EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT … · 2017. 4. 1. ·...
Transcript of EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT … · 2017. 4. 1. ·...
-
DISERTASI
EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN
DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT
DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN
(ALLIUM PORUM, L.) DI DESA CANDIKUNING
ANAK AGUNG ISTRI KESUMADEWI
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
-
ii
DISERTASI
EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN
DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT
DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN
(ALLIUM PORUM, L.) DI DESA CANDIKUNING
ANAK AGUNG ISTRI KESUMADEWI
NIM 0890471002
PROGRAM DOKTOR
PROGRAM STUDI ILMU PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
-
iii
EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN
DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT
DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN
(ALLIUM PORUM, L.) DI DESA CANDIKUNING
Disertasi untuk Memperoleh Gelar Doktor
pada Program Doktor, Program Studi Ilmu Pertanian,
Program Pascasarjana Universitas Udayana
ANAK AGUNG ISTRI KESUMADEWI
NIM 0890471002
PROGRAM DOKTOR
PROGRAM STUDI ILMU PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
-
iv
Lembar Pengesahan
DISERTASI INI TELAH DISETUJUI
TANGGAL 25 JANUARI 2016
Promotor
Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS
NIP 195406181981031007
Kopromotor I, Kopromotor II,
Prof.Dr.Ir. I Made Adnyana, MS Prof.Dr.Ir. I Wayan Suarna, MS
NIP. 195605251983031002 NIP. 195905191986011001
Mengetahui
Ketua Program Doktor Ilmu Pertanian Direktur
Program Pascasarjana Program Pascasarjana
Universitas Udayana, Universitas Udayana,
Prof.Dr.Ir.I Made Adnyana,MS Prof.Dr.dr.AA.Raka Sudewi, Sp.S(K)
NIP. 195605251983031002 NIP. 195902151985102001
-
v
Disertasi ini Telah Disetujui pada Ujian Tertutup
Tanggal 25 Januari 2016
Panitia Penguji Disertasi Berdasarkan SK Rektor
Universitas Udayana No. : 385/UN14.4/HK/2016, Tanggal 18 Januari 2016
Ketua : Prof. Dr. Ir. I Made Sudarma, MS
Anggota :
1. Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS 2. Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, MS 3. Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS 4. Prof. Dr. Ir. I Wayan Sandi Adnyana, MS 5. Prof. Dr. Ni Putu Ristiati, M.Pd 6. Dr. Ir. Dewa Nyoman Nyana, M.Si 7. Dr. I Gst Ngurah Alit Susanta Wirya, SP., M.Agr
-
vi
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan, di bawah ini :
Nama : Anak Agung Istri Kesumadewi
NIM : 0890471002
Program : Doktor Ilmu Pertanian
Judul Disertasi : Evaluasi Kerusakan Tanah Budidaya Sayuran dan Potensi
Bakteri Pelarut Fosfat dalam Meningkatkan Hasil Bawang
Daun (Allium porum, L.) di Desa Candikuning.
dengan ini menyatakan, bahwa karya ilmiah disertasi ini bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya
bersedia menerima sanksi sesuai dengan Peraturan Mendiknas RI Nomer 17 Tahun
2010 dan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, 25 Januari 2016
Yang membuat pernyataan
(Anak Agung Istri Kesumadewi)
-
vii
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan
Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena atas karunia-Nya disertasi ini dapat
diselesaikan. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS, dalam kapasitas beliau
sebagai promotor bersama-sama dengan Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, MS dan
Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS yang masing-masing sebagai kopromotor. Beliau
telah dengan penuh perhatian memberikan dorongan, semangat, bimbingan serta
saran kepada penulis dalam penyelesaian disertasi dan naskah publikasi ilmiah.
Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada Rektor Universitas Udayana,
Prof. Dr. dr. Ketut Suastika SpPD KEMD atas kesempatan, fasilitas dan bantuan
pendanaan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan
pendidikan Program Doktor di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga
disampaikan kepada Direktur Program Pascasarjana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr.
A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K) dan Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, MS sebagai Ketua
Program Doktor Ilmu Pertanian atas kesempatan yang diberikan kepada penulis
untuk menjadi mahasiswa Program Doktor pada Program Pascasarjana Universitas
Udayana. Tidak lupa penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada
Dekan Fakultas Pertanian Universitas Udayana, Prof. Dr. Ir. I Nyoman Rai, MS,
Ketua Program Studi Agroekoteknologi Ir. Nyoman Puja, MS dan Ketua
Konsentrasi Tanah dan Lingkungan Prof. Dr. Ir. Indayati Lanya, MS yang telah
mengijinkan penulis untuk mengikuti pendidikan program Doktor. Ungkapan
terima kasih penulis sampaikan juga kepada para penguji disertasi, yaitu Prof. Dr.
