iv. hasil dan pembahasan - repository.ipb.ac.id · 20 tersebut juga dianggap tidak terdeteksi...
TRANSCRIPT
19
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Uji Sterilitas Penggunaan Iradiasi Sinar Gamma Co-60, Mesin Berkas Elektron dan Autoklaf terhadap Berbagai Bahan Pembawa
Sterilisasi bahan pembawa sebelum inokulasi memiliki tujuan untuk
menghindari pertumbuhan mikrob indigenus dalam bahan pembawa yang tidak
diinginkan dan mematikan bakteri yang bersifat patogen. Banyaknya mikrob
dalam berbagai bahan pembawa dapat dilihat di Tabel 1. Informasi dalam tabel
sekaligus menunjukkan pentingnya mensterilkan bahan dari segala bentuk mikrob
yang tidak diinginkan bahkan bersifat patogen.
Tabel 1. Total Mikrob dalam Bahan Pembawa Sebelum dan Setelah Sterilisasi
Bahan Pembawa Sebelum Sterilisasi
Metode Sterilisasi Iradiasi Sinar Gamma Co-60
Mesin Berkas Elektron Autoklaf
….spk/g…. ……..……..……...spk/g……………..…….. Arang batok 5.70 x 108 1.66 x 101 2.16 x 102 0 Zeolit 2.08 x 108 0 1.66 x 101 0 Arang kayu 9.91 x 107 0 1.66 x 101 0 Gambut Rw Pening 2.27 x 108 0 2.16 x 102 0 Keterangan: Batas minimum terdeteksi 102 spk/g (McNamara et al., 2007) Ttd : tidak terdeteksi spk : satuan pembentuk koloni
Tabel 1 memperlihatkan efektivitas metode sterilisasi terhadap berbagai
bahan pembawa yaitu penurunan total mikrob setelah disterilisasi. Metode
sterilisasi iradiasi Sinar Gamma Co-60 pada dosis 50 kGy mampu mengurangi
jumlah sel hingga 0 spk/g. Pada bahan arang batok masih memiliki jumlah sel
1.66 x 101 spk/g namun jumlah tersebut dinyatakan tidak terdeteksi karena batas
minimum terdeteksi mikrob adalah 102 spk/g (McNamara et al., 2007). Menurut
Nhan et al. (2004), penggunaan iradiasi Sinar Gamma Co-60 dosis 50 kGy
terhadap bahan pembawa kompos mampu mengurangi jumlah sel bakteri hingga
102 spk/g dan fungi hingga 0 spk/g.
Metode sterilisasi Mesin Berkas Elektron (MBE) mampu mengurangi
jumlah sel hingga 102 spk/g pada bahan arang batok dan gambut Rawa Pening,
sedangkan pada bahan zeolit dan arang kayu berkurang hingga 101 spk/g. Jumlah
20
tersebut juga dianggap tidak terdeteksi sehingga metode sterilisasi MBE sama
efektifnya dengan iradiasi Sinar Gamma Co-60 dalam mensterilkan bahan
pembawa.
Autoklaf memberikan hasil pengurangan total mikrob hingga 0 spk/g pada
semua bahan pembawa yang telah disterilisasi. Hal tersebut menunjukkan bahwa
panas lembab dari autoklaf mampu mematikan semua mikrob yang ada dalam
bahan pembawa arang batok, zeolit, arang kayu dan gambut Rawa Pening.
Mekanisme dalam mematikan mikrob pada masing-masing metode
sterilisasi berbeda. Autoklaf memanfaatkan panas lembab yang dapat merusak
produksi rantai-tunggal DNA sehingga viabilitas selnya akan terganggu (Kusnadi,
2004). Selain itu proses autoklaf bahan yang dilakukan selama dua hari berurutan
juga memberikan hasil yang maksimal dalam mematikan mikrob, karena adanya
jeda waktu proses autoklaf hari pertama dan hari kedua yang bertujuan untuk
membiarkan spora mikrob berkecambah. Setelah spora mikrob berkecambah
maka dilakukan kembali proses sterilisasi di hari kedua sehingga dapat dipastikan
semua mikrob dalam bahan pembawa terbunuh semua.
