cara mekanis, biologis dan cultural. Dalam system pertanian organic

masukan atau input dari luar (eksternal) akan dikurangi dengan cara tidak menggunakan pupuk kimia

buatan, pestisida dan bahan-bahan sintetis lainnya. Dalam system pertanian organic kekuatan hokum alam

yang harmonis dan lestari akan dimanfaatkan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas hasil pertanian

sekaligus meningkatkan ketahanan tanaman terhadap serangan hama dan penyakit.

Beberapa lembaga penelitian dan pihak perguruan tinggi juga turut memberikan andil dalam

pengembangan pertanian organik melalui penelitian-penelitian dan juga penyampaian informasi teknologi

budidaya yang dapat diterapkan pada system pertanian organik. Upaya yang mulai dilakukan adalah

memperkenalkan bioteknologi dalam system pertanian organik yaitu dengan memanfaatkan beberapa

mikroorganisme yang dapat membantu penyediaan hara dan pengendalian penyakit.

Pada dasarnya kesuburan tanah lokal merupakan kunci keberhasilan system pertanian organik, baik

kesuburan fisik, kimia maupun biologi. Bila kesuburan tanah telah baik maka akan tercipta lingkungan

pertanaman terutama untuk perakaran yang diinginkan, ketersediaan hara makro dan mikro terpenuhi dan

aktivitas mikroorganisme tanah utnuk membantu kesuburan tanah juga terjaga.

Pemanfaatan mikroba tanah untuk meningkatkan dan mempertahankan kesuburan tanah dalam system

pertanian organik sangat penting. Peran mikroba di dalam tanah antara lain adalah daur ulang hara,

penyimpanan sementara dan pelepasan untuk dimanfaatkan tanaman.

Keberhasilan pemanfaatan mikroba untuk tujuan meningkatkan kesuburan tanah memerlukan

pengetahuan dari berbagai disiplin ilmu secara terpadu. Pakar mikrobiologi tanah mengawali dengan

mempelajari dan mengidentifikasikasi ekologi mikroorganisme yang akan digunkan sebagai biofertilizer

(pupuk hayati). Selanjutnya mokorganisme hasil isolasi dari tanah dikembangbiakkan pada kondisi

laboratorium menggunakan media buatan. Setelah mikroorganisme tersebut berhasil dibiakkan, maka

harus diperoleh galur yang dikehendaki, karena tidak semua spesies dari suatu populasi bersifat efektif.

Selanjunya galur yang efektif diisolasi dan dilakukan pengujian di lapangan apakah hasil inokulasi dapat

meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman. Mikroorganisme yang diinokulasi harus sesuai dengan

kondisi lingkungan tertentu, harus mampu menyesuaikan dengan fluktuasi kondisi lingungan dan tidak

kalah bersaing atau dimangsa mikroorganisme asli (Yuwono,2006)

Apabila mikroorganisme yang diinokulasi cukup efektif dalam meningkatkan hasil tanaman, maka tugas

selanjutnya adalah mengembangkan metode untuk memperbanyak dengan skala besar. Pada umumnya

mikroorganisme akan tumbuh dan berkembang melalui proses fermentasi. Apabila populasi

mikroorganisme mencapai ukuran tertentu, kemudian tahap berikutnya adalah memanen dan mengemas

untuk tujuan komersil. Tugas selanjutnya adalah membuat formula cara kerja inokulan, termasuk cara

memanfaatkan inokulan di lapangan (disemprotkan ke tanah atau dicampurkan dengan biji), termasuk

memecahkan semua masalah yang mungkin dihadapi dalam mempertahankan inokulan tetap efektif.

Terutama yang berhubungan dengan pengiriman, kemasan , penyimpanan dan pemanfaatan (Sutanto,

2002).

Dalam bidang pertanian mikrobia tanah dapat dikelompokkan menjadi mikrobia merugikan (mencakup

virus, jamur, bakteri dan nematode pengganggu tanaman yang bertindak sebagai hama dan penyakit) dan

mikrobia yang bermanfaat yaitu sejumlah jamur dan bakteri yang karena kemampuannya melaksanakan

fungsi metabolisme menguntungkan bagi pertumbuhan dan produksi tanaman. Mikrobia tanah yang

menguntungkan ini dapat dikategorikan sebagai biofertilizer atau pupuk hayati.

