MAK : 1800.202.006.068

PROPOSAL PENELITIAN

PENINGKATAN PRODUKTIVITAS LAHAN

SAWAH INTENSIF DENGAN MEMANFAATKAN

MIKROB FUNGSIONAL DAN PERBAIKAN

REKOMENDASI PUPUK MENDUKUNG

SWASEMBADA PANGAN

Dr. Ir. Etty Pratiwi, M.Si.

BALAI PENELITIAN TANAH

BALAI BESAR LITBANG SUMBERDAYA LAHAN PERTANIAN

BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PERTANIAN

KEMENTERIAN PERTANIAN

2018

LEMBAR PENGESAHAN

JUDUL RPTP : Peningkatan Produktivitas Lahan Sawah Intensif dengan

Memanfaatkan Mikrob Fungsional dan Perbaikan

Rekomendasi Pupuk Mendukung Swasembada Pangan

UNIT KERJA : Balai Penelitian Tanah

ALAMAT UNIT KERJA : Jl. Tentara Pelajar No.12, Bogor

SUMBER DANA : DIPA/RKAKL Satker: Balai Penelitian Tanah

Tahun Anggaran 2018

STATUS PENELITIAN : Lanjutan

PENANGGUNGJAWAB PROGRAM :

a. Nama : Dr. Ir. Etty Pratiwi, M.Si.

b. Pangkat/Golongan : III/c

c. Jabatan Fungsional : Peneliti Muda

LOKASI : Jawa

AGROEKOSISTEM : Lahan sawah

TAHUN MULAI : 2016

TAHUN SELESAI : 2019

OUTPUT TAHUNAN : 1. Informasi mengenai komposisi keragaman hayati tanah

culturable di lahan sentra padi intensif yang

terkontaminasi residu agrokimia.

2. Informasi mengenai populasi mikroba culturable dan

unculturable di lahan sentra padi intensif yang

terkontaminasi residu agrokimia.

3. Informasi mengenai korelasi komposisi keragaman

hayati tanah lahan sentra padi intensif yang

terkontaminasi residu agrokimia dengan aktivitas atau

fungsi tanah.

4. Informasi keefektifan bakteri pengoksidasi metana

sebagai pupuk hayati yang mampu mereduksi emisi

metana dan meningkatkan efisiensi pupuk N dan P

tanaman padi di lahan sawah

5. Teknik perbanyakan inokulan Cyanobacteria skala pilot.

6. Teknik aplikasi Cyanobacteria di lapang yang efisien.

7. Empat karya tulis ilmiah

OUTPUT AKHIR : 1. Informasi mengenai komposisi keragaman hayati tanah

culturable dan culturable di lahan sentra padi intensif

terkontaminasi agrokimia.

2. Informasi mengenai hubungan komposisi keragaman

hayati tanah lahan sentra padi di Jawa Tengah dicemari

glifosat dan paraquat dengan produktivitas tanah.

3. Saran-saran pengelolaan tanah untuk fungsi mikroba

tanah optimum di lahan sentra padi intensif dalam

meningkatkan produksi padi berdasarkan karakter

komposisi keragaman hayati tanah tersebut.

ii

4. Paket rekomendasi pemupukan unggul untuk padi

berpotensi hasil tinggi di lahan sawah intensifikasi.

5. Informasi pengelolaan hara, tanah dan air di lahan

sawah intensifikasi.

6. Teknik aplikasi bakteri pereduksi emisi metana

multiguna pada padi di lahan sawah atau gambut yang

dapat mereduksi 50% emisi gas metana, meningkatkan

efisiensi pupuk N dan P sebesar 50%, dan produksi

15%.

7. Teknik aplikasi dan pemanfaatan pupuk hayati

Cyanobacteria untuk mendukung peningkatkan

produktivitas padi, dan mengefisienkan penggunaan

pupuk kimia

BIAYA PENELITIAN : Rp. 400.000.000

Koordinator Program

Dr. Ir. Neneng L. Nurida, M.Si

NIP. 19631229 198510 2 001

Penanggung Jawab RPTP

Dr. Ir. Etty Pratiwi, M.Si

NIP. 19630419 199203 2 001

Mengetahui,

Kepala Balai Besar Litbang

Sumber Daya Lahan Pertanian

Prof. Dr. Ir. Dedi Nursyamsi, M.Agr

NIP. 19640623 198903 1 002

Kepala Balai Penelitian Tanah

Dr. Husnain, M.P., M.Sc

NIP. 19730910 200112 2 001

iii

RINGKASAN

1. Judul RPTP :

Peningkatan Produktivitas Lahan Sawah Intensif dengan

Memanfaatkan Mikrob Fungsional dan Perbaikan

Rekomendasi Pupuk Mendukung Swasembada Pangan

2. Nama dan Alamat Unit

Kerja

: Balai Penelitian Tanah

Jln. Tentara Pelajar No. 12, Kampus Cimanggu, Bogor

3. Sifat Usulan Penelitian : Baru/Lanjutan

4. Penanggungjawab : Dr. Ir. Etty Pratiwi, M.Si.

5. Justifikasi : 1. Beras merupakan salah satu komoditi yang ditargetkan

menjadi swasembada. Upaya untuk meningkatkan

produksi padi dapat ditempuh melalui ekstenfikasi atau

intensifikasi. Intensifikasi pertanian yang dilakukan

dengan gencar adalah melalui masukan bahan agrokimia

(pupuk dan pestisida) dan pupuk dosis tinggi atau tidak

berimbang untuk meningkatkan produktivitas lahan.

Penggunaan bahan-bahan ini secara terus menerus dan

dalam jangka panjang menyebabkan kerusakan sifat

fisik, kimia dan biologi tanah, pencemaran terhadap

tanah , serta menurunkan kualitas produk pangan

2. Upaya lain intensifikasi lahan pertanian secara hayati

adalah memanfaatkan Cyanobacteria sebagai pupuk

hayati. Pemanfaatan Cyanobateria untuk meningkatkan

produksi padi sawah di Indonesia belum banyak

dilakukan, padahal Cyanobacteria mampu menambat

nitrogen dan tumbuh berlimpah.

3. Praktik pertanian organik mengalami suatu dilema, di

satu sisi bermanfaat bagi kesuburan tanah tetapi di lain

sisi berakibat buruk, yaitu meningkatkan pemanasan

global yang diakibatkan oleh meningkatnya konsentrasi

gas-gas rumah kaca (GRK). Sektor pertanian melepaskan

emisi GRK berupa CH4, CO2, dan N2O ke atmosfer dalam

jumlah yang cukup signifikan. Penurunan emisi CH4 akan

menjadi pilihan terbaik untuk mengurangi emisi gas

rumahkaca di sawah

4. Bakteri pengoksidasi metana memiliki potensi tinggi

mereduksi 80% emisi metana di di sekitar perakaran

tanaman padi sawah tergenang.

iv

6. Tujuan :

. Tahunan : 1. Mempelajari keanekaragaman komunitas mikroba

(bakteri, aktinomisetes, dan fungi) tanah sulfat masam

dengan metode Kultur.

2. Mempelajari keanekaragaman dan kelimpahan

komunitas mikroba (bakteri, aktinomisetes, fungi, dan

archea dengan fokus bakteri pereduksi sullfat) tanah

sulfat masam dengan metode RT PCR.

3. Mengetahui keanekaragaman fungsional komunitas

mikroba seperti fungsi-fungsi dalam status kesuburan

tanah dan kebugaran tanaman (menambat N;

melarutkan fosfat terikat Ca, Al, dan Fe; melarutkan K

terikat feldspar dan mica; serta mendekomposisi bahan

organik; memproduksi fitohormon) yang ditetapkan

secara in vitro.

4. Menapis mikroba potensial untuk meningkatkan

produktivitas lahan rawa dan kebugaran tanaman yang

ditumbuhkan pada lahan rawa.

5. Mempelajari keefektifan bakteri pengoksidasi metana

sebagai pupuk hayati pereduksi metana dan

meningkatkan efisiensi pupuk N dan P tanaman padi di

lahan sawah

6. Mempelajari teknik perbanyakan inokulan Cyanobacteria

skala pilot.