Autoklaf sangat efektif dalam mematikan mikrob namun terdapat
kekurangan dalam mekanisme tersebut. Menurut Toharisman (1989) intensitas
sterilisasi tanah menggunakan autoklaf dapat meningkatkan kelarutan Fe, Mn dan
Zn yang tinggi sehingga dapat meracuni mikob yang ada di dalamnya. Hal
tersebut dapat mempengaruhi ketahanan hidup inokulan yang diberikan ke dalam
bahan sehingga viabilitas selama masa penyimpanan akan sulit dipertahankan.
Berbeda dengan metode sterilisasi autoklaf yang memanfaatkan panas
lembab, metode sterilisasi iradiasi Sinar Gamma Co-60 dan MBE disebut juga
metode sterilisasi dingin karena memanfaatkan radiasi pengion dalam merusak
DNA mikrob. Menurut Hilmy (1980), radiasi pengion akan memberikan dampak
mikrob kehilangan kemampuan membelah diri dengan begitu kelangsungan
hidupnya menjadi terhenti. Sebagian besar bakteri yang tidak membentuk spora,
relatif sensitif terhadap radiasi pengion.
Efektivitas metode sterilisasi iradiasi Sinar Gamma Co-60 dan MBE
terhadap bahan pembawa tidak sama walaupun keduanya memiliki mekanisme
yang relatif sama dalam mematikan mikrob. Menurut Kume (2005), daya
21
penetrasi iradiasi Sinar Gamma Co-60 terhadap bahan pembawa lebih tinggi jika
dibandingkan dengan MBE sehingga daya mematikan mikrobnya lebih tinggi
pula. Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 bahwa total mikrob dalam bahan
pembawa setelah disterilisasi menggunakan MBE masih relatif lebih tinggi
dibandingkan dengan metode sterilisasi iradiasi Sinar Gamma Co-60 walaupun
jumlah tersebut dianggap tidak terdeteksi.
4.2. Uji Viabilitas Inokulan dalam Bahan Pembawa Steril Arang Batok dan Zeolit selama Masa Penyimpanan 70 Hari
Hasil penetapan populasi inokulan Azospirillum, Azotobacter dan Fungi
Pelarut Fosfat (FPF) dapat dilihat pada Tabel 2. Jumlah sel tersebut merupakan
jumlah sel awal yang dimasukkan ke dalam bahan pembawa yang kemudian diuji
viabilitas inokulannya dalam masing-masing bahan pembawa steril. Pengujian
viabilitas masing-masing inokulan dilakukan seminggu setelah proses inokulasi
atau masa penyimpanan hari ke-7.
Tabel 2. Jumlah Sel Inokulan Azospirillum, Azotobacter dan Fungi Pelarut Fosfat yang dimasukkan ke Bahan Pembawa Arang Batok dan Zeolit
Mikrob Media Jumlah sel (spk/ml)
Azospirillum NFB 4.50 x 105
Azotobacter NFM 4.78 x 109
Fungi Pelarut Fosfat Pikovskaya 3.44 x 108
Peraturan Menteri Pertanian No.28/Permentan/SR.130/5/2009 tentang
Pupuk Organik, Pupuk Hayati dan Pembenah Tanah menyatakan bahwa syarat
teknis minimal pupuk hayati tunggal adalah kepadatan populasi bakteri dan fungi
dalam bahan pembawa bentuk granul masing-masing sebesar >106 spk/g dan
>105spk/g. Jumlah sel inokulan Azotobacter dan FPF sudah memenuhi syarat
tersebut namun untuk Azospirillum belum memenuhi syarat minimal untuk pupuk
hayati tunggal. Masih rendahnya jumlah sel inokulan Azospirillum yang diperoleh
disebabkan oleh kurang baiknya pertumbuhan Azospirillum pada saat produksi
22
inokulan sehingga kepadatan populasinya kurang tinggi dibandingkan dengan
inokulan Azotobacter dan FPF.