Secara garis besar fungsi menguntungkan tersebut dapat dibagi menjadi beberapa sebagai berikut (

Gunalan, 1996):

1. Penyedia hara

2. Peningkat ketersediaan hara

3. Pengontrol organisme pengganggu tanaman

4. Pengurai bahan organik dan pembentuk humus

5. Pemantap agregat tanah

6. Perombak persenyawaan agrokimia

1.2. Bakteri Pelarut Fosfat (BPF)

Mikroba yang berperanan dalam pelarutan fospat adalah bakteri, jamur dan aktinomisetes. Dari golongan

bakteri antara lain: Bacillus firmus, B. subtilis, B. cereus, B. licheniformis, B. polymixa, B. megatherium,

Arthrobacter, Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium, Micrococus dan Mycobacterium.

Pseudomonas merupakan salah satu genus dari Famili Pseudomonadaceae.

Bakteri ini adalah bakteri aerob khemoorganotrof ,berbentuk batang lurus atau lengkung, ukuran tiap sel

bakteri 0.5-0.1 1μm x 1.5- 4.0 μm, tidak membentuk spora dan bereaksi negatif terhadap pewarnaan

Gram.Di dalam tanah jumlahnya 3-15% dari populasi bakteri. Pseudomonas terbagi atas grup, diantaranya

adalah sub-grup berpendarfluor (Fluorescent) yang dapat mengeluarkan pigmen phenazine. Kebolehan

menghasilkan pigmen phenazine juga dijumpai pada kelompok tak berpendarfluor yang disebut sebagai

spesies Pseudomonas multivorans. Sehubungan itu maka ada empat spesies dalam kelompok Fluorescent

yaitu Pseudomonas aeruginosa, P. fluorescent, P. putida, dan P. multivorans (Hasanudin,2003).

Bakteri pelarut fospat merupakan bakteri decomposer yang mengkonsumsi senyawa carbon sederhana,

seperti eksudat akar dan sisa tanaman. Melalui proses ini bakteri mengkonversi energi dalam bahan

organik tanah menjadi bentuk yang bermanfaat untuk organisme tanah lain dalam rantai makanan tanah.

Bakteri ini dapat merombak pemcemar tanah, dapat menahan unsur hara di dalam selnya.

Aktivitas bakteri pelarut posfat akan tinggi pada suhu 30oC – 40oC (bakteri mesophiles) , kadar garam

tanah <>Struktur Tambahan Bakteri :

1. Kapsul atau lapisan lendir adalah lapisan di luar dinding sel pada jenis bakteri tertentu, bila lapisannya

tebal disebut kapsul dan bila lapisannya tipis disebut lapisan lendir. Kapsul dan lapisan lendir tersusun atas

polisakarida dan air.

2. Flagelum atau bulu cambuk adalah struktur berbentuk batang atau spiral yang menonjol dari dinding

sel.

3. Pilus dan fimbria adalah struktur berbentuk seperti rambut halus yang menonjol dari dinding sel, pilus

mirip dengan flagelum tetapi lebih pendek, kaku dan berdiameter lebih kecil dan tersusun dari protein dan

hanya terdapat pada bakteri gram negatif. Fimbria adalah struktur sejenis pilus tetapi lebih pendek

daripada pilus.

4. Klorosom adalah struktur yang berada tepat dibawah membran plasma dan mengandung pigmen klorofil

dan pigmen lainnya untuk proses fotosintesis. Klorosom hanya terdapat pada bakteri yang melakukan

fotosintesis.

5. Vakuola gas terdapat pada bakteri yang hidup di air dan berfotosintesis.

6. Endospora adalah bentuk istirahat (laten) dari beberapa jenis bakteri gram positif dan terbentuk didalam

sel bakteri jika kondisi tidak menguntungkan bagi kehidupan bakteri. Endospora mengandung sedikit

sitoplasma, materi genetik, dan ribosom. Dinding endospora yang tebal tersusun atas protein dan

menyebabkan endospora tahan terhadap kekeringan, radiasi cahaya, suhu tinggi dan zat kimia. Jika

kondisi lingkungan menguntungkan endospora akan tumbuh menjadi sel bakteri baru.

1.3 Senyawa Fosfat Tanah

Fosfor di dalam tanah dapat dibedakan dalam dua bentuk yaitu P-organik dan P-anorganik.Kandungannya

sangat bervariasi tergantung pada jenis tanah, tetapi pada umumnya rendah , Gambar 20 menunjukkan

bagian dunia yang kekuranagn P (Handayanto dan Hairiyah,2007)

Posfor organik di dalam tanah terdapat sekitar 50% dari P total tanah dan bervariasi sekitar 15-80% pada

kebanyakan tanah. Bentuk-bentuk fospat ini berasal dari sisa tanaman, hewan dan mikrobia. Di sini

terdapat sebagai senyawa ester dari asam orthofospat yaitu inositol , fosfolipid, asam nukleat, nukleotida,

dan gula posfat. Tiga senyawa yaitu inositol fospolopid dan asam nukleat amat dominan dalam tanah.