7. Mempelajari teknik aplikasi Cyanobacteria di lapang yang

efisien.

8. Menguji berbagai dosis pemupukan untuk padi

berpotensi hasil tinggi di lahan sawah intensifikasi.

b. Jangka panjang : 1. Mengidentifikasi mikroba hasil isolasi dari tanah sulfat

masam pada kegiatan sebelumnya menggunakan Biolog,

PCR dan sequensing.

2. Mengidentifikasi DNA hasil isolasi dari tanah sulfat

masam pada kegiatan sebelumnya dengan metode NGS

(Next Generation Sequencing).

3. Menguji beberapa formula mikroba untuk meningkatkan

produktivitas lahan sulfat masam dan tamaman yang

ditumbuhkan pada tanah sulfat masam.

4. Menguji paket rekomendasi pemupukan unggul untuk

padi berpotensi hasil tinggi di lahan sawah intensifikasi.

5. Mempelajari pengelolaan hara, tanah dan air di lahan

sawah intensifikasi.

6. Menguji efektivitas bakteri pereduksi emisi metana

multiguna pada padi di lahan sawah atau gambut yang

dapat mereduksi 50% emisi gas metana, meningkatkan

efisiensi pupuk N dan P sebesar 50%, dan produksi 15%.

v

7. Menguji teknik aplikasi dan pemanfaatan pupuk hayati

Cyanobacteria untuk mendukung peningkatkan

produktivitas padi, dan mengefisienkan penggunaan

pupuk kimia.

7. Luaran yang

diharapkan

:

a. Tahunan : 1. Informasi mengenai keanekaragaman komunitas

mikroba (bakteri, aktinomisetes, dan fungi) tanah sulfat

masam dengan metode Kultur.

2. Informasi mengenai keanekaragaman dan kelimpahan

komunitas mikroba (bakteri, aktinomisetes, fungi, dan

archea dengan fokus bakteri pereduksi sullfat) tanah

sulfat masam dengan metode RT PCR.

3. Informasi mengenai keanekaragaman fungsional

komunitas mikroba seperti fungsi-fungsi dalam status

kesuburan tanah dan kebugaran tanaman (menambat N;

melarutkan fosfat terikat Ca, Al, dan Fe; melarutkan K

terikat feldspar dan mica; serta mendekomposisi bahan

organik; memproduksi fitohormon) yang ditetapkan

secara in vitro.

4. Informasi mengenai mikroba potensial untuk

meningkatkan produktivitas lahan rawa dan kebugaran

tanaman yang ditumbuhkan pada lahan rawa.

5. Informasi mengenai keefektifan bakteri pengoksidasi

metana sebagai pupuk hayati pereduksi metana dan

meningkatkan efisiensi pupuk N dan P tanaman padi di

lahan sawah

6. Informais mengenai teknik perbanyakan inokulan

Cyanobacteria skala pilot.

7. Informasi mengenai teknik aplikasi Cyanobacteria di

lapang yang efisien.

8. Informasi mengenai dosis pemupukan untuk padi

berpotensi hasil tinggi di lahan sawah intensifikasi.

9. Empat karya tulis ilmiah internasional atau nasional

b. Jangka panjang : 1. Informasi mengenai mikroba hasil isolasi dari tanah

sulfat masam pada kegiatan sebelumnya menggunakan

Biolog, PCR dan sequensing.

2. Informasi mengenai identifikasi DNA hasil isolasi dari

tanah sulfat masam pada kegiatan sebelumnya dengan

metode NGS (Next Generation Sequencing).

3. Formula mikroba untuk meningkatkan produktivitas

lahan sulfat masam dan tamaman yang ditumbuhkan

pada tanah sulfat masam.

4. Paket rekomendasi pemupukan unggul untuk padi

berpotensi hasil tinggi di lahan sawah intensifikasi.

vi

5. Informasi mengenai pengelolaan hara, tanah dan air di

lahan sawah intensifikasi.

6. Informasi mengenai keefektifan bakteri pereduksi emisi

metana multiguna pada padi di lahan sawah atau

gambut yang dapat mereduksi 50% emisi gas metana,

meningkatkan efisiensi pupuk N dan P sebesar 50%, dan

produksi 15%.

7. Informasi mengenai teknik aplikasi dan pemanfaatan

pupuk hayati Cyanobacteria untuk mendukung

peningkatkan produktivitas padi, dan mengefisienkan

penggunaan pupuk kimia.

8. Manfaat dan dampak

kegiatan

: 1. Diperoleh informasi mengenai komposisi keragaman

hayati tanah dari ekosistem lahan sentra padi intensif

tercemar dan tidak agrokimia sebagai bahan untuk

mempelajari optimasi fungsi tanah untuk peningkatan

produksi padi secara ramah lingkungan.

2. Diperoleh paket rekomendasi pupuk yang telah

diperbaiki melalui penambahan bahan organik, kapur

dan silika dapat meningkatkan produksi padi pada lahan

sawah intensifikasi.

3. Dapat lebih terungkap informasi atau potensi

Cyanobacteria sebagai pupuk hayati.

4. Aplikasi pupuk hayati berbahan aktif bakteri pengoksidasi

metana pada lahan-lahan sawah secara luas dan jangka

panjang diharapkan dapat berkontribusi nyata terhadap

pertanian yang berkelanjutan dan pengurangan emisi

gas rumah kaca yang pada akhirnya berdampak positif

terhadap perubahan iklim dunia.

9. Sasaran akhir : Peningkatan produktivitas padi di lahan sawah inensif

10. Lokasi penelitian : Jawa dan Lampung

11. Jangka waktu : Mulai TA 2016, berakhir 2019

12. Sumber dana : DIPA/RKAKL Satker: Balai Penelitian Tanah, TA 2018.

13. Biaya : Rp. 400.000.000

vii

SUMMARY

1. Title of RPTP :

Increasing Productivity of Intensive Wetland Area by

Utilizing Functional Microbes and Improving Fertilizer

Recommendation Supporting Food Self-Sufficiency

2. Implementation unit : Indonesian Soil Research Institute

Jln. Tentara Pelajar No. 12, Kampus Cimanggu, Bogor

3. Location : Java, Lampung

4. Objectives :

a. Yearly/Short term : 1. Learn about the diversity of microbial communities

(bacteria, aktinomisetes, and fungi) acid sulfuric soils

by culture method.

2. Learn about the diversity and abundance of microbial

communities (bacteria, actinomycetes, fungi, and

archea with the focus of sulfate reducing bacteria)

acid sulphate soil by RT PCR method.

3. Knowing the functional diversity of microbial

communities such as functions in soil fertility and plant

fitness status (inhibiting N, dissolving phosphate

bound Ca, Al, and Fe; dissolving K bound to feldspar

and mica and decomposing organic matter, producing

phytohormones) in vitro.

4. Screening of some potential microbes to increase the

productivity of swampy land and plant fitness grown

on swamplands.

5. Studying the effectiveness of methane oxidizing

bacteria as a methane fertilizer reducing and

increasing the efficiency of N and P fertilizers in paddy

fields

6. Learn about the propagation inoculant Cyanobacteria

inhibitment technique.

7. Learn about the efficient application of Cyanobacteria

application in the field.

8. Testing various fertilizer doses for potentially high

yield rice in intensified wetland.

b. Long Term objective : 1. To identify isolated microbes from acid sulphate soils

in previous activities using Biolog, PCR and

sequencing.

2. To identify isolated DNA from sulphate soil in previous

activity by NGS (Next Generation Sequencing)

method.

3. To examine some microbial formulas to increase the

productivity of acid sulphate and saplings grown on

acid sulphate soils.

viii

4. To examine superior fertilizer recommendation

packages for high-yielding paddy rice in intensified

wetland.

5. To study the management of nutrients, soil and water

in intensified wetland.

6. To examine the effectiveness of multipurpose

methane reducing bacteria on rice or peat soils that

can reduce 50% of methane gas emissions, increasing

the efficiency of N and P fertilizers by 50%, and 15%

production.

7. To examine the application techniques and utilization

of Cyanobacteria biological fertilizer to support

increasing rice productivity, and efficient use of

chemical fertilizers.