4.2.1. Uji Viabiltas Azospirillum dalam Bahan Pembawa Steril Arang Batok dan Zeolit
Tabel 3 memperlihatkan viabilitas Azospirillum dalam bahan pembawa
arang batok dan zeolit yang telah disterilisasi menggunakan iradiasi Sinar Gamma
C0-60, Mesin Berkas Elektron (MBE) dan autoklaf hingga masa penyimpanan 70
hari pada suhu kamar (250C). Jumlah sel Azospirillum dalam arang batok mulai
mengalami penurunan pada hari ke-42 dan terus menurun dari jumlah awal 105
spk/ml menjadi 104 spk/g hingga hari ke 70. Hal tersebut sesuai dengan penelitian
Fadhl (2010) yang menyatakan bahwa populasi Azospirillum dan Azotobacter
dalam bahan pembawa gambut yang disterilisasi autoklaf mulai mengalami
penurunan pada masa penyimpanan 30 hari.
Tabel 3. Viabilitas Inokulan Azospirillum dalam Bahan Pembawa Arang Batok
dan Zeolit Steril Menggunakan Iradiasi Sinar Gamma Co-60, MBE dan Autoklaf pada Suhu Kamar Selama Masa Penyimpanan 70 Hari
Bahan Pembawa
Metode Sterilisasi
Masa Penyimpanan (hari) Penurunan Jumlah Sel 7 21 42 70
……..………. spk/g bahan pembawa ………………. …%...
Arang Batok
MBE 4.00 x 105 1.50 x 105 1.50 x 104 7.00 x 104 84.44
Co-60 3.00 x 105 2.00 x 105 7.00 x 104 7.00 x 104 84.44
Autoklaf 3.50 x 106 4.00 x 105 1.10 x105 1.10 x 105 75.55
Zeolit
MBE 3.50 x 106 3.50 x 106 3.00 x 105 3.50 x 106 +
C0-60 1.10 x 106 7.50 x 104 7.50 x 104 4.00 x 105 11.11
Autoklaf 2.00 x 105 1.10 x 105 1.50 x 104 4.00 x 105 11.11 Keterangan : Jumlah sel awal 4.50 x 105 spk/ml (+) : kenaikan jumlah sel
Jumlah sel Azospirillum pada hari ke-7 dalam bahan pembawa arang batok
sterilisasi autoklaf lebih tinggi dibandingkan dalam arang batok sterilisasi iradiasi
Sinar Gamma Co-60 dan MBE. Sebaliknya dengan zeolit, jumlah sel Azospirillum
dalam zeolit steril iradiasi Sinar Gamma Co-60 dan MBE lebih tinggi
dibandingkan dengan zeolit steril autoklaf. Hal tersebut dapat disebabkan oleh
23
adaptasi awal Azospirillum terhadap lingkungan bahan pembawa. Menurut
Alexander (1977), Azospirillum hidup pada lingkungan dengan pH 6.8-7.9.
Efek yang ditimbulkan dari penggunaan metode sterilisasi iradiasi Sinar
Gamma Co-60 dan MBE adalah kenaikan pH terhadap bahan yang diradiasi.
Kenaikan pH tersebut umumnya terjadi pada tanah terutama tanah yang lembab
(Lotrario et al., 1995; Tuominen et al., 1994).
Nilai pH arang batok dan zeolit masing-masing 8.4 dan 5.8 (Tabel
Lampiran 1). Kenaikan nilai pH arang batok akibat sterilisasi iradiasi Sinar
Gamma Co-60 dan MBE kurang mendukung ketahanan hidup Azospirillum
sehingga jumlah sel pada hari ke-7 lebih rendah dibandingkan jumlah sel dalam
arang batok steril autoklaf. Sebaliknya kenaikan nilai pH pada zeolit steri iradiasi
Sinar Gamma Co-60 dan MBE menyebabkan lingkungan hidup Azospirillum
semakin mendukung sehingga jumlah sel pada hari ke-7 lebih tinggi dibandingkan
jumlah sel dalam zeolit steril autoklaf.
Persentase penurunan jumlah sel dari jumlah sel awal Azospirillum hingga
masa penyimpanan 70 hari dapat dilihat di Tabel 3. Persentase penurunan jumlah
sel Azospirillum yang paling besar adalah pada bahan arang batok steril MBE dan
iradiasi Sinar Gamma Co-60 yaitu 87.14 % dan yang paling kecil pada bahan
zeolit steril iradiasi Sinar Gamma Co-60 dan autoklaf yaitu 11.11 %.