-
viii
Ir. I Made Sudarma, MS, Prof. Dr. Ir. I Wayan Sandi Adnyana, MS, Prof. Dr. Ni
Putu Ristiati, M.Pd, Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si, dan Dr. I Gusti Ngurah
Alit Susanta Wirya, SP., M.Agr., yang telah berkenan memberikan masukan,
saran, sanggahan dan koreksi sehingga disertasi ini dapat terwujud seperti ini.
Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih yang setulus-tulusnya kepada
seluruh rekan-rekan yang telah membantu pelaksanaan penelitian sehubungan
dengan disertasi ini terutama tim peneliti di Departemen Biosistem Fakultas
Biologi Universitas Innsbruck di bawah pimpinan Prof. Dr. Heribert Insam, teman-
teman di Indonesian Centre for Biotechnology and Biodiversity di bawah pimpinan
Prof. Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, MS, serta rekan peneliti Dr. Rahman Hidayat di
Laboratorium Mikrobiologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia di Cibinong.
Penghargaan setulusnya juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Narka
Tenaya, MP atas bimbingannya dalam pengolahan dan interpretasi data statistik
dan ogink atas bantuannya dalam rekonstruksi pohon filogeni..
Capaian penulis dalam penyusunan disertasi ini adalah merupakan akumulasi
hasil dari bimbingan akademik yang diberikan oleh seluruh guru-guru penulis di
SD Negeri 18 Denpasar, SMP Negeri 3 Denpasar, dan SMA Negeri 1 Denpasar,
selain tentunya dosen di Fakultas Pertanian Universitas Udayana, Jurusan Ilmu
Tanah Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor, peneliti sumber daya hayati
Pusat Penelitian Bioteknologi Jerman di Brauschweigh, serta Pusat Penelitian
Pertanian Jerman di Brauschweigh. Untuk itu, penulis menyampaikan rasa terima
kasih yang mendalam bagi mereka semua. Selain itu, penulis mengucapkan
penghargaan yang tulus kepada Prof. Dr. Ir. Nengah Netera Subadiyasa, MS dan Ir.
I Made Oka Kartika, MS yang telah membimbing penyelesaian studi S1 penulis di
-
ix
Fakultas Pertanian Universitas Udayana serta Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc dan
Prof. Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, MS yang membimbing penulis selama
melaksanakan pendidikan master di Jurusan Ilmu Tanah Institut Pertanian Bogor.
Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih dan hormat kepada Ayah dan
mendiang Ibu serta paman dan bibi yang secara bersama-sama telah mengasuh dan
membesarkan penulis dengan penuh kasih sayang serta memberikan media dan
kesempatan yang luas untuk pengembangan kepribadian, keilmuan dan kreativitas
positif. Terima kasih yang tulus juga penulis sampaikan kepada Dr. Ir. IGA
Suryawardani, M.Sc. yang telah memfasilitasi pengasuhan putra penulis melalui
Yayasan Denpasar Children Centre sehingga selama mengikuti pendidikan ini
penulis tidak terlalu terbebani dengan pengasuhan anak. Akhirnya penulis
menyampaikan terima kasih kepada suami tercinta dan keluarga yang telah
mengambil alih sebagian besar tugas penulis dalam keluarga yang memungkinkan
penulis untuk lebih berkonsentrasi dalam melaksanakan pendidikan program
Doktor.
Penulis berharap semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa akan selalu
melimpahkan rahmatnya kepada semua pihak yang telah berkenan membantu
penulis dalam pelaksanaan program pendidikan ini sampai dengan tersusunnya
disertasi ini, serta kepada penulis sekeluarga.
-
x
ABSTRAK
EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN
DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT
DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN (ALLIUM PORUM, L.)
DI DESA CANDIKUNING
Kerusakan tanah karena deforestasi menjadi lahan budidaya sayuran dan
pengaruh negatifnya terhadap bakteri pelarut fosfat (BPF) dapat terjadi pada kurun
waktu tertentu dengan tingkat kerusakan yang beragam tergantung pada sistem
pengelolaan tanah. Oleh karena itu, sebuah penelitian telah dilakukan pada lahan
budidaya sayuran untuk mengetahui: (1) kerusakan tanah budidaya sayuran pada
lahan deforestasi dan perbedaan indeks kerusakan tanah antar pola tanam sayuran,
(2) perbedaan total populasi dan kemampuan in vitro BPF antar pola tanam dan
jenis tanaman sayuran, (3) jenis BPF terbaik, dan (4) pengaruh BPF terbaik
terhadap hasil tanaman bawang daun dan jumlah pupuk P yang dapat disubstitusi.