5. Expected Output :

a. Yearly/Short term : 1. Information on the diversity of microbial communities

(bacteria, aktinomisetes, and fungi) acid sulfuric soils

by culture method.

2. Information on the diversity and abundance of

microbial communities (bacteria, actinomycetes,

fungi, and archea with the focus of sulfate reducing

bacteria) acid sulphate soil by PCR RT method.

3. Information on the functional diversity of microbial

communities such as functions in soil fertility and plant

fitness status (inhibiting N, dissolving phosphate

bound to Ca, Al, and Fe; dissolving K bound to feldspar

and mica and decomposing organic matter, producing

phytohormones) in vitro.

4. Information on potential microbes to improve the

productivity of swamp and plant fitness grown on

swamplands.

5. Information on the effectiveness of methane oxidizing

bacteria as a methane fertilizer reducing and

increasing the efficiency of N and P fertilizers in paddy

fields

6. Information on the propagation of Cyanobacteria in

pilot scale.

7. Information on the efficient application of

Cyanobacteria applications.

8. Information on fertilizer doses for high potential rice

yields in intensified wetland areas.

9. Four international or national scientific papers.

10. Four scientific papers

ix

b. Long term expected

output

: 1. Information on isolated microbes from acid sulphate

soils in previous activities using Biolog, PCR and

sequencing.

2. Information on the identification of isolated DNA from

acid sulphate soil in previous activity by NGS (Next

Generation Sequencing) method.

3. Microbial formula to increase the productivity of acid

sulphate and saplings grown on acid sulphate soils.

4. The superior fertilizer recommendation package for

high yielding paddy rice in intensified wetland.

5. Information on nutrient, soil and water management

in intensified rice field.

6. Information on the effectiveness of multipurpose

methane reducing bacteria on rice or peat soils that

can reduce 50% of methane gas emissions, increase

the efficiency of N and P fertilizers by 50%, and 15%

production.

7. Information on application techniques and utilization

of Cyanobacteria biological fertilizer to support

increasing rice productivity, and efficient use of

chemical fertilizers.

6. Descripsion of method : The stage of achievement of the output is through

several stages as follows: (i) literature study or

supporting literature, (ii) soil sampling, (iii) isolation,

selection, screening of microbial biofertilizers, (iv)

determination of microbial diversity in soils given

agrochemical inputs, (v) the combination test of an-

organic fertilization (N, P, and K), silica, organic fertilizer

and biological fertilizer in intensive paddy fields,( v)

microbial effectiveness test of bacteria-based methane-

oxidizing bacteria in reducing methane emissions and to

growth and production of wetland paddy, (vi) microbial

effectiveness test of Cyanobacteria-based biofertilizer on

growth and production of wetland rice

7. Duration : Four Years, from 2016 to 2019

8. Budget : Rp. 400.000.000

9. Source of budget DIPA/RKAKL Satker : Balai Penelitian Tanah, TA 2018.

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Salah satu tantangan pembangunan pada sektor pertanian khususnya tanaman

pangan adalah kemampuan sektor pertanian menyediakan pangan yang cukup dengan

tetap menjaga kelestarian sumber daya alam. Beras merupakan makanan pokok sekitar

2,7 milyar orang atau hampir separuh penduduk dunia, khususnya di negara-negara

Asia. Pada tahun 2015, konsumen beras dunia bahkan diperkirakan akan meningkat

hingga mencapai 4 milyar orang. Untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat

tersebut, produksi beras dunia diproyeksikan harus ditingkatkan sebesar 68% dari

produksi tahun 1989 sebesar 473 juta ton menjadi 781 juta ton pada tahun 2020

(Anonim, 1994 dalam Panjaitan et al., 2015). Produksi padi nasional negara Indonesia

tahun 2016 mencapai 79.36 juta ton gabah kering giling (GKG) atau naik 5,25 % (3,96

juta ton) dibanding produksi tahun 2015 (Biro Pusat Statistik, 2016). Walau kenaikan

produksi padi yang telah dicapai telah dapat memenuhi kebutuhan pangan masyarakat

Indonesia, tetapi masih diperlukan upaya untuk tetap mempertahankan produksi padi

sebagai antisipasi dalam mengimbangi laju pertambahan jumlah penduduk 1,5% setiap

tahunnya (Sintani, 2006).

Upaya intensifikasi pertanian yang masih dilakukan dengan gencar adalah melalui

masukan bahan agrokimia yaitu pupuk dan pestisida dengan tujuan meningkatkan

produktivitas lahan, karena upaya ekstensifikasi terkendala lahan marginal serta semakin

banyak alih fungsi lahan pertanian. Penggunaan bahan-bahan agrokimia ini secara terus

menerus dan dalam dosis yang berlebihan ini menyebabkan kerusakan sifat fisik, kimia

dan biologi tanah, pencemaran terhadap tanah, air dan udara, serta menurunkan

kualitas produk pangan (Mangkoedihardja, 1999; Adiningsih, 2005).

Penggunaan pupuk dosis tinggi atau tidak berimbang dalam jangka waktu

panjang (20-30 tahun) menyebabkan ketidak-seimbangan hara dalam tanah, terjadinya

polusi yang khususnya diakibatkan oleh pemupukan fosfat (Hanson, 1994), dan semakin

terkuranya unsur hara mikro (Cox dan Kamprath, 1972). Dilaporkan pengelolaan hara

yang kurang tepat tersebut di sentra-sentra produksi padi mengakibatkan sekitar 65%

tanah sawah di Indonesia berkadar C-organik di bawah batas kritis (<2%), dan hanya

35% yang berkadar C-organik > 2 %, inipun terjadi pada lahan sawah yang bergambut

(Kasno et al., 2003). Bahkan menurut BPS (2014) pemberian pupuk yang tidak sesuai

dengan ketersediaan hara dan kebutuhan tanaman dalam jangka panjang menyebabkan

rendahnya tingkat produktivitas padi di Indonesia. Untuk mengatasi hal ini perlu

dilakukan evalusai atau perbaikan rekomendasi pemupukan.

Beberapa kelompok bakteri yang diketahui mampu meningkatkan produksi padi

karena memiliki kemampuan menambat nitrogen adalah bakteri kelompok

Cyanobacteria. Pemanfaatan Cyanobateria untuk meningkatkan produksi padi sawah

telah dilakukan pada beberapa negara, seperti India, Thailand dan Vietnam. Sementara

pemanfaatan Cyanobacteria di Indonesia belum banyak dilakukan (Anas dan Rahayu,

2013), padahal Cyanobacteria berpotensi sebagai penambat nitrogen, tumbuh melimpah

di tempat-tempat yang kekurangan nitrogen, sehingga dapat digunakan sebagai

sumber nitrogen alternatif di lahan sawah, dapat melakukan fotosintesis maupun

memfiksasi nitrogen baik dalam kondisi aerob maupun anaerob. Dalam kondisi anaerob,

fiksasi nitrogen dilakukan dalam sel khusus yang disebut heterosista yang terdiri atas

2

5-10 % dari sel-sel dalam filamen (Fleming dan Haselkorn, 1973). Selain belum banyak

digunakan, penelitian Cyanobacteria sebagai pupuk hayati penambat N masih sangat

terbatas di Indonesia, sehingga diharapkan dari penelitian ini dapat mengungkap lebih

banyak potensi Cyanobacteria sebagai pupuk hayati.

Praktik pertanian organik mengalami suatu dilema, di satu sisi bermanfaat bagi

kesehatan dan kesuburan tanah tetapi di lain sisi bila aplikasinya tidak sesuai malah

berakibat buruk, yaitu dapat meningkatkan pemanasan global. Pemanasan global

diakibatkan oleh meningkatnya konsentrasi gas-gas antara lain CO2, CH4, dan N2O di

atmosfer yang menyerap panas atau yang disebut sebagai fenomena gas rumah kaca.

