TEKNOLOGI PUPUK HAYATI FUNGI PELARUT FOSFAT (Bagian 4)

Teknologi Pupuk Hayati Fungi Pelarut Fosfat (FPF)*
Oleh: Rodiah** dan Madjid***
(Bagian 4 dari 6 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 4 dari 6 Tulisan)


IV. Perkembangan Penelitian Fungi Pelarut Fosfat

Reaksi yang terjadi selama proses pelarutan P dari bentuk tak tersedia adalah reaksi khelasi antara ion logam dalam mineral tanah dengan asam-asam organik. Khelasi adalah reaksi keseimbangan antara ion logam dengan agen pengikat, yang dicirikan dengan terbentuknya lebih dari satu ikatan antara logam tersebut dengan molekul agen pengikat, yang menyebabkan terbentuknya struktur cincin yang mengelilingi logam tersebut. Mekanisme pengikatan Al+++ dan Fe++ oleh gugus fungsi dari komponen organik adalah karena adanya satu gugus karboksil dan satu gugus fenolik, atau dua gugus karboksil yang berdekatan bereaksi dengan ion logam. Percobaan Kpomblekou & Tabatabai (1994) menunjukkan bahwa besarnya P yang terlarut memiliki korelasi dengan Ca dan Mg yang dilepaskan, hal ini membuktikan bahwa P tersebut semula terikat oleh Ca dan Mg. Pelarutan P dalam tanah dapat ditingkatkan pada suasana pH rendah, kadar Ca dapat ditukar rendah dan kadar P dalam larutan tanah rendah.

Asam-asam organik yang mempunyai berat molekul rendah meliputi: asam alifatik sederhana, asam amino dan asam fenolik. Asam alifatik terdapat pada tanaman yang banyak mengandung selulosa, asam amino dihasilkan dari tanaman yang banyak mengandung N (misalnya legum), sedang asam fenolik dihasilkan dari tanaman golongan herba (berbatang basah seperti bayam). Asam-asam organik tersebut antara lain: laktat, glikolat, suksinat, alfa ketoglutarat, asetat, sitrat, malat, glukonat, oksalat, butirat dan malonat akan terbentuk selama proses perombakan bahan organik oleh mikrobia, merupakan bentuk antara (transisi). Meskipun jumlahnya sangat kecil yaitu sekitar 10 mM, namun karena terus menerus terbentuk maka peranannya menjadi penting. Sebagian besar asam tersebut merupakan asam lemah. Konsentrasi yang agak besar dapat ditemukan pada mintakat (zone) tempat aktivitas mikrobia tinggi seperti rhizosphere atau pada longgokan seresah tanaman yang sedang mengalami proses perombakan (Yuwono, 2006).

Urutan kemampuan asam organik dalam melarutkan fosfat adalah: asam sitrat > asam oksalat = asam tartrat= asam malat > asam laktat = asam format = asam asetat. Asam organik yang membentuk komplek yang lebih mantap dengan kation logam akan lebih efektif dalam melepas Ca, Al dan Fe mineral tanah sehingga akan melepas P yang lebih besar. Demikian juga asam aromatik dapat melepas P lebih besar dibandingkan asam alifatik. Sedangkan kemudahan fosfat terlepas mengikuti urutan Ca3(PO4)2 > AlPO4 > FePO4. Kecepatan pelarutan P dari mineral P oleh asam organik ditentukan oleh: (1) kecepatan difusi asam organik dari larutan tanah, (2) waktu kontak antara asam organik dan permukaan mineral, (3) tingkat dissosiasi asam organik, (4) tipe dan letak gugus fungsi asam organik, (5) affinitas kimia agen pengkhelat terhadap logam dan (6) kadar asam organik dalam larutan tanah (Yuwono, 2006).


Mikrobia yang berperanan dalam pelarutan fosfat 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. Dari golongan jamur antara lain: Aspergillus niger, A. candidus, Fusarium, Penicillum, Schlerotium & Phialotobus. Sedangkan dari golongan aktinomisetes adalah Streptomyces sp.. Menurut Alexander (1986) mikrobia dapat ditumbuhkan dalam media yang mengandung Ca3(PO4)2, FePO4, AlPO4, apatit, batuan P dan komponen P-anorganik lainnya sebagai sumber P. Sastro (2001) menunjukkan bahwa jamur Aspergilus niger dapat dipeletkan bersama dengan serbuk batuan fosfat dan bahan organik membentuk pupuk batuan fosfat yang telah mengandung jasad pelarut fosfat. Aspergillus niger tersebut dapat bertahan hidup setelah masa simpan 90 hari dalam bentuk pelet.