Penelitian dilakukan dalam empat tahap percobaan. Rangkaian percobaan
tersebut adalah (1) evaluasi kerusakan tanah budidaya sayuran pada tiga jenis pola
tanam (monokultur selada, monokultur bawang daun dan strip intercropping), (2),
penghitungan jumlah total populasi dan kemampuan BPF dari jenis penggunaan
lahan dan tanaman tersebut, (3) seleksi dan identifikasi spesies isolat BPF terbaik,
dan (4) pengujiannya pada tanaman bawang daun (Allium porum, L.) dengan
media tanam tanah dari ketiga pola tanam sayuran di atas.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa budidaya sayuran di Desa Candikuning
memperbaiki sifat kimia tanah, namun menurunkan kadar air kapasitas lapang,
dan berdampak negatif terhadap sifat biologi tanah. Perbedaan pola tanam diikuti
oleh perbedaan beberapa sifat tanah, yaitu nilai KTK dan kadar N-total yang
tertinggi pada tanah strip intercropping. Jumlah tertinggi populasi total mikroba
serta kadar air kapasitas lapang adalah pada tanah monokultur bawang daun.
Budidaya sayuran tidak menyebabkan kerusakan tanah yang dicirikan oleh indeks
positif kerusakan tanah sebesar 33,60% (monokultur selada); 32,07% (strip
intercropping); dan 25,16% (monokultur bawang daun). Tanah pada pola tanam
strip intercropping dan rhizosfer tanaman wortel memiliki total populasi BPF
tertinggi, yaitu berturut-turut sebesar 19,91x106
dan 16,49x106CFU g
-1 tanah. Isolat
BPF terbaik 98,81% identik dengan Enterobacter asburiae dan mampu
menyubstitusi 50% (155,5 kg ha-1
) kebutuhan pupuk P tanpa menurunkan hasil
tanaman bawang daun pada tanah monokultur bawang daun dan strip
intercropping.
Kesimpulan dari hasil penelitian ini adalah (1) budidaya sayuran memperbaiki
sifat kimia tanah namun berdampak negatif terhadap sifat fisika dan biologi tanah,
(2) pola tanam strip intercropping dan budidaya wortel terbaik dalam menjaga
populasi BPF, (3) isolat BPF indegenus terbaik tergolong E. asburiae, dan (4)
isolat tersebut menghemat penggunaan pupuk SP36 sebesar 50% dari dosis pupuk
(155,5 kg SP36 ha-1
) untuk tanaman bawang daun pada tanah monokultur bawang
daun dan strip intercropping.
Kata kunci : indeks kerusakan tanah, Andisol, monokultur, strip intercropping,
bakteri pelarut fosfat, Enterobacter asburiae.
-
xi
ABSTRACT
EVALUATION OF SOIL DETERIORATION OF VEGETABLE FIELD
AND THE POTENTIAL OF PHOSPHATE SOLUBILIZING BACTERIA
IN INCREASING THE YIELD OF LEEK (ALLIUM PORUM, L.)
IN CANDIKUNING VILLAGE
Soil deterioration caused by deforestation in to vegetable field and its negative
impact on phosphate solubilizing bacteria (PSB) possibly occurs on a particular
period of time with varying degree of damage depends on the land management
system. Therefore, a study was conducted on vegetable fields in order to
determine: (1) the soil deteoriation index of vegetable field and the difference
among the local vegetables cropping patterns, (2) the difference of the total
population density and in vitro PSB ability among cropping pattern and plants
type, (3) finding the best PSB, and (4) measure its effect on leek yield and the
amount of P fertilizer that can be substituted.
The study was conducted in four experiments. The experiments were (1)
evaluation of soil deterioration index of vegetable field under three cropping
patterns (monoculture lettuce, monoculture scallion and strip intercropping), (2)
comparison of both PSB population density and ability among cropping pattern
and crops, (3) selection and species identification of the best BPF isolate, and (4)
measured its effect on leek (Allium porum, L.) yield growing on soil under those
cropping pattern.
The results showed that vegetables cultivation in Candikuning Village
improved soil chemical properties, but reduced the field capacity of water content,
and reduced some biological soil properties. The differences in vegetables
cropping patterns lead to differences of a few soil properties, i.e. the value of CEC
and total soil N which were highest in the strip intercropping soil, but the highest
number of total microbial population and the field capacity of water content were
on leek monoculture system. Vegetables cultivation was not deteriorate the soil as
indicated by the positive deterioration index by 33.60% (lettuce monoculture),
32.07% (strip intercropping), and 25.16% (leek monoculture). Soil of strip
intercropping system and rhizosphere of carrots occupied by the highest number of
PSB, which were 19,91x106 and 16,49x10
6CFU g
-1 dried soil, respectively. The
best PSB isolate was 98.81% related to Enterobacter asburiae with ability to
substitute 50% (155.5 kg ha-1
) of P fertilizer dosage on leek monoculture and strip
intercropping soils.