Indonesia merupakan negara yang turut menyumbang emisi dari berbagai sektor, salah

satunya berasal dari sektor pertanian (pertanian dan peternakan). Sektor pertanian

melepaskan emisi GRK ke atmosfer dalam jumlah yang cukup signifikan, yaitu berupa

CH4, CO2, dan N2O. Tsuruta et al. (1998) yang mengevaluasi kontribusi emisi dari tiga

gas rumah kaca dari sawah menyatakan bahwa emisi CH4, CO2, dan N2O masing-masing

menyumbang 78,2, 16,0, dan 5,8% dari total emisi setara CO2. Oleh karena itu

penurunan emisi CH4 akan menjadi pilihan terbaik untuk mengurangi emisi gas rumah

kaca dari sawah. Hal ini diperkuat dengan penelitian yang dilakukan oleh Panjaitan et al.

(2015) yang memperlihatkan adanya peningkatan emisi metana pada pertanian organik

dibandingkan sistem pertanian anorganik. Peningkatan emisi metana diketahui akan

merimbas pada peningkatan suhu, dan ini dikhawatirkan berpengaruh buruk bagi

produktivitas padi. Menurut Zeigler (2005) dalam Wihardjaka (2011), setiap

peningkatan suhu 1oC akan menurunkan hasil padi 0,5 ton per hektar, karena

peningkatan suhu akan menghambat fase pengisian bulir padi dan menyebabkan

penurunan hasil gabah.

Beberapa upaya menekan emisi metana tanpa mengurangi produksi tanaman

padi, antara lain: (i) irigasi intermiten, (ii) menggunakan varietas padi rendah emisi

metana, (iii) pemberian bahan organik matang, (iv) penerapan cara tanam sebar

langsung (tabela), dan (v) aplikasi bakteri pengoksidasi metana. Menurut Wihardjaka

(2011) berlimpahnya bakteri pengoksidasi metana yang berada di sekitar perakaran

tanaman padi berpotensi sangat tinggi untuk mengoksidasi metana. Bakteri pengoksidasi

metana merupakan bakteri metanotrof yang memanfaatkan CH4 sebagai donor elektron

untuk menghasilkan energi dan sebagai sumber karbonnya (Hanson dan Hanson 1996).

Aktivitas oksidasi metana oleh bakteri metanotrof mampu menurunkan 80% metana

yang diproduksi oleh bakteri metanogen di lahan sawah (Conrad & Rothfus 1991).

Penelitian lain membuktikan bahwa aplikasi pupuk hayati dengan bahan aktif bakteri

metanotrof, bakteri pendenitrifikasi dan bakteri penambat nitrogen pada lahan sawah

secara nyata terbukti selain mengurangi 75% pupuk NPK kimia, juga meningkatkan

produksi padi sebesar 67,53% dan mengurangi emisi metana dari 18.31 mmol m-2hr-1

menjadi -19.57 mmol m-2hr-1 (Pingak et al., 2014).

Pada penelitian ini akan digali lebih mendalam potensi bakteri pengoksidasi

metana, Cyanobacteria, perbaikann rekomendasi pemupukan dan pengaruh input

agrokimia terhadap komposisi keragaman hayati tanah lahan sawah intensif.

1.2. Dasar Pertimbangan

Padi merupakan salah satu komoditi yang ditargetkan menjadi komoditi

3

swasembada. Upaya untuk mempertahankan swasembada beras dan meningkatkan

produksi padi dapat ditempuh melalui ekstenfikasi atau intensifikasi. Intensifikasi

pertanian yang masih dilakukan dengan gencar adalah melalui masukan bahan

agrokimia (pupuk dan pestisida) dan pupuk dosis tinggi atau tidak berimbang

meningkatkan produktivitas lahan. Penggunaan bahan-bahan ini secara terus menerus

dan dalam jangka panjang menyebabkan kerusakan sifat fisik, kimia dan biologi tanah,

pencemaran terhadap tanah, air dan udara, serta menurunkan kualitas produk pangan

(Mangkoedihardja, 1999; Adiningsih, 2005). Upaya lain intensifikasi lahan pertanian

secara hayati adalah memanfaatkan mikrob fungsional sebagai pupuk hayati (mampu

menambat N, melarutkan P dan K, menghasilkan fitohormon), antara lain Cyanobacteria

dan bakteri pengoksidasi metana. Pemanfaatan Cyanobateria untuk meningkatkan

produksi padi sawah telah dilakukan pada beberapa negara, seperti India, Thailand dan

Vietnam. Sementara pemanfaatan Cyanobacteria di Indonesia belum banyak dilakukan

(Anas dan Rahayu, 2013), padahal Cyanobacteria berpotensi sebagai penambat

nitrogen, tumbuh melimpah di tempat-tempat yang kekurangan nitrogen, sehingga

dapat digunakan sebagai sumber nitrogen alternatif di lahan sawah, dapat melakukan

fotosintesis maupun memfiksasi nitrogen baik dalam kondisi aerob maupun anaerob.

Sementara itu bakteri pengoksidasi metana memiliki potensi tinggi mereduksi 80% emisi

metana di di sekitar perakaran tanaman padi sawah tergenang (Conrad & Rothfus 1991).

Selain belum banyak digunakan, penelitian Cyanobacteria dan bakteri pengoksidasi

metana sebagai pupuk hayati masih sangat terbatas di Indonesia, sehingga diharapkan

dari penelitian ini dapat terungkap bahwa Cyanobacteria dan bakteri pengoksidasi

metana berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku pupuk hayati dan

pereduksi emisi metana.

1.3. Tujuan dan Keluaran

a. Tujuan

Jangka Pendek

1. Mempelajari keanekaragaman komunitas mikroba (bakteri, aktinomisetes, dan

fungi) tanah sulfat masam dengan metode Kultur.

2. Mempelajari keanekaragaman dan kelimpahan komunitas mikroba (bakteri,

aktinomisetes, fungi, dan archea dengan fokus bakteri pereduksi sullfat) tanah

sulfat masam dengan metode RT PCR.

3. Mengetahui keanekaragaman fungsional komunitas mikroba seperti fungsi-fungsi

dalam status kesuburan tanah dan kebugaran tanaman (menambat N;

melarutkan fosfat terikat Ca, Al, dan Fe; melarutkan K terikat feldspar dan mica;

serta mendekomposisi bahan organik; memproduksi fitohormon) yang

ditetapkan secara in vitro.

4. Menapis mikroba potensial untuk meningkatkan produktivitas lahan rawa dan

kebugaran tanaman yang ditumbuhkan pada lahan rawa.

5. Mempelajari keefektifan bakteri pengoksidasi metana sebagai pupuk hayati

pereduksi metana dan meningkatkan efisiensi pupuk N dan P tanaman padi di

lahan sawah

6. Mempelajari teknik perbanyakan inokulan Cyanobacteria skala pilot.

7. Mempelajari teknik aplikasi Cyanobacteria di lapang yang efisien.

4

8. Menguji berbagai dosis pemupukan untuk padi berpotensi hasil tinggi di lahan

sawah intensifikasi.

Jangka Panjang

1. Mengidentifikasi mikroba hasil isolasi dari tanah sulfat masam pada kegiatan

sebelumnya menggunakan Biolog, PCR dan sequensing.

2. Mengidentifikasi DNA hasil isolasi dari tanah sulfat masam pada kegiatan

sebelumnya dengan metode NGS (Next Generation Sequencing).

3. Mendapatkan formula mikroba untuk meningkatkan produktivitas lahan sulfat

masam dan tamaman yang ditumbuhkan pada tanah sulfat masam.

4. Menguji paket rekomendasi pemupukan unggul untuk padi berpotensi hasil tinggi

di lahan sawah intensifikasi.

5. Mempelajari pengelolaan hara, tanah dan air di lahan sawah intensifikasi.

6. Menguji efektivitas bakteri pereduksi emisi metana multiguna pada padi di lahan

sawah atau gambut yang dapat mereduksi 50% emisi gas metana,

meningkatkan efisiensi pupuk N dan P sebesar 50%, dan produksi 15%.

7. Menguji teknik aplikasi dan pemanfaatan pupuk hayati Cyanobacteria untuk

mendukung peningkatkan produktivitas padi, dan mengefisienkan penggunaan

pupuk kimia.

b. Keluaran yang Diharapkan

Jangka pendek

1. Informasi mengenai keanekaragaman komunitas mikroba (bakteri,

aktinomisetes, dan fungi) tanah sulfat masam dengan metode Kultur.