Selain penurunan jumlah sel, terdapat juga kenaikan jumlah sel
Azospirillum yaitu pada bahan zeolit steril MBE hingga akhir penyimpanan hari
ke-70 yaitu dari 4.50 x 105 spk/g menjadi 3.50 x 106 spk/g. Hal ini diduga
disebabkan oleh kondisi lingkungan pada bahan tersebut optimum untuk
Azospirillum bertumbuh.
Penurunan viabilitas Azospirillum dengan berbagai metode sterilisasi
dalam arang batok dan zeolit dapat dilihat pada Gambar 4. Penggunaan sterilisasi
iradiasi Sinar Gamma Co-60, MBE dan autoklaf menunjukkan viabilitas mikrob
hingga hari ke-70 masih relatif tinggi dalam arang batok walaupun terjadi
penurunan dari jumlah sel awal yang dimasukkan ke dalam bahan pembawa.
Bahan pembawa zeolit steril MBE dan autoklaf memiliki pola penurunan dan
peningkatan populasi yang kurang lebih sama yaitu meningkat pada hari ke-7
kemudian menurun pada hari ke-42 dan meningkat lagi hingga hari ke-70. Namun
walaupun
hingga ma
Gambar 4
4.2.2. Uji dan
V
mengalam
Azotobact
spk/ml m
Azotobact
Ta
dari jumla
jumlah se
iradiasi Si
adalah pad
demikian,
asa penyimp
4. Populasi steril selam
Viabiltas n Zeolit
iabilitas Azo
mi penuruna
ter dalam k
menjadi 108
ter tumbuh o
abel 4 juga
ah sel awal
el Azotobac
inar Gamm
da bahan ze
zeolit lebih
panan 70 ha
Azospirilluma masa pe
Azotobacte
otobacter d
an hingga h
kedua bahan8 spk/g dan
optimum pa
menunjukk
l hingga m
ter yang pa
ma Co-60 ya
eolit steril M
h mampu m
ari dibandin
m dalam baenyimpanan
er dalam B
dalam bahan
hari ke-70 d
n mengalam
n 107 spk/
ada keadaan
kan persenta
masa penyim
aling besar
aitu sebesar
MBE yaitu 9
mempertahan
ngkan denga
ahan pemban 70 hari
Bahan Pem
n pembawa
dapat diliha
mi penuruna
/g bahan p
n pH > 6.0 (
ase penurun
mpanan 70
adalah pad
r 99.07 % d
90.41 %.
nkan viabili
an arang bat
awa arang
mbawa Ster
arang batok
at pada Tab
an dari jum
pembawa.
(Alexander,
nan jumlah
hari. Persen
da bahan ar
dan penuru
itas Azospir
tok.
batok dan
ril Arang B
k dan zeolit
bel 4. Viab
mlah sel awa
Pada umu
, 1977).
sel Azotob
ntase penur
rang batok
unan paling
24
rillum
zeolit
Batok
t yang
bilitas
al 109
mnya
bacter
runan
steril
kecil
Tabel 4
Bahan Pembawa
Arang Batok
Zeolit
Keterang
Vi
dengan be
Hal terseb
dipertahan
batok dan
Gambar 5
4. Viabilitasdan Zeoldan Auto
Metode Sterilisasi
MBE
Co-60
Autoklaf
MBE
Co-60
Autoklaf gan : Jumlah s
abilitas Azo
erbagai met
but menunj
nkan melalu
zeolit.