The conclusions of this study were (1) cultivation of vegetables improved the
chemical properties of Andisol but negatively impact to soil physical and
biological properties, (2) strip intercropping and cultivation of carrots were the best
in maintaining the indigenous PSB population density, (3) the best indigenous PSB
was recognized as E. asburiae which can be used as a bio fertilizer for leek.
Key words : soil deterioration index, Andisol, monoculture, strip intercropping,
phosphate solubilizing bacteria, Enterobacter asburiae.
-
xii
RINGKASAN
Deforestasi hutan alam berjenis tanah Andisol di dataran tinggi menjadi lahan
budidaya sayuran dapat menyebabkan perubahan penting sifat-sifat tanah yang
mengarah pada kerusakan dan penurunan produktivitas tanah pada pengelolaan
tanah yang kurang tepat. Kerusakan tanah karena transformasi jenis tanaman
umumnya tidak dapat diperbaiki terutama sifat biologi tanah. Diantara beragam
komponen biologi tanah yang sensitif terhadap perubahan lingkungan, bakteri
pelarut fosfat (BPF) adalah mikroba yang penting baik dalam meningkatkan kadar
P-tersedia yang biasanya rendah di dalam tanah maupun dalam mendukung
pertumbuhan tanaman. Kepadatan populasi dan kemampuan BPF dipengaruhi oleh
kondisi lingkungan. Perubahan karakteristik lingkungan pada agroekosistem
sebagian besar disebabkan oleh perbedaan tipe penggunaan lahan yang
menyangkut jenis tanaman dan pola tanam yang digunakan. Pengaruh deforestasi
hutan alam dataran tinggi menjadi lahan budidaya sayuran dan pola tanam sayuran
terhadap kepadatan populasi dan kemampuan BPF pada Andisol belum banyak
dikaji. Oleh karena itu, suatu penelitian dilakukan untuk mengetahui (1) kerusakan
tanah budidaya sayuran pada lahan deforestasi dan perbedaan indeks kerusakan
tanah antar pola tanam sayuran, (2) perbedaan jumlah total populasi dan
kemampuan in vitro BPF antar pola tanam dan jenis tanaman sayuran, (3) seleksi
dan identifikasi spesies BPF terbaik, serta (4) pengaruh BPF terbaik terhadap hasil
tanaman dominan, yaitu bawang daun dan jumlah pupuk P yang bisa disubstitusi.
Penelitian dilakukan pada tanah Andisol di lahan hutan alam dan lahan
budidaya sayuran yang berdekatan di Desa Candikuning. Wilayah penelitian
memiliki potensi kerusakan tanah yang tergolong sedang sampai tinggi
berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomer 150 Tahun 2000 dan tingkat erosi yang
tergolong sedang pada lahan budidaya sayuran dan sangat ringan pada lahan hutan
alam. Potensi kerusakan tanah tersebut bersumber dari jenis tanah Andisol dan
jenis penggunaan lahan tegalan. Penelitian dilakukan dalam 4 tahapan berikut.
Pertama, evaluasi indeks kerusakan tanah budidaya sayuran dan perbedaan indeks
tersebut antar tanah dengan pola tanam monokultur selada, monokultur bawang
daun, dan strip intercropping. Kedua, pembandingan jumlah total populasi dan
kemampuan BPF pada tanah dan rhizosfer dari pola tanam dan jenis tanaman
sayuran yang berbeda serta percobaan eksperimental tiga ulangan untuk
menyeleksi isolat BPF terbaik dengan tanaman caisin sebagai indikator. Ketiga,
identifikasi spesies BPF terbaik. Keempat, pengujian BPF terbaik pada tanaman
bawang daun (Allium porum, L.) menggunakan rancangan percobaan faktorial
dengan faktor perlakuan (1) inokulasi BPF Enterobacter asburiae (I0=tanpa dan
I1=dengan inokulasi), (2) tanah (TK=monokultur selada, TB=monokultur bawang
daun, dan TP=strip intercropping), dan (3) dosis pupuk SP36 (P0=0 kg SP36 ha-1
,
P155,5= 155,5 kg SP36 ha-1
, dan P311,0= 311,0 kg SP36 ha-1
) masing-masing dalam 3
ulangan. Variabel yang diukur pada percobaan 1 adalah beberapa sifat fisika,
biologi, dan kimia tanah. Variabel BPF yang diukur dalam percobaan 2 adalah
jumlah total populasi, diameter koloni dan zone terang, indeks pelarutan P dan
pelarutan Ca-P secara in vitro oleh BPF. Variabel yang diukur pada percobaan 3
adalah perubahan pH media, kadar P205 terlarut, dan sekuen DNA BPF terbaik dan
nilai homologi terdekatnya dengan beberapa bakteri lain, sedangkan variabel yang
-
xiii
diamati adalah tinggi dan ekstensivitas akar bibit caisin. Variabel yang diukur pada
percobaan 4 adalah kadar P-tersedia, serapan P oleh tanaman, dan hasil tanaman
berdasarkan berat kering oven. Data hasil penelitian dianalisis dengan uji T, anova
yang dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil pada nilai probabilitas 5%, serta
analisis korelasi dan regresi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak terjadi kerusakan tanah pada lahan