2. Informasi mengenai keanekaragaman dan kelimpahan komunitas mikroba

(bakteri, aktinomisetes, fungi, dan archea dengan fokus bakteri pereduksi sullfat)

tanah sulfat masam dengan metode RT PCR.

3. Informasi mengenai keanekaragaman fungsional komunitas mikroba seperti

fungsi-fungsi dalam status kesuburan tanah dan kebugaran tanaman (menambat

N; melarutkan fosfat terikat Ca, Al, dan Fe; melarutkan K terikat feldspar dan

mica; serta mendekomposisi bahan organik; memproduksi fitohormon) yang

ditetapkan secara in vitro.

4. Informasi mengenai mikroba potensial untuk meningkatkan produktivitas lahan

rawa dan kebugaran tanaman yang ditumbuhkan pada lahan rawa.

5. Informasi mengenai keefektifan bakteri pengoksidasi metana sebagai pupuk

hayati pereduksi metana dan meningkatkan efisiensi pupuk N dan P tanaman

padi di lahan sawah

6. Informais mengenai teknik perbanyakan inokulan Cyanobacteria skala pilot.

7. Informasi mengenai teknik aplikasi Cyanobacteria di lapang yang efisien.

8. Informasi mengenai dosis pemupukan untuk padi berpotensi hasil tinggi di lahan

sawah intensifikasi.

9. Empat karya tulis ilmiah internasional atau nasional.

5

Jangka Panjang

1. Informasi mengenai mikroba hasil isolasi dari tanah sulfat masam pada kegiatan

sebelumnya menggunakan Biolog, PCR dan sequensing.

2. Informasi mengenai identifikasi DNA hasil isolasi dari tanah sulfat masam pada

kegiatan sebelumnya dengan metode NGS (Next Generation Sequencing).

3. Formula mikroba untuk meningkatkan produktivitas lahan sulfat masam dan

tamaman yang ditumbuhkan pada tanah sulfat masam.

4. Paket rekomendasi pemupukan unggul untuk padi berpotensi hasil tinggi di lahan

sawah intensifikasi.

5. Informasi mengenai pengelolaan hara, tanah dan air di lahan sawah intensifikasi.

6. Informasi mengenai keefektifan bakteri pereduksi emisi metana multiguna pada

padi di lahan sawah atau gambut yang dapat mereduksi 50% emisi gas metana,

meningkatkan efisiensi pupuk N dan P sebesar 50%, dan produksi 15%.

7. Informasi mengenai teknik aplikasi dan pemanfaatan pupuk hayati Cyanobacteria

untuk mendukung peningkatkan produktivitas padi, dan mengefisienkan

penggunaan pupuk kimia.

c. Perkiraan Manfaat dan Dampak dari Kegiatan yang Dirancang

1. Diperoleh informasi mengenai komposisi keragaman hayati tanah dari ekosistem

lahan sentra padi intensif tercemar dan tidak agrokimia sebagai bahan untuk

mempelajari optimasi fungsi tanah untuk peningkatan produksi padi secara

ramah lingkungan.

2. Diperoleh paket rekomendasi pupuk yang telah diperbaiki melalui penambahan

bahan organik, kapur dan silika dapat meningkatkan produksi padi pada lahan

sawah intensifikasi.

3. Dapat lebih terungkap informasi atau potensi Cyanobacteria sebagai pupuk

hayati.

4. Aplikasi pupuk hayati berbahan aktif bakteri pengoksidasi metana pada lahan-

lahan sawah secara luas dan jangka panjang diharapkan dapat berkontribusi

nyata terhadap pertanian yang berkelanjutan dan pengurangan emisi gas rumah

kaca yang pada akhirnya berdampak positif terhadap perubahan iklim dunia.

5. Dengan dilaksanakan pengelolaan lahan sawah mendukung program

peningkatan produksi komoditas strategis dapat disusun empat karya tulis ilmiah

untuk jurnal nasional atau internasional.

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kerangka Teoritis

Pada tahun 2016 Indonesia telah berhasil mencapai swasembada beras. Walau

swasembada beras ini telah memenuhi kebutuhan pangan masyarakat Indonesia, tetapi

masih diperlukan upaya untuk tetap mempertahankan produksi padi sebagai antisipasi

dalam mengimbangi laju pertambahan jumlah penduduk 1,5% setiap tahunnya melalui

ekstensifikasi atau intensifikasi. Upaya intensifikasi pertanian yang masih dilakukan

dengan gencar adalah melalui masukan bahan agrokimia yaitu pupuk dan pestisida

dengan tujuan meningkatkan produktivitas lahan, karena upaya ekstensifikasi terkendala

lahan marginal serta semakin banyak alih fungsi lahan pertanian. Penggunaan bahan-

bahan agrokimia ini secara terus menerus dan dalam dosis yang berlebihan ini

menyebabkan kerusakan sifat fisik, kimia dan biologi tanah, pencemaran terhadap

tanah, air dan udara, serta menurunkan kualitas produk pangan (Mangkoedihardja,

1999; Adiningsih, 2005).

Upaya lain intensifikasi lahan pertanian secara hayati adalah memanfaatkan

mikrob fungsional sebagai pupuk hayati (mampu menambat N, melarutkan P dan K,

menghasilkan fitohormon), antara lain Cyanobacteria dan bakteri pengoksidasi metana.

Pemanfaatan Cyanobateria untuk meningkatkan produksi padi sawah telah dilakukan

pada beberapa negara, seperti India, Thailand dan Vietnam. Sementara pemanfaatan

Cyanobacteria di Indonesia belum banyak dilakukan (Anas dan Rahayu, 2013), padahal

Cyanobacteria berpotensi sebagai penambat nitrogen, tumbuh melimpah di tempat-

tempat yang kekurangan nitrogen, sehingga dapat digunakan sebagai sumber nitrogen

alternatif di lahan sawah, dapat melakukan fotosintesis maupun memfiksasi nitrogen

baik dalam kondisi aerob maupun anaerob. Sementara itu bakteri pengoksidasi metana

memiliki potensi tinggi mereduksi 80% emisi metana di di sekitar perakaran tanaman

padi sawah tergenang (Conrad & Rothfus 1991).

2.2. Pengaruh Agrokimia Terhadap Keragaman Hayati Tanah Lahan Sawah

Intensif

Hasil penelitian atau kajian terhadap pengaruh agrokimia pada komposisi

keragaman hayati tanah lahan sawah intensif secara menyeluruh dan konfrehensif belum

banyak dilakukan. Beberapa hasil penelitian melaporkan bahwa kontaminasi senyawa

dan unsur agrokimia seperti logam berat dan pestisida merubah komposisi keragaman

hayati tanah. Chukwura et al. (2016) melaporkan bahwa residu glifosat (bahan aktif

yang banyak digunakan dalam formulasi herbisida) dalam tanah dapat menghambat

pertumbuhan mikroba tanah (bakteri, fungi, aktinomiset, dan khamir), menurunkan

populasinya di dalam tanah serta dapat merubah struktur komunitas dan keragaman

fungsi mikroba (Yu et al., 2015 dan Ermakova et al., 2016), menyebabkan ledakan

populasi Fusarium dan Phytophthora pathogen dan menurunkan potensi degradatif

mikroba indigenus (Kryuchkova et al ., 2014), serta menghabat aktivitas fixasi N bakteri

Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum.

Olivera dan Pampulha (2006) meneliti pengaruh kontaminasi logam berat (109

mg/kg Hg dan 1558 mg/kg) jangka panjang di dalam tanah terhadap karakter

mikrobiologi tanah. Parameter mikrobiologi yang diukur meliputi aktivitas

dehidrogenase, kandungan ATP, dan total bakteri heterotrofik aerob, aktinomiset, fungi,

7

dan bakteri penabat N non-simbiotik. Total populasi mikroba dari masing-masing

kelompok berbeda tesrebut menurun dengan tajam. Bakteri penambat N non simbiotik

dan bakteri heterotrofik ditemukan sensitive terhadap kontaminasi jangka panjang

logam berat Hg dan As. Demikian pula aktivitas dehidrogenase ditemukan sensitive utk

menentukan pengaruh logam berat pada biomasa mikroba tanah yang aktif secara

fisiologis.