Inositol fospat dapat mempunyai satu sampai enam atom P setiap unitnya, dan senyawa ini dapat

ditemukan dalam tanah atau organisme hidup (bakteri) yang dibentuk secara enzimatik. Asam nukleat

sebagai DNA dan RNA menyusun 1-10% P-organik total (Elfiati,2005). Sel-sel mikrobia (bakteri) sangat

kaya dengan asam nukleat. Jika organisme tersebut mati maka asam nukleatnya siap untuk dimineralisasi.

Ketersediaan P-organik bagi tanaman sangat tergantung pada aktivitas mikrobia untuk

memineralisasikannya. Namun seringkali hasil mineralisasi ini segera bersenyawa dengan bagian-bagian

anorganik untuk membentuk senyawa yang relatif sukar larut. Enzim fostafase berperan utama dalam

melepaskan P dari ikatan P-organik. Enzim ini banyak dihasilkan dari mikrobia tanah,terutama yang bersifat

heterotrof. Aktivitas fosfatase dalam tanah meningkat dengan meningkatnya C-organik,tetapi juga

dipengaruhi oleh pH , kelembaban temperatur dan faktor lain.

Dalam kebanyakan tanah total P-organik sangat berkorelasi dengan C-organik tanah, sehingga mineralisasi

P meningkat dengan meningkatnya C-organik. Semakin tinggi C-organik dan semakin rendah P-organik

semakin meningkat immobilisasi P. Fosfat anorganik dapat diimmobilisasi menjadi P-organik oleh mikrobia

dengan jumlah yang bervariasi antara 25-100%.

Bentuk P-anorganik dapat dibedakan menjadi P aktif yang meliputi Ca-P, Al-P, Fe-P dan P tidak aktif, yang

meliputi occhided-P , reductant-P , dan mineral P primer.Fospor anorganik di dalam tanah pada umumnya

berasal dari mineral fluor apatit. Dalam proses hancuran iklim dihasilkan berbagai mineral P sekunder

seperti hidroksi apatit, karbonat apatit, klor apatit dan lainnya sesuai dengan lingkungannya. Selain itu ion-

ion fospat dengan mudah dapat bereaksi ion Fe3+,Al3+,Mn2+ dan Ca2+, ataupun terjerap pada

permukaan oksida-oksida hidrat besi, aluminium dan hidrat.

P-anorganik berupa senyawa 3Ca(PO4)CaF Fluor apatit, 3Ca3(PO4)2CaCO3 Carbonat apatit,

3Ca2(PO4)2Ca(HO)2 Hidroksi apatit, 3Ca3(PO4)2CaO Oksi apatit, Ca(PO4)2CaCO3 Tri kalsium Phosfat,

Ca3(PO4)2 Dikalsium phosfat, AlPO42H2O Variscit, FePO42H2O Strengit.

1.4 Peranan Fosfat pada Tanaman

Fospor merupakan unsur hara esensial makro yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Tanaman

memperoleh unsur P seluruhnya berasal dari tanah atau dari pemupukan serta hasil dekomposisi dan

mineralisasi bahan organik. Jumlah P total dalam tanah cukup banyak, namun yang tersedia bagi tanaman

jumlahnya rendah hanya 0,01 – 0,2 mg/kg tanah (Handayanto dan Hairiyah,2007).

Fospor yang diserap tanaman tidak direduksi, melainkan berada di dalam senyawa organik dan organik

dalam bentuk teroksidasi. Fospor organik banyak terdapat di dalam cairan sel sebagai komponen sistim

penyangga tanaman. Dalam bentuk anorganik, P terdapat sebagai fosfolipid yang merupakan komponen

membran sitoplasma dan kloroplas. Fitin merupakan simpanan fospat dalam biji, gula fospat merupakan

senyawa antara dalam berbagai proses metabolisme tanaman. Nukleoprotein merupakan komponen utama

DNA dan RNA inti sel. ATP, ADP dan AMP merupakan senyawa berenergi tinggi untuk metabolisme.

Peranan P pada tanaman penting untuk pertumbuhan sel, pembentukan akar halus dan rambut akar,

memperkuat tegakan batang agar tanaman tidak mudah rebah,pembentukan bunga , buah dan biji serta

memperkuat daya tahan terhadap penyakit. Tanaman jagung menghisap unsur P dalam bentuk ion

sebanyak 17 kg/ha untuk menghasilkan berat basah tanaman 4200 kg/ha (Premono,2002).