budidaya sayuran intensif, tetapi terjadi perbaikan kondisi tanah yang
diindikasikan oleh indeks positif kerusakan tanah sebesar 33,60%; 32,07%; dan
25,16% berturut-turut untuk tanah pada pola tanam monokultur selada, strip
intercropping dan monokultur bawang daun. Perbaikan tersebut meliputi sifat
kimia tanah (pengayaan unsur hara makro N, P, dan K dan ion NO3- tetapi terjadi
penurunan kadar NH4+), sifat biologi tanah (penurunan populasi, biomassa dan
aktivitas mikroba tanah kecuali biomassa jamur), serta sifat fisika tanah
(penurunan kadar air kapasitas lapang dan fraksi halus tanah). Ditemukan pula
bahwa perbedaan pola tanam dan jenis tanaman diikuti oleh perbedaan kepadatan
total populasi dan kemampuan BPF indigenus. Pola tanam dan jenis tanaman yang
memiliki kepadatan tertinggi total populasi BPF pada rhizosfer adalah strip
intercropping dan tanaman wortel dengan nilai berturut-turut sebesar 19,91x106
SPK g-1
BK dan 27,92x106CFU g
-1 tanah. Namun, isolat dengan kemampuan
tertinggi dalam melarutkan P dan mendukung pertumbuhan tanaman ditemukan
dari tanah monokultur selada. Isolat tersebut memiliki homologi tertinggi sebesar
98,81% dengan Enterobacter asburiae, mampu melarutkan P dari Ca-P dan Fitat-P
berturut-turut sebesar 94,51 ppm P2O5 dan 113,09 ppm P2O5 serta menghasilkan
pertumbuhan tertinggi dan perakaran yang paling ekstensif pada bibit caisin.
Aplikasinya pada tanaman bawang daun dapat menghemat 50% dosis pupuk SP36
(155,5 kg SP36 ha-1
) pada tanah monokultur bawang daun dan strip intercropping
tanpa mengurangi hasil tanaman.
Kesimpulan dari hasil penelitian ini adalah budidaya sayuran pada Andisol di
Desa Candikuning tidak menyebabkan kerusakan tanah tetapi berdampak negatif
terhadap sifat fisika dan biologi tanah. Perbedaan pola tanam yaitu monokultur
selada, monokultur bawang daun, dan strip intercropping menyebabkan perbedaan
tingkat perbaikan tanah berdasarkan nilai indeks positif kerusakan dengan urutan
dari terbesar adalah sebagai berikut : monokultur selada (33,60%) > strip
intercropping (32,07%) > monokultur bawang daun (25,16%). Pola tanam strip
intercropping dan rhizosfer wortel paling banyak dihuni oleh BPF pada ketiga
pola tanam. BPF K8 yang diisolasi dari tanah monokultur selada adalah isolat
terbaik sebagai pupuk hayati dengan kemampuan melarutkan P dari Ca-P sebesar
94,51 dan Fitat-P sebesar 113,09 ppm P dan menghasilkan pertumbuhan terbaik
bibit caisin. Isolat tersebut tergolong E. asburiae dan mampu menyubstitusi 50%
jumlah pupuk P dalam bentuk SP 36 (155,5 kg P ha-1
) tanpa menurunkan hasil
tanaman bawang daun pada tanah monokultur bawang daun dan strip
intercropping.
-
xiv
DAFTAR ISI
Judul Halaman
SAMPUL DALAM ............................................................................ ii
PRASYARAT GELAR ..................................................................... iii
LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................. iv
PENETAPAN PANITIA PENGUJI .................................................. v
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT …………………... vi
UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................ vii
ABSTRAK ........................................................................................ x
ABSTRACT ........................................................................................ xi
RINGKASAN ..................................................................................... xii
DAFTAR ISI ........................................................................................ xiv
DAFTAR TABEL .............................................................................. xviii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................... xix
DAFTAR ARTI LAMBANG, SINGKATAN, DAN ISTILAH …… xxi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................ 1
1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 5
1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................... 5
1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................... 7
2.1 Indeks Kerusakan Tanah .................................................................. 7
2.2 Perbedaan Sifat-Sifat Tanah dan Sumber Unsur Hara antara Tanah
Hutan Alam dan Tanah Budidaya Sayuran ……………………….
9
2.3 Perubahan Sifat - Sifat Tanah karena Deforestasi Lahan Hutan Alam
menjadi Lahan Pertanian …………………………………………..