Li et al. (2009) melaporkan bahwa populasi mikroba pengoksidasi ammonia dan

laju nitrifikasi di dalam tanah terkontaminasi Cu konsentrasi tinggi menurun dengan

nyata. Kelimpahan gene amoB bakteri menurun 107 kali sampai 232 kali pada

kontaminasi Cu sebesar 2,400 mg kg−1 dan 1,600 mg kg−1 dan penurunan kelimpahan

gene amoA arkea 10 kali – 89 kali. AOA lebih toleran daripada AOB terhadap kontaminasi

logam berat di dalam tanah. Laju nitrifikasi dihambat sampai 50% pada konsentrasi Cu

600 mg kg−1 dan lebih dari 90% pada konsentrasi Cu paling tinggi di dalam tanah.

Sementara Liu et al. (2016) melaporkan bahwa total aktivitas bakteri denitrikasi dan

produksi N2O menurun pada tanah lahan padi yang terkontaminasi logam berat.

Aktivitas produksi N2O sensitive terhadap kontaminasi logam berat. Kontaminasi

logam berat pada tanah lahan padi memiliki potensi menyebabkan penurunan emisi

N2O. Dengan demikian kontaminasi logam berat menimbulkan pengaruh pada

transformasi N di dalam tanah. Denitrikasi adalah salah satu proses mikrobiologi

paling penting yang menyebabkan produksi gas N2O.

2.3. Rekomendasi Pupuk Berimbang untuk Lahan Sawah Intensif

Luas lahan sawah di Indonesia sekitar 7,8 juta ha, dari luas tersebut 41% berada

di Jawa dan sebagian besar merupakan sawah irigasi atau sawah intensif. Kontribusi

lahan sawah intensif dalam peningkatan produktivitas padi sangat nyata (Wahyunto,

2009), akan tetapi dalam kurun waktu sepuluh tahun terakhir luas lahan sawah intensif

semakin menciut dengan laju sekitar 75-90 ribu ha per tahun tanpa diimbangi dengan

pencetakan sawah baru yang setara (Hidayat, 2009). Untuk mengisi kehilangan produksi

padi dari lahan sawah irigasi yang terkonversi, maka penerapan teknologi pemupukan

yang tepat menjadi pilihan disamping pengembangan padi sawah di lahan sawah bukaan

baru diluar Jawa. Penerapan teknologi pengelolaan tanaman, tanah, air dan pupuk

harus disesuaikan dengan kondisi spesifik lokasi agar selaras dengan potensi

produksinya. Akan tetapi penerapan teknologi di tingkat petani umumnya berjalan relatif

lambat sehingga rata-rata peningkatan produktivitas padi hanya di bawah 1% per tahun.

Hal ini menyebabkan kenaikan produksi beras nasional praktis mengalami stagnasi-

levelling off (Adiningsih et al., 1997).

Pupuk merupakan salah satu sarana produksi pertanian yang mempunyai

peranan sangat penting dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Pupuk

dalam hal ini berperan sebagai sumber nutrisi bagi tanaman. Pemupukan merupakan

suatu upaya untuk menyediakan unsur hara yang cukup guna mendorong pertumbuhan

vegetatif tanaman yang sehat dan produksi yang maksimum namun ekonomis, serta

meningkatkan ketahanan tanaman terhadap hama dan penyakit (Sutarta et. al., 1999).

Ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan bagi petani dalam memupuk

diantara nya adalah: jenis paket rekomendasi pupuk yang ditawarkan, kemungkinan

substitusi atau komplementaritas antar jenis pupuk, harga pupuk, pola tanam, luas lahan

dan tingkat keuntungan usaha tani (Darwis dan Saptana, 2010), sehingga rekomendasi

8

pupuk menjadi sangat penting dalam sistem budidaya tanaman. Rekomendasi

pemupukan yang bersifat umum cenderung mengarah pada peningkatan penggunaan

pupuk N, P dan K, bila tanpa pengembalian sisa hasil panen atau penambahan bahan

organik maka akan menguras hara makro lainnya seperti S, Ca, Mg, unsur mikro seperti

Zn, Cu, Mn dan Fe serta beneficial element Si.

Pemupukan berimbang merupakan kunci dalam peningkatan produktivitas padi

di lahan sawah intensif. Pemupukan berimbang adalah pemberian pupuk ke lahan sawah

untuk mencapai keseimbangan hara yang optimum sesuai dengan status hara tanah dan

kebutuhan tanaman untuk mencapai hasil yang optimum. Pemupukan harus didasarkan

pada rekomendasi pemupukan yang disusun berdasarkan batas kecukupan hara. Batas

kecukupan hara P teresktrak HCl 25% adalah < 20, 20 – 40, dan > 40 mg P2O5/100 g

tanah masing-masing disebut rendah, sedang dan tinggi (Moersidi et al., 1991). Hasil

penelitian Sahara dan Idris, 2005 menunjukkan bahwa untuk meningkatkan keuntungan

maksimal maka tanah-tanah yang status hara P tinggi, sebaiknya penggunaan pupuk

fosfat dikurangi. Batas kecukupan hara K terekstrak HCl 25% untuk padi sawah adalah

< 10, 10 – 20, dan > 20 mg K2O/100 g tanah masing-masing dikelompokan rendah,

sedang dan tinggi.

Untuk mendapatkan pertumbuhan padi yang baik, umumnya petani cenderung

memberikan pupuk N dalam jumlah yang berlebihan. Cara ini selain boros juga tanaman

peka terhadap serangan hama penyakit serta dapat mencemari lingkungan (Balitbangtan

2006). Dengan perkembangan teknologi maka rekomendasi pemupukan N,P,K padi

sawah akan lebih didasarkan pada uji tanah (soil testing) yang dilakukan dengan

melakukan penilaian terhadap status hara tanah awal dan kebutuhan hara tanaman. Uji

tanah untuk N sulit dilakukan dan kurang berkembang dibandingkan uji P dan K karena

sekitar 97-99% N di dalam tanah berada dalam bentuk senyawa N-organik yang

ketersediaannya relatif lambat karena tergantung pada tingkat dekomposisi oleh

mikroorganisme (Setyorini et al., 2003). Oleh karenanya evaluasi kebutuhan N tanaman

dilakukan dengan menggunakan bagan warna daun (BWD). Bagan warna daun

memberikan rekomendasi penggunaan pupuk N berdasarkan tingkat kehijauan warna

daun. Makin pucat warna daun, makin rendah skala BWD berarti makin rendah

ketersediaan N di tanah dan makin banyak pupuk N yang perlu diaplikasikan.

Rekomendasi berdasarkan BWD memberikan jumlah dan waktu pemberian pupuk N

yang diperlukan tanaman (Anonim, 2006).

Selain menggunakan pupuk an-organik sesuai status hara tanah, dianjurkan pula

untuk menggunakan pupuk organik berupa kompos jerami atau pupuk kandang 2 t/ha.

Kompos jerami atau pupuk kandang yang sudah matang diberikan ke lahan bersamaan

saat pengolahan tanah terakhir. Hasil verifikasi rekomendasi spesifik lokasi di beberapa

sentra lahan sawah menunjukkan bahwa pemberian pupuk organik memberikan

peningkatan hasil gabah meskipun belum terlalu nyata di akhir musim tanam pertama

(Permentan No.40/2007). Sehingga diperlukan peningkatan dosis pupuk organik atau

pemberian pupuk organik dalam jangka panjang. Hasil penelitian Tanaka et al., (2012)

menunjukkan bahwa dengan pengelolaan bahan organik dalam jangka panjang dapat

mencukupi kebutuhan nitrogen (N) tanaman padi selama satu musim tanam melalui

mineralisasi N bahan organik (jerami, sekam, gulma, dsb).