Kekurangan P pada tanaman akan mengakibatkan berbagai hambatan metabolisme, diantaranya dalam

proses sintesis protein, yang menyebabkan terjadinya akumulasi karbohidrat dan ikatan-ikatan nitrogen.

Kekurangan P tanaman dapat diamati secaa visual, yaitu daun-daun yang lebih tua akan berwarna

kekuningan atau kemerahan karena terbentuknya pigmen antisianin. Pigmen ini terbentuk karena

akumulasi gula di dalam daun sebagai akibat terhambatnya sintesa protein. Gejala lain adalah nekrotis

atau kematian jaringan pada pinggir atau helai daun diikuti melemahnya batang dan akar terhambat

pertumbuhannya.

Buntan (1992) menjelaskan fosfor merupakan bahan makanan utama yang digunakan oleh semua

organisme untuk energi dan pertumbuhan. Secara geokimia, fosfor merupakan 11 unsur yang sangat

melimpah di kerak bumi. Seperti halnya nitrogen, fosfor merupakan unsur utama di dalam proses

fotosintesis. Fosfor biasanya berasal dari pupuk buatan yang kandungannya berdasarkan rasio N-P-K.

Sebagai contoh 15-30-15, mengindikasikan bahwa berat persen fostor dalam pupuk buatan adalah 30%

fosfor oksida (P2O5). Fosfor yang dapat dikonsumsi oleh tanaman adalah dalam bentuk fosfat, seperti

diamonium fosfat ((NH4)2HPO4) atau kalsium fosfat dihidrogen(Ca(H2PO4)2).

Fosfat merupakan salah satu bahan galian yang sangat berguna untuk pembuatan pupuk. Sekitar 90%

konsumsi fosfat dunia dipergunakan untuk pembuatan pupuk, sedangkan sisanya dipakai oleh industri

ditergen dan makanan ternak. Mineral-mineral fosfat adalah batuan dengan kandungan fosfor yang

ekonomis. Kandungan fosfor pada batuan dinyatakan dengan BPL (bone phosphate of lime) atau TPL

(triphosphate of lime) yang didasarkan atas kandungan P2O5. Sebagian besar fosfat komersial yang

berasal dari mineral apatit {Ca5 (PO4)3 (F,Cl,OH)} adalah kalsium fluo-fosfat dan kloro-fosfat dan sebagian

kecil wavelit (fosfat aluminium hidros). Sumber lainnya berasal dari jenis slag, guano, krandalit

(CaAl3(PO4)2(OH)5 .H2O), dan milisit {(Na,K) CaAl6 (PO4)4 (OH)9 3H2O}.

Apatit memiliki struktur kristal heksagonal dan biasanya dalam bentuk kristal panjang prismatik. Sifat fisik

yang dimilikinya: warna putih atau putih kehijauan, hijau, kilap kaca sampai lemak, berat jenis 3,15 3,20,

dan kekerasan 5. Apatit merupakan mineral asesori dari semua jenis batuan.beku, sedimen, dan metamorf.

Ini juga ditemukan pada pegmatit dan urat-urat hidrotermal. Selain sebagai bahan pupuk, mineral apatit

yang transparan dan berwarna bagus biasanya digunakan untuk batu permata.

Reservoir fosfor berupa lapisan batuan yang mengandung fosfor dan endapan fosfor anorganik dan

organik. Fosfat biasanya tidak atau sulit terlarut dalam air, sehingga pada kasus ini tidak dapat

dimanfaatkan oleh tanaman. Kehadiran mikroorganisme dapat memicu percepatan degradasi fosfat.

Sumber fosfor organik dalah perbukitan guano. Di dunia, cadangan fosfat berjumlah 12 milyar ton dengan

cadangan dasar sebesar 34 milyar ton. Cadangan fosfat yang ada di Indonesia adalah sekitar 2,5 juta ton

endapan guano (0,17 - 43% P2O5) dan diperkirakan sekitar 9,6 juta ton fosfat marin dengan kadar 20 -

40% P2O5. Masuknya fosfor ke laut sebesar 3,3 x 1011 mol P th. Jika aktivitas manusia (anthropogenic),

seperti perusakan hutan dan penggunaan pupuk dimasukkan, maka jumlah fosfor yang masuk ke laut akan

meningkat sebesar 3 kali lipat, yaitu 7,4 - 15,6 x 1011 mol P th . Siklus P pada Gambar 21 (Buntan, 1992).