11
2.4 Hubungan Pertanian Intensif dengan Kesuburan dan Komunitas
Mikroba Tanah ...............................................................................
13
2.4.1 Pertanian intensif dan kesuburan tanah ................................ 14
2.4.2 Pertanian intensif dan komunitas mikroba tanah ………… 15
2.4.2.1 Pengaruh pupuk kimia .......................................................... 16
2.4.2.2 Pengaruh pestisida kimia .................................................... 17
2.4.2.3 Pengaruh pengolahan tanah ................................................... 19
2.4.2.4 Pengaruh pola Tanam ............................................................ 19
2.5 Tanah sebagai Habitat Mikroba ....................................................... 20
2.6 Pola Tanam dan Sifat-Sifat Tanah ................................................... 22
2.7 Mikroba Pelarut Fosfat ................................................................... 25
2.7.1 Populasi dan Jenis MPF ....................................................... 25
2.7.2 Mekanisme Pelarutan P oleh MPF ...................................... 26
-
xv
Judul Halaman
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS
PENELITIAN .......................................................................
28
3.1 Kerangka Berpikir Penelitian ......................................................... 28
3.2 Kerangka Konsep ........................................................................... 31
3.3 Hipothesis ....................................................................................... 34
BAB IV METODE PENELITIAN .................................................... 35
4.1 Evaluasi Kerusakan Tanah ......................................................... 35
4.1.1 Rancangan percobaan ............................................... 35
4.1.2 Lokasi dan waktu percobaan ............................................... 37
4.1.3 Penentuan sumber data ...................................................... 37
4.1.4 Variabel percobaan ........................................................... 37
4.1.5 Bahan percobaan ........................................................... 39
4.1.6 Instrumen percobaan ........................................................... 39
4.1.7 Prosedur percobaan ........................................................... 39
4.1.7.1 Pengambilan dan persiapan sampel tanah ...................... 39
4.1.7.2 Analisis sifat kimia tanah ........................................... 40
4.1.7.3 Analisis sifat biologi tanah ........................................... 41
4.1.7.4 Analisis sifat fisika tanah ........................................... 44
4.1.7.5 Penghitungan indeks kerusakan tanah .......................... 45
4.1.8 Analisis data ....................................................................... 45
4.2 Percobaan Evaluasi Jumlah Total Populasi BPF pada Pola Tanam
dan Tanaman Sayuran yang Berbeda .............................................
46
4.2.1 Rancangan percobaan ...................................................... 46
4.2.2 Lokasi dan waktu percobaan ........................................... 46
4.2.3 Penentuan sumber data ...................................................... 47
4.2.4 Variabel percobaan ........................................................... 47
4.2.5 Bahan percobaan .............................................................. 47
4.2.6 Instrumen percobaan ........................................................... 48
4.2.7 Prosedur percobaan ........................................................... 48
4.2.7.1 Pengambilan sampel tanah ........................................... 48
4.2.7.2 Penghitungan jumlah populasi dan isolasi BPF ............ 49
4.2.7.3 Pengukuran kemampuan pelarutan P secara in vitro oleh
BPF ....................................................................................
49
4.2.7.4 Pengukuran aktivitas enzim fosfatase .......................... 50
4.2.8 Analisis Data ..................................................................... 51
4.3 Seleksi dan Identifikasi BPF ......................................................... 51
4.3.1 Rancangan percobaan ......................................................... 51
4.3.2 Lokasi dan waktu percobaan ............................................. 51
4.3.3 Penentuan sumber data ......................................................... 52
4.3.4 Variabel percobaan ......................................................... 52
4.3.5 Bahan percobaan ......................................................... 52
4.3.6 Instrumen percobaan ......................................................... 52
-
xvi
Judul Halaman
4.3.7 Prosedur percobaan ......................................................... 53
4.3.7.1 Seleksi kuantitatif isolat BPF .................................... 53
4.3.7.2 Uji inokulasi isolat BPF pada bibit caisin ............ 53
4.3.7.3 Identifikasi spesies isolat BPF terpilih ................... 54
4.3.7.3.1 Ekstraksi DNA genom isolat BPF …………... 54
4.3.7.3.2 Amplifikasi DNA genom isolat BPF dengan metode
PCR ……………………………………………...
54
4.3.7.3.3 Sekuensing DNA genom isolat BPF …………... 55
4.3.8 Analisis data ........................................................... 56
4.4 Pengujian pengaruh BPF terpilih terhadap hasil tanaman bawang
daun ..................................................................................................