. Populasi Asteril selam
s Inokulan Alit Steril Moklaf pada S
i 7 ……..…2.12 x 1
2.18 x 1
f 8.91 x 1
2.45 x 1
2.36 x 1
f 1.34 x 1sel awal 4.78
otobacter d
tode menun
jukkan bah
ui berbagai
Azotobacterma masa pe
AzotobacterMenggunakanSuhu Kamar
Masa Pen21
…..…. spk/g 09 5.08 x
09 7.61 x
08 8.85 x
09 6.96 x
09 5.15 x
09 1.57 xx 109 spk/ml
dalam aran
njukkan has
hwa viabili
i metode st
r dalam bahaenyimpanan
r dalam Ban Iradiasi Sr Selama Ma
nyimpanan (h 4bahan pembaw
x 108 3.33
x 108 3.22
x 108 2.42
x 108 7.42
x 108 3.12
x 109 9.11
ng batok da
sil yang ha
itas Azotob
terilisasi pa
an pembawn 70 hari
ahan PembaSinar Gammasa Penyim
hari) 42 7wa …………x 108 1.65
x 108 4.41
x 108 1.92
x 108 4.58
x 108 2.30
x 108 5.80
an zeolit y
ampir serag
acter tidak
ada bahan
wa arang bato
awa Arang Bma Co-60,
mpanan 70 H
PenuJuml70
……. … x 108 96
x 107 99
x 108 95
x 108 90
x 108 95
x 107 98
yang disteri
am (Gamba
k terlalu ba
pembawa
ok dan zeol
25
Batok MBE
Hari
runan ah Sel
…%... 6.54
9.07
5.98
0.41
5.18
8.78
ilisasi
ar 5).
anyak
arang
lit
26
4.2.3. Uji Viabiltas Fungi Pelarut Fosfat (FPF) dalam Bahan Pembawa Steril Arang Batok dan Zeolit
Berdasarkan Tabel 5 dapat dilihat viabilitas FPF mulai mengalami
penurunan pada hari ke-70. Penurunan viabilitas FPF yang terjadi pada arang
batok dan zeolit dengan metode sterilisasi autoklaf mulai mengalami penurunan
pada hari ke-21 dan terus menurun hingga hari ke-70 menjadi masing-masing
sebesar 105 spk/g dan 106 spk/g bahan pembawa (Gambar 5). Hal ini sesuai
dengan hasil penelitian Kurniawan (2004) yang menyatakan bahwa populasi FPF
dalam bahan pembawa steril autoklaf mulai mengalami penurunan pada masa
penyimpanan 30 hari baik pada suhu penyimpanan 40C maupun 250C.
Tabel 5. Viabilitas Inokulan Fungi Pelarut Fosfat dalam Bahan Pembawa Arang Batok dan Zeolit Steril Menggunakan Iradiasi Sinar Gamma Co-60, MBE dan Autoklaf pada Suhu Kamar Selama Masa Penyimpanan 70 Hari
Bahan Pembawa
Metode Sterilisasi
Masa Penyimpanan (hari) Penurunan Jumlah Sel 7 21 42 70
……………... spk/g bahan pembawa ……………… …%...
Arang Batok
MBE 7.77 x 108 1.83 x 108 1.83 x 108 5.61 x 107 83.69 Co-60 3.64 x 109 6.66 x 108 1.66 x 108 3.33 x 107 90.31
Autoklaf 2.52 x 109 3.83 x 107 3.30 x 106 8.33 x 105 99.75
Zeolit
MBE 3.17 x 108 2.03 x 108 1.68 x 108 2.83 x 107 91.77 Co-60 7.30 x 108 1.66 x 108 2.05 x 108 8.00 x 107 76.74
Autoklaf 1.49 x 109 1.66 x 107 1.21 x 107 6.66 x 106 98.06 Keterangan : Jumlah sel awal 3.44 x 108 spk/ml
Tabel 5 menunjukkan persentase penurunan jumlah sel FPF dari jumlah
sel awal hingga masa penyimpanan 70 hari. Persentase penurunan jumlah sel FPF
yang paling besar adalah pada bahan arang batok steril autoklaf yaitu sebesar
99.75 % dan penurunan paling kecil adalah pada bahan zeolit steril iradiasi Sinar
Gamma Co-60 yaitu 76.74 %.