Disisi lain, perkembangan varietas unggul tanaman padi cukup pesat, karena

potensi hasil tinggi maka padi ini membutuhkan input yang tinggi pula. Padi hibrida

9

varietas SL-8-SHS yang ditanam di Pinrang yang dipupuk 300 kg urea dan 125 kg SP-

36/ha dapat menghasilkan 8,5 t/ha, sedangkan varietas Ciherang 6,1 t/ha (Imran dan

Suriany, 2009). Daerah potensial untuk pengembangan padi hibrida adalah lahan sawah

irigasi teknis yang ditanami 2 kali setahun, produktivitas > 4,5 t/ha, pada daerah dataran

sedang, serta aman dari endemis WBC, HDB dan tungro (Balitbangtan. 2007). Selain

pupuk dan varietas padi, hal yang perlu diperhatikan dilahan sawah intensif adalah

pengelolaan air. Padi termasuk tanaman unik karena mampu tumbuh di dalam kondisi

hidrologi, jenis tanah, dan iklim yang berbeda, dan merupakan satu satunya tanaman

serealia yang tumbuh di lahan basah. Praktek petani umumnya menggunakan teknik

penggenangan terus menerus, akan tetapi dengan menerapkan teknologi hemat air

seperti intermittent akan mengefisienkan penggunaan air dan meminimalisir kehilangan

hara melalui leaching (Hilman, 2015)

2.4. Bakteri Pengoksidasi Metana sebagai Pereduksi Emisi Padi Sawah

Tergenang

Metana atau CH4 merupakan gas rumahkaca yang menduduki peringkat ke-3

setelah CO2, dan pertanaman padi sawah merupakan salah satu dari sumber utama emisi

metana, menyumbang sekitar 5-19% total CH4 global. Emisi metana dari lahan sawah

merupakan netto dari produksi metana (metanogenesis) dan oksidasi metana

(metanotrof). Sekitar 60-90% metana yang dihasilkan akan dioksidasi secara in situ

sebelum terlepas ke atmosfer (Wassman et al., 1993).

Walaupun emisi CO2 sangat tinggi di pertanian padi tetapi gas ini akan kembali

digunakan tanaman padi saat berlangsungnya proses fotosintesis dan akan

dikonversikan ke bentuk biomassa tanaman. Gas metana yang dikenal sebagai gas rawa

memiliki waktu tinggal di atmosfir 12 tahun, memiliki kemampuan memancarkan panas

21 kali lebih tinggi dari CO2. Dengan berat molekulnya yang ringan, gas CH4 juga mampu

menembus sampai lapisan ionosfer dimana terdapat senyawa radikal O3 atau ozon yang

berfungsi melindungi bumi dari serangan radiasi gelombang pendek ultra violet.

Kehadiran gas CH4 pada lapisan ionosfer menyebabkan penipisan lapisan O3 bumi. Oleh

karena itu, GRK yang harus diwaspadai untuk diturunkan emisinya dari lahan sawah

adalah metana (Setyanto, 2006). Menurut Hanson & Hanson (1996) upaya mereduksi

emisi metan akan 20-60 kali lebih efektif dalam mengurangi kemungkinan pemanasan

atmosfer bumi pada abad mendatang daripada mengurangi emisi CO2.

Metana diproduksi sebagai hasil akhir dari proses mikrobial melalui proses

dekomposisi bahan organik secara anaerobik oleh bakteri metanogen (Zehnder dan

Stumm, 1988). Bakteri ini hanya aktif bila kondisi tanah dalam keadaan tergenang.

Sebagian dari metan yang diproduksi akan dioksidasi oleh bakteri metanotrof yang

bersifat aerobik di lapisan permukaan tanah dan di zona perakaran. Bakteri ini

menggunakan metan sebagai sumber energi untuk metabolisme. Sisa metan yang tidak

teroksidasi dilepaskan atau diemisikan dari lapisan bawah tanah ke atmosfir melalui tiga

cara, yaitu: (i) proses difusi melalui air genangan, (ii) gelembung gas yang terbentuk

dan terlepas ke permukaan air genangan melalui mekanisme ebulisi, (iii) gas metan yang

terbentuk masuk ke dalam jaringan perakaran tanaman padi dan bergerak secara difusi

dalam pembuluh aerenkimia untuk selanjutnya terlepas ke atmosfir. Dengan demikian

oksidasi metana secara hayati di lahan sawah dilakukan sepenuhnya oleh bakteri

10

pengoksidasi metana. Itu sebabnya bakteri pengoksidasi metana merupakan regulator

penahan atau penghambat emisi metana yang utama dari eksositem sawah (Mancinelli,

1995).

Umumnya diketahui bahwa oksidasi CH4 terjadi di lapisan oksik-anoksik pada

pertanaman padi sawah, pada batas antara tanah dan air, di rhizosfer, dan rhizoplane

tanaman padi dengan O2 dan CH4 yang tersedia (Eller and Frenzel, 2001). Laju emisi

CH4 dari lahan sawah berkisar antara 26-21 Tg/tahun (terra gram = 1012 gram; IPCC,

2002), atau sebanding dengan 6-29% total emisi CH4 per tahun (Inubushi et al., 2001;

Prather et al., 2001). Laju produksi dan emisi CH4 di lahan sawah untuk tiap wilayah

besarnya bervariasi. Variasi emisi CH4 tersebut di pengaruhi oleh jenis tanah,

pengelolaan tanah dan tanaman (Setyanto, 2006). Aplikasi pupuk pada lahan pertanian

dapat menyebabkan fluktuasi emisi gas metana, penggunaan pupuk urea dapat

menghambat aktivitas metanotrof serta memperkecil kelimpahan bakteri metanotrofik

sehingga emisi metana menjadi lebih besar (Zheng et al., 2008). Emisi metana dapat

direduksi melalui proses oksidasi metana merupakan proses pemecahan senyawa

metana oleh mikroorganisme metanotrof menggunakan enzim methane monooxygenase

yang mampu mengoksidasi metana menjadi karbon dioksida melalui serangkaian reaksi

kimiawi dengan menghasilkan senyawa metabolik intermediet seperti metanol, formate,

dan formaldehyde (Topp & Pattey, 1997). Proses oksidasi metana dapat berlangsung

dalam kondisi aerob maupun anaerob (Smemo & Yavitt, 2010).

Bakteri pengoksidasi metana atau BPM merupakan bakteri metanotof yang

memiliki sejumlah karakteristik, diantaranya: Gram negatif, aerob obligat, dengan sel

berbentuk batang, vibrio atau coccus (Higgins et al., 1981). Metanotrof merupakan sub

kelompok Metilotrof yang mampu mereduksi senyawa karbon tunggal untuk

pertumbuhannya. Metanotrof dicirikan oleh kemampuannya menggunakan metana

sebagai sumber karbon utama dan sebagai sumber energi mengoksidasi metana pada

lingkungan mikro yang bersifat aerobik pada zona perakaran dan pada bagian yang

bersifat toksik pada lapisan permukaan tanah. Proses oksidasi metana tersebut

diinisiasi oleh enzim metan monooksigenase yang berperan dalam konversi metan

menjadi metanol . Oksidasi metana terjadi Enzim MMO juga berperan dalam degradasi

berbagai senyawa polutan seperti trikloroetilen, isomer-isomer dari dikloroetilen, vinil

klorida, dan kloroform (Graham et al. 1992). Oksidasi CH4 oleh bakteri metanotrof di

lahan sawah dapat mencapai 80 % dari CH4 yang diproduksi oleh bakteri metanogen

(Conrad and Rothfus 1991). Hal ini menunjukkan bahwa aktivitas oksidasi CH4 selain

dipengaruhi oleh faktor lingkungan juga dipengaruhi oleh dominansi jenis bakteri

metanotrof dari komunitas mikroba di lahan sawah.

Bakteri metanotrof diklasifikasikan ke dalam Gammaproteobacteria (BPM tipe I)

dan Alphaproteobacteria (BPM tipe II) berdasarkan struktur membran intrasitoplasma,

lintasan asimilasi karbon, profil asam lemak fosfolipid, dan penempatan filogenetik

(Dianou et al., 2012). Whittenbury dan Krieg (1984) telah mengklasifikasikan isolat-

isolat bakteri pengoksidasi metana ini ke dalam tipe I (Methylococcus, Methylomonas,

dan Methylobacter) dan tipe II (Methylosinus dan Methylocystis). Baru-baru ini telah

diidentifikasi yeast atau khamir yang dimasukkan ke dalam kelompok metanotrof

fakultatif, yaitu Sporobolomyces roseus, Sporobolomyces gracilis, Rhodotorula glutinis,

dan Rhodotorula rubra (Higgins et al., 1981)

11

Bakteri metanotrof memiliki sejumlah karakteristik yang sangat baik dijadikan

sebagai bahan aktif pupuk hayati. Hasil pengujian membukytikan bahwa aplikasi pupuk

hayati dengan bahan aktif bakteri metanotrof, bakteri pendenitrifikasi dan bakteri

penambat nitrogen pada lahan sawah secara nyata terbukti selain mengurangi 75%

pupuk NPK kimia, juga meningkatkan produksi padi sebesar 67,53% dan mengurangi

emisi metana dari 18.31 mmol m-2hr-1 menjadi -19.57 mmol m-2hr-1 (Pingak et al., 2014).