56
4.4.1 Rancangan percobaan ......................................................... 56
4.4.2 Lokasi dan waktu percobaan ........................................... 57
4.4.3 Penentuan sumber data ......................................................... 57
4.4.4 Variabel percobaan ......................................................... 57
4.4.5 Bahan percobaan ......................................................... 57
4.4.6 Instrumen percobaan ......................................................... 58
4.4.7 Prosedur percobaan ......................................................... 58
4.4.8 Analisis data ......................................................... 59
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………...... 60
5.1 Indeks Kerusakan Tanah Budidaya Sayuran ……………………... 60
5.1.1 Perbedaan karakteristik tanah hutan alam dengan tanah
budidaya sayuran di Desa Candikuning …………….........
60
5.1.2 Perbedaan karakteristik tanah budidaya sayuran dengan pola
tanam yang berbeda di Desa Candikuning ….....................
64
5.1.2.1 Perbedaan sifat kimia tanah ……………………………..... 65
5.1.2.2 Perbedaan sifat biologi tanah ………….............................. 69
5.1.2.3 Perbedaan sifat fisika tanah ……………………………... 75
5.1.3 Indeks kerusakan tanah ……………………...................... 78
5.2 Jumlah Total Populasi dan Pelarutan P in vitro oleh BPF Indigenus 79
5.2.1 Jumlah total populasi dan pelarutan P in vitro BPF dari
tanah dan rhizosfer tanaman hutan dan tanaman sayuran
dataran tinggi di Desa Candikuning ……………………....
79
5.2.2 Pengaruh jenis tanaman terhadap jumlah total populasi dan
kemampuan melarutkan P oleh BPF ..................................
87
5.3 Seleksi BPF ………………………………………........................... 90
5.3.1 Seleksi in vitro BPF …………………………………….... 90
5.3.2 Seleksi BPF dalam mendukung pertumbuhan bibit caisin
(Brassica sinensis L.) ………………...............................
97
5.4 Karakteristik BPF K8 ........................................................................... 99
5.4.1 Karakteristik biokimia BPF K8 …………………………….. 99
5.4.2 Hubungan genetik BPF K8 dengan bakteri lain …………... 102
-
xvii
Judul Halaman
5.5 Pengaruh BPF K8 Lokal dan Dosis Pupuk P terhadap Kadar P-
tersedia dan Hasil Tanaman Bawang Daun pada Tanah Budidaya
Sayuran di Desa Candikuning ………………………………….
107
5.5.1 Pengaruh BPF K8 dan dosis pupuk P terhadap kadar P-
tersedia pada tanah budidaya sayuran di Desa Candikuning
108
5.5.2 Pengaruh BPF K8 dan dosis pupuk P terhadap serapan P
dan hasil tanaman bawang daun pada tanah budidaya
sayuran ….............................................................................
111
5.6 Pembahasan Umum …………………........................................ 119
5.7 Novelty Penelitian ………………………................................. 122
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ...................................... 123
6.1 Simpulan ................................................................................... 123
6.2 Saran ........................................................................................ 124
DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 125
-
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
4.1 Beberapa karakteristik jenis penggunaan lahan hutan alam dan
lahan pertanian sayuran di Desa Candikuning …………….........
38
4.2 Analisis sifat kimia tanah yang dilakukan dalam percobaan
pertama ………………………………………………………...
41
4.3 Analisis sifat biologi tanah yang dilakukan dalam percobaan
pertama ………………………………………………………...
43
4.4 Analisis sifat fisika tanah yang dilakukan dalam percobaan
pertama ……………………………………………………….
45
5.1 Beberapa sifat tanah lahan hutan alam dan budidaya sayuran di
Desa Candikuning ………………...............................................
63
5.2 Beberapa sifat kimia tanah hutan alam dan budidaya sayuran di
Desa Candikuning ........................................................................
67
5.3 Beberapa sifat biologi tanah hutan alam dan budidaya sayuran di
Desa Candikuning ......………………………………………….
71
5.4 Beberapa sifat fisika tanah hutan alam dan budidaya sayuran di
Desa Candikuning ........................................................................
75
5.5 Jumlah total populasi dan diameter koloni kelompok BPF dari
tanah dan rhizosfer tanaman hutan dan tanaman sayuran di Desa
Candikuning ……………………………………………...........
82
5.6 Kemampuan pelarutan P in vitro oleh kelompok BPF dari tanah
dan rhizosfer tanaman hutan dan tanaman sayuran di Desa
Candikuning ...............................................................................
84
5.7 Matrik perbandingan pelarutan P oleh isolat BPF dari rizhosfer
tanaman hutan alam dan budidaya sayuran ……………………
86
5.8 Matrik perbandingan pelarutan P oleh isolat BPF dari tanah hutan
alam dan budidaya sayuran ……………………………………
87
5.9 Jumlah total populasi dan kemampuan pelarutan P oleh BPF
dari rhizosfer tanaman hutan dan sayuran di Desa Candikuning
89
5.10 Karakteristik isolat BPF lokal dari tanah hutan alam dan
budidaya sayuran di Desa Candikuning ……………………….