Terdapat lebih kurang 2000 jenis bakteri dan 50 jenis fungi yang terkait dengan proses perombakan selulosa pada pengomposan (Subba-Rao, 1994). Proses pembuatan kompos merupakan sistem kerjasama beberapa mikroba pemecah selulosa yang mempunyai ragam sifat fisiologis. Beberapa mikroba tersebut dapat dijumpai di alam, khususnya fungi jenis Aspergillus niger, Trichoderma viridae, Penicillium sp., dan Chaetomium sp. Kompos yang baik sebagai penyubur tanah dan dapat memperbaiki struktur tanah, harus mengandung 8 macam nutrisi, yaitu: karbon (C) sebesar 19,0-40,0%, nitrogen (N) sebesar 2,0-2,5%, fosfor (P) sebesar 0,01-0,14%, kalium (K) sebesar 0,039-1,35%, magnesium (Mg) sebesar 0,04-0,21% dan C/N ratio sebesar 9,0-20% (Gaur, 1986). Seperti dikemukakan oleh Sastraatmadja dkk. (2001), bahwa kompos sebagai salah satu pupuk alam akan merupakan bahan subtitusi yang penting terhadap pupuk kandang dan pupuk hijau.

Penelitian jasad renik pelarut fosfat banyak dilakukan di India, kanada, dan mesir, dengan tujuan untuk mealrutkan endapan-endapan Ca-fosfat (Sen dan Paul, 1957 ; Kundu dan Gaur, 1980 ; Subba Rao, 1977 ; 1982). Pemanfaatan jamur tanh yang lebih dominan pada pH rendah juga memperoleh perhatian peneliti tersebut. DAS (1963) melaporkan bahwa beberapa Aspergillus sp dan Pennicillium sp mampu melarutkan Al-P dan Fe-P. Jenis jamur yang lain adalah Sclerotium dan Fusarium (Alexander, 1978).

Penelitian dengan jamur sebagai mikroba pelarut fosfat telah banyak dilakukan, jenis jamur yang paling banyak diteliti adalah Aspergillus sp dan Pennicillium sp mampu melarutkan 26-40 % Ca3(PO4)2, sedangkan Aspergillus sp melarutkan 18 % (Chonkar dan Subba Rao, 1967). Asam sitrat yang dihasilkan oleh Aspergillus awamori berperanan dalam pealrutan Ca-P, Aspergillus fumigatus dan Aspergillus candidus yang diteliti oleh Banik (1982) menunjukkan kemampuan yang jauh melebihi fosfobakterin dalam melarutkan Ca3(PO4)2, AlPO4, dan FePO4, sedangkan Aspergillus niger yang diteliti oleh Anas et al (1993) dan Lestari (1994) sangat baik dalam meningkatkan P larutan dari media batuan fosfat, yakni lebih dari 10 kali lipat. Aspergillus ficum yang diteliti oleh Premono (1964)mampu meningkatkan ketersediaan P pada tanah sebesar 25 % dan mampu melarutkan bentuk-bentuk Ca-P dan Fe-P. Hasil penelitian Maningsih dan Anas (1996) menunjukkan jamur Aspergillus niger dapat meningkatkan kelarutan P dari AlPO4 sebesarn 135 % dan dapat meningkatkan P larut pada tanah ultisol sebesar 30,4 % dibandingkan kontrol. Indikasi tersebut menunjukkan bahwa kemampuan jamur yang mempunyai spektrum lebar dalam melarutkan beberapa bentuk senyawa P yang ada di dalam tanah. Lestari (1994), menguji Aspergillus niger menunjukkan bahwa mikroba tersebut sangat baik dalam memperbaiki penampilan pertumbuhan tanaman jagung sampai 8 minggu pertama.