Metode sterilisasi autoklaf mengakibatkan penurunan jumlah sel FPF yang
paling besar pada kedua bahan pembawa. Hal tersebut diduga disebabkan oleh
keracunan
memperta
Me
keadaan m
FPF dalam
batok. Ze
batok (Tab
Gambar 6
Jum
menentuka
tahun 200
kepadatan
masing-m
pembawa
memenuhi
populasiny
inokulan A
n dari kelaru
ahankan hidu
enurut Wak
masam pH 5
m zeolit hin
olit memili
bel Lampira
. Populasi Fzeolit steri
mlah mikro
an mutu da
9 menyatak
n populasi
masing sebe
arang bato
i syarat se
ya. Sedang
Azospirillum
utan unsur a
upnya.
ksman dan
5.0 – 5.5. H
ngga hari ke
iki pH yan
an 1).
Fungi Pelaruil selama m
ob yang t
ari pupuk ha
kan bahwa s
bakteri da
esar >106
ok dan zeol
ebagai pupu
gkan untuk
m belum me
akibat prose
Starkey (19
Hal tersebut
e 70 tidak l
ng lebih ren
ut Fosfat damasa penyim
erkandung
ayati terseb
syarat tekni
an fungi da
spk/g dan
lit dengan
uk hayati
bahan pem
emenuhi sya
es autoklaf
981), pertum
dapat menj
lebih renda
ndah bila d
alam bahanmpanan 70 h
dalam seb
but. Peratura
s minimal p
alam bahan
>105 spk
inokulan A
tunggal jik
mbawa aran
arat tersebut
sehingga F
mbuhan FPF
jelaskan me
ah dibanding
dibandingka
pembawa ahari
buah pupuk
an Menteri
pupuk hayat
n pembawa
k/g. Dengan
Azotobacter
ka melihat
ng batok da
t.
PF tidak m
F optimum
engapa viab
gkan pada
an dengan
arang batok
k hayati s
Pertanian N
ti tunggal a
a bentuk g
n begitu b
dan FPF s
dari kepa
an zeolit de
27
ampu
pada
bilitas
arang
arang
k dan
sangat
No.28
adalah
granul
bahan
sudah
adatan
engan
28
Pemilihan bahan pembawa serta metode sterilisasi yang digunakan dapat
mempengaruhi kelangsungan hidup mikrob inokulan. Bahan pembawa zeolit
memberikan hasil yang lebih baik dalam mempertahankan viabilitas inokulan
Azospirillum, Azotobacter dan FPF dibandingkan dengan arang batok hingga
masa penyimpanan 70 hari. Sedangkan metode sterilisasi yang lebih baik dalam
mempertahankan viabilitas inokulan adalah iradiasi Sinar Gamma Co-60.
Bahan pembawa zeolit yang disterilkan dengan metode iradiasi Sinar
Gamma Co-60 dan autoklaf dengan inokulan Azospirillum memberikan hasil yang
terbaik dalam uji viabilitas dengan persentase penurunan jumlah sel sebesar
11.11%. Namun penggunaan metode sterilisasi autoklaf terhadap bahan pembawa
arang batok menyebabkan penurunan jumlah sel inokulan FPF sebesar 99.75 %
sehingga dapat dikatakan autoklaf bukanlah metode sterilisasi yang terbaik.
Masing-masing inokulan memberikan hasil uji viabilitas yang berbeda
terhadap metode sterilisasi yang digunakan terhadap bahan pembawa. Hal ini
diduga disebabkan oleh perubahan kondisi bahan pembawa yang merupakan
lingkungan hidup mikrob inokulan akibat proses sterilisasi. Penggunaan sterilisasi
iradiasi Sinar Gamma Co-60 pada dosis 50 kGy mengubah sifat kimia tanah yaitu
meningkatnya NH4 (Bowen dan Cawse, 1964; Tuominen et al., 1994), fosfor,
mangan dan kalium (Bowen dan Cawse, 1964) serta kenaikan pH yang umumnya
terjadi pada tanah lembab (Lotrario et al., 1995; Tuominen et al, 1994).
Penggunaan sterilisasi autoklaf dengan intensitas tertentu dapat
meningkatkan kelarutan Fe, Mn dan Zn yang tinggi sehingga dapat meracuni
mikob yang ada di dalamnya (Toharisman, 1989). Proses autoklaf juga dapat
menyebabkan penurunan nilai pH hingga mencapai 0.2 unit (Skipper dan
Westermann, 1973).