91
5.11 Populasi bakteri pelarut fosfat dan jumlah isolat potensial …… 93
5.12 Perbedaan pengaruh isolat BPF lokal terhadap pertumbuhan bibit
caisin ………………………………………………………….
98
5.13 Beberapa karakteristik biokimia BPF K8 Desa Candikuning ... 101 5.14 Nilai homologi beberapa strain pembanding dengan BPF K8
berdasarkan pensejajaran berganda BLAST NCBI ………………
104
5.15 Serapan P akar bawang daun pada interaksi dosis BPF dan tanah
dari pola tanam yang berbeda ....................................................
112
-
xix
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
3.1 Diagram alur konsep penelitian ……………………………… 34 4.1 Denah lokasi penelitian dan titik sampel .................................... 36 4.2 Bagan alir pelaksanaan percobaan 1 .......................................... 40 4.3 Bagan alir pelaksanaan percobaan 2 .......................................... 48 5.1 Persentase perubahan relatif sifat kimia tanah budidaya sayuran
pada pola tanam berbeda di Desa Candikuning ………………
68
5.2 Persentase perubahan relatif sifat biologi tanah budidaya
sayuran pada pola tanam berbeda di Desa Candikuning ……..
72
5.3 Persentase perubahan relatif sifat fisika tanah budidaya sayuran
pada pola tanam berbeda di Desa Candikuning ………………
77
5.4 Nilai indeks kerusakan tanah pada pola tanam monokultur
bawang daun, strip intercropping dan monokultur selada …...
78
5.5 Contoh koloni bakteri (BPF) dan jamur (JPF) pelarut P dalam
media pikovskaya …………………………………….............
91
5.6 Diameter koloni dan zone terang serta indeks pelarutan fosfor
oleh isolat bakteri pelarut fosfat ……………………………...
94
5.7 Konsentrasi P yang dilarutkan dari Ca-P dan Fitat-P oleh isolat
BPF …………………………………………………………...
95
5.8 Proporsi P yang dilarutkan dari Ca-P dan fitat-P oleh isolat BPF
terpilih ………………………………………………………...
96
5.9 Keasaman media Ca-P dan Fitat-P masing-masing kultur isolat
BPF pada 48 jam setelah inkubasi ……………………………
97
5.10 Perbedaan pengaruh isolat BPF lokal terhadap pertumbuhan
bibit caisin …………………………………………………….
98
5.11 Koloni isolat BPF K8 dalam media pikovskaya ……………... 99 5.12 Foto gel elektroforesis isolat BPF K8 …………………………. 103 5.13 Pohon filogeni berdasarkan sekuen 16S rRNA yang
menunjukkan hubungan kekerabatan antara BPF K8 dengan
kelompok bakteri terdekat ……………………………………
105
5.14 Kadar P-tersedia tanah antar pola tanam sayuran pada perlakuan
dosis pupuk P dan inokulasi BPF …………………………….
109
5.15 Jumlah serapan total P, berat kering total dan berat kering akar
bawang daun antar pola tanam pada perlakuan dosis pupuk P
dan inokulasi BPF ……………………………………………
113
5.16 Persentase relatif berat kering total bawang daun antar pola
tanam pada perlakuan dosis pupuk P dan inokulasi BPF …….
114
5.17 Pengaruh BPF terhadap serapan P tanaman ………………..... 115
5.18 Pengaruh Dosis Pupuk P terhadap Berat Kering Oven Tanaman
Bawang Daun pada Tanah Pertanian di Desa Candikuning
tanaman bawang daun pada tanah budidaya sayuran di Desa
Candikuning ……………………………..................................
117
-
xx
Gambar Judul Halaman
5.19 Tinggi tanaman (cm) bawang daun berumur 65 hari karena
perlakuan BPF K8 dan dosis pupuk P (kg.Ha-1
) pada tanah
budidaya sayuran Desa Candikuning ……………………….
118
5.20 Pengaruh BPF lokal dan dosis pupuk P(kg.Ha-1
) terhadap berat
kering oven (g) tanaman bawang daun pada tanah budidaya
sayuran di Desa Candikuning ……………………………...
119
-
xxi
DAFTAR SINGKATAN
SINGKATAN
BK : berat kering
BPF : bakteri pelarut fosfat
C : karbon
CFU : colony forming unit
Cmole(+) : sentimolekul positif
CO2 : karbondioksida
cm : sentimeter
g : gram
ha : hektar
j : jam
JPF : jamur pelarut fosfat
K : kalium
KB : kejenuhan basa
kg : kilogram
KTK : kapasitas tukar kation
l : liter
mmhos : milimeter hoss
ml : mililiter
mm : millimeter
MPF : mikroba pelarut fosfat
N : nitrogen
ng : nanogram
P : fosfor
qCO2 : koefisien metabolik
µg : mikro gram
µl : mikro liter