Hutami et al., (1996) melakukan penelitian pendahuluan dilaksanakan pada bulan Januari 1995 sampai Juli 1995. Digunakan rancangan acak lengkap dengan tiga ulangan. Sebagai perlakuan adalah: (1) inokulasi Rhizobium japonicum, (2) inokulasi R. japonicum dan fungi pelarut fosfat Aspergillus niger, (3) inokulasi R. japonicum dan mikoriza Gigaspora margarita; (4) inokulasi R. japonicum, A. niger, dan G. margarita. Penelitian kedua dilakukan pada bulan September 1995 sampai dengan Januari 1996. Rancangan yang digunakan adalah rancangan acak kelompok dengan pola faktorial dan tiga ulangan. Sebagai perlakuan adalah: (1) pemupukan dengan bantuan fosfat (50 kg P2O5/ha dan 100 kg P2O5/ha); (2) fungi pelarut fosfat (tanpa fungi dan dengan A. niger strain NHJ2 1 ml per biji; (3) inokulasi mikoriza (tanpa mikoriza dan dengan Glomus manihotis 59 g per pot). Hasil penelitian menunjukkan bahwa inokulasi fungi pelarut fosfat dicampur dengan mikoriza meningkatkan pertumbuhan kedelai, aktivitas penambatan N, dan serapan N dan P berturut-turut 7,8 kali, 1,3 kali, 8 kali, dan 10 kali. Tidak ada perbedaan yang nyata antara perlakuan P 50 kg P205/ha dengan 100 kg P2O5/ha pada pertumbuhan kedelai, aktivitas fiksasi N, dan serapan N dan P. Sehingga penggunaan fungi pelarut P dan mikoriza dapat menghemat 50 persen pemupukan P.

Berdasarkan hasil penelitian Edson (2006), Aspergillus sp. merupakan fungi pelarut fosfat yang paling efektif dalam melarutkan fosfat. Populasi fungi pelarut fosfat terbesar diisolasi pada media tumbuh GAGES dan GES. Mikroorganisme pelarut fosfat mampu mengubah senyawa fosfat anorganik tidak larut menjadi bentuk terlarut yaitu Aspergillus awamori, Pennicillium digitatum, aspergillus niger, scwanniomycetes occidentalis, Aspergillus niger, Trichoderma viridae, Penicillium sp., dan Chaetomium sp.

Berdasarkan hasil penelitian Goenadi et al., (2000), uji in vitro lebih sensiftif daripada uji indek pelarutan fosfat. Namun uji ini memerlukan bahan dan biaya yang lebih mahal daripada uji indek pelarutan fosfat. Uji in vitro menggunakan medium Pikovskaya tanpa agar. Oleh karena itu uji ini dilakukan setelah uji indek pelarutan fosfat dengan isolat yang lebih sedikit. Satu ose isolat mikroba pelarut fosfat diinokulasikan ke dalam 50 ml medium Pikovskaya cair secara aseptis. Selanjutnya kultur diinkubasi selama waktu tertentu (15 hari untuk fungi), dikocok denggan kecepatan 80 rpm pada suhu kamar. Di akhir masa inkubasi kultur disentrifuse dengan kecepatan 72000 rpm selama 20 menit atau disaring dengan kertas saring Whatman No. 42. Kadar P terlarut diukur dengan metode spektofotometer. Parameter lain yang juga penting untuk diukur adalah pH dan bobot kering biomassa. Kemampuan melarutkan fosfat diukur berdasarkan peningkatan kadar P terlarut dibanding kontrol (Goenadi et al., 2000).

Penelitian yang dilakukan oleh menggunakan percobaan faktorial dengan tiga faktor yang disusun dengan Rancangan Acak Lengkap. Faktor pertama adalah inokulum fungi pelarut fosfat (Aspergillus niger) yaitu tanpa fungi pelarut fosfat (F0), fungi pelarut fosfat 1x109 spora/kg (F1) dan fungi pelarut fosfat 2x109 spora/kg (F2). Faktor kedua adalah macam sumber C yaitu tanpa sumber C (B1), Chromolaena odorata 50 g/kg (B2), Grilicidia sepium 50 g/kg (B3) dan jerami padi 50 g/kg (B4). Faktor ketiga adalah waktu inkubasi yaitu dua minggu pertama (W1), dua minggu kedua (W2) dan dua minggu ketiga (W3). Tiap kombinasi diulang tiga kali. Pengamatan dilakukan per dua minggu selama enam minggu inkubasi meliputi pH H2O, bahan organik, populasi fungi pelarut fosfat dan P tersedia. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dosis inokulum fungi pelarut fosfat, sumber C dan waktu inkubasi berpengaruh sangat nyata terhadap peningkatan ketersediaan P. Sedangkan interaksi antara faktor yaitu inokulum fungi pelarut fosfat, sumber C dan waktu inkubasi berpengaruh sangat nyata terhadap P tersedia selama inkubasi enam minggu. Kombinasi perlakuan terbaik yang mampu meningkatkan ketersediaan P tertinggi adalah pada perlakuan fungi pelarut fosfat 2x109 spora/kg dan Chromolaena odorata pada dua minggu ketiga yaitu sebesar 41,78 ppm (Baratha, 2004).

Aplikasi Trichoderma harzianum dan Aspergillus sp pada tanaman dapat meningkatkan pertumbuhan/produktivitas tanaman terutama di tanah-tanah marginal. Terdapat beberapa koleksi fungi unggul. Salah satunya adalah Trichoderma harzianum DT 38. T. harzianum DT 38 ini memiliki beberapa keistimewaan, antara lain yang paling menarik adalah kemampuannya untuk merangsang pertumbuhan tanaman. Selain daripada itu T. harzianum DT 38 juga dapat digunakan untuk agen pendedali hayati penyakit yang disebabkan oleh Gonoderma. Isolat unggul lainya adalah Aspergillus sp yang merupakan fungi pelarut fosfat. Aspergillus sp ini sudah terbukti dapat melarutkan fosfat dari sumber-sumber yang sukar larut.

Pada awal-awal ujicoba kami menggunakan tanaman jagung. Tanah yang kami gunakan adalah tanah-tanah marginal (ultisol) yang kami ambil dari Cikopomayak, kab. Bogor. Tanah ini memiliki karakteristik antara lain: bersifat masam, kandungan bahan organik rendah, dan kapasitas tukar kationnya rendah. Tanah ini terkenal sangat miskin, tanaman apapun yang ditanam sulit tumbuh dan produktivitasnya pun sangat rendah. Meskipun sudah diberi pupuk yang cukup. Perlakuan antara lain: (1) kontrol tanpa pemupukan sama sekali, (2) pemupukan standar dengan pupuk kimia, (3) pemupukan dengan pupuk organik Posmanik (produk dari PG Subang), dan (4) pemupukan Posmanik + inokukum mikroba (T. harzianum DT 38 dan Aspergillus sp). Sebenarnya kami juga melakukan perlakuan kontrol untuk masing-masing mikroba.Perlakuan kontrol untuk menguji tanah yang digunakan. Dari pertumbuhannya sangat jelas bahwa tanah yang digunakan adalah tanah yang sangat sangat miskin. Tanaman jagung seperti hidup segan mati tak hendak. Tumbuhnya lebih mirip rumput daripada tanaman jagung.

Tanaman jagung yang diberi pupuk kimia standar terlihat tumbuh lebih baik daripada kontrol. Namun demikian, pertumbuhan tanaman ini sangat tidak optimal. Ini juga mengindikasikan bahwa tanah tersebut memang tanah yang sangat marginal, terutama kandungan bahan organiknya yang rendah. Meskipun dosis pupuk ditingkatkan saya duga pertumbuhan tanaman tetap tidak optimal.Perlakuan ketiga dengan menggunakan Posmanik memperlihatkan bahwa penambahan bahan organik dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Posmanik ini adalah salah satu pupuk organik yand dibuat dari limbah pabrik gula. Meskipun demikian pertumbuhannya juga belum optimal. Perlakuan keempat dengan menambahkan T. harzianum dan Aspergillus sp pada perlakuan A ternyata mampu meningkatkan pertumbuhan jagung. Tanaman tampak lebih tinggi dan lebih segar daripada perlakuan-perlakuan yang lain.


Bersambung ke bagian 5 yang dapat dilihat pada pustaka dibawah ini:


Pustaka:

Madjid, A. 2009. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Bahan Ajar Online. Fakultas Pertanian Unsri & Program Studi Ilmu Tanaman. Program Magister (S2). Program Pascasarjana. Universitas Sriwijaya. Http://dasar2ilmutanah.blogspot.com.