2.5. Cyanobacteria sebagai Pupuk Hayati

Berbagai mikroorganisme penambat N2 (aerobik, anaerob fakultatif, heterotrof,

fototrof) ditemukan di dalam ekosistem padi sawah dan berkontribusi untuk penambatan

hara N pada tanah kondisi tergenang (Kobayashi and Hague, 1971). Pieters (1975) telah

mengidentifikasi mikroorganisme yang bertanggungjawab sebagai agen terhadap fiksasi

nitrogen di sawah. Kelompok utamanya adalah bakteri heterotrofik di daerah perakaran

yaitu blue green algae hidup bebas (Cyanobacteria) yang bersimbiosis dengan paku

azolla dan bakteri fotosintetik. Cyanobacteria atau yang dikenal dengan blue-green algae

(BGA) memiliki kemampuan memfiksasi N2 dari atmosfer sehingga menghasilkan

bentuk nitrogen yang tersedia untuk digunakan tanaman.

Peningkatan kesuburan dan produktivitas lahan sawah dapat dilakukan dengan

memanfaatkan Cyanobacteria. Bakteri ini banyak ditemukan di daerah perairan,

mempunyai kemampuan menambat nitrogen, serta digunakan sebagai agen untuk

bioremediasi, dan bahan bakar nabati. Spirulina platensis, terdeteksi mengandung

tingkat merkuri tinggi ketika tumbuh di bawah kondisi terkontaminasi (Slotton et al.,

1989), yang menyiratkan bahwa Cyanobacteria tersebut mengambil ion logam beracun

dari lingkungan tempat tumbuhnya, cyanobacteri ini menyerap dan mengambil ion

logam ( Bender et al ., 1994) .

Beberapa jenis Cyanobacteria dari berbagai lokasi di Jawa Barat seperti di kolam,

persawahan, sumber air panas berbeda-beda. Menurut Ayala dan Vargas (1987),

budidaya Spirulina pada limbah ragi mencapai tingkat pertumbuhan 85,7 mg/L.

Pemakaian molase pada konsentrasi 0,25-0,75 g/L sebagai substrat dalam perbanyakan

Spirulina platensis dapat diperoleh konsentrasi bio-massa sebesar 2,94 g / L, dengan

nilai pH yang meningkat selama fase cahaya dan menurun selama periode gelap pada

periode pertumbuhannya (Andrade dan Costa., 2007). Hasil penelitian diharapkan

dapat dijadikan sebagai data dasar dan informasi tentang strain Cyanobacteria untuk

digunakan sebagai pupuk hayati.

Selain mampu menambat N, Cyanobacteria juga dapat meningkatkan konsentrasi

oksigen serta meningkatkan parameter fisiko-kimia lainnya dari lingkungan tempat

mereka tumbuh dan berkembang (Mandal et al 1998), diantaranya menghasilkan

polisakarida yang dapat mengikat tanah, sehingga membantu untuk mengontrol

stabilitas tanah, erosi limpasan, dan sebagai tempat untuk perkecambahan tanaman

tingkat tinggi.

Pemanfaatan Cyanobacteria untuk meningkatkan produksi padi sawah telah

dilakukan pada beberapa negara, seperti India, Thailand dan Vietnam. Peningkatan

produksi padi sawah dengan penggunaan BGA (Sianobakteri) di Indonesia belum banyak

dilaksanakan, sehingga informasi pemanfaatan Cyanobacteria di Indonesia masih

sangat terbatas (Anas dan Rahayu, 2013). Potensi Cyanobacteria dalam budidaya padi

12

telah diakui pada tahun 1938 oleh De, yaitu pemupukan alami nitrogen dengan

menggunakan Cyanobacteria di daerah tropis. Budidaya Cyanobacteria di sawah sebagai

pupuk hayati dimulai oleh Watanabe yang disebut algalisasi.

13

III. METODOLOGI

3.1. Pendekatan

Penelitian Peningkatan Produktivitas Lahan Sawah Intensif dengan

Memanfaatkan Mikrob Fungsional dan Perbaikan Rekomendasi Pupuk Mendukung

Swasembada Pangan terdiri atas empat kegiatan yang saling mendukung, yakni: (i)

Pengaruh Agrokimia terhadap Komposisi Keragaman Hayati Tanah Lahan Sawah

Intensif, (ii) Penelitian Pengelolaan Lahan Sawah Intensif Mendukung Peningkatan

Produktivitas Padi, (iii) Penelitian Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Emisi Gas Metana

Peningkat Efisiensi Serapan Hara Tanaman Padi, dan (iv) Penelitian Pemanfaatan

Cyanobacteria sebagai Pupuk Hayati.

Diharapkan dari kegiatan penelitian ini dapat dirakit suatu teknologi untuk

meningkatkan produktivitas tanaman pangan di lahan sawah.

3.2. Ruang Lingkup Kegiatan

Kegiatan penelitian ini dilakukan di laboratorium, rumah kaca dan di lapang.

Tahap pencapaian keluaran yaitu melalui beberapa tahap, yakni: (i) studi pustaka atau

literatur pendukung, (ii) menyusun rencana pengambilan contoh tanah, (iii) isolasi,

seleksi, skrining, uji fungsional mikrob pupuk hayati, (iv) determinasi keragaman mikrob

pada tanah-tanah yang diberi input agrokimia, (v) uji kombinasi pemupukan anorganik

(N, P, dan K), silika, pupuk organik dan pupuk hayati di lahan sawah intensif, (v) uji

keefektifan mikrob pupuk hayati berbasis bakteri pengoksidasi metana dalam mereduksi

emisi metan dan terhadap pertumbuhan dan produksi padi sawah, (vi) uji keefektifan

mikrob pupuk hayati berbasis bakteri Cyanobacteria terhadap pertumbuhan dan produksi

padi sawah.

Untuk kegiatan Penelitian Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Emisi Gas Metana

Peningkat Efisiensi Serapan Hara Tanaman Padi, pada tahun 2017 telah dilakukan

pengujian keefektifan isolat-isolat bakteri pengoksidasi metana dalam mereduksi emisi

metana dan meningkatkan produksi padi skala rumahkaca. Dari total 37 isolat yang

diisolasi, 7 isolat diantaranya memiliki gen penyandi metana monooksigenase yang

positif dapat mereduksi emisi metana dan memperlihatkan kemampuan sebagai pupuk

hayati (menambat N2, melarutkan P, dan menghasilkan fitohormon IAA). 3 isolat

diantaranya, yakni N2P4a, M1, BGM3 memperlihatkan keunggulan, yakni dapat

mereduksi emisi gas metana berkisar 45.08% sampai 60.04%. Isolat-isolat bakteri

pengoksidasi metana ini pada tahun 2018 akan diuji pada skala lapang. Diharapkan

isolat ini dapat dijadikan sebagai salah satu mikroba pupuk hayati yang dapat mereduksi

emisi gas metana sekaligus peningkat efisiensi pupuk anorganik. Pada tahun 2018 akan

dilakukan pengujian aplikasi formula pupuk hayati berisikan bakteri pengoksidasi metana

pada tanaman padi di lapang untuk mengetahui keefektifannya dalam mereduksi emisi

gas metana dan meningkatkan efisiensi pemupukan NPK kimia serta meningkatkan

produksi padi.

Sedangkan untuk kegiatan Penelitian Pemanfaatan Cyanobacteria sebagai Pupuk

Hayati, penelitian ini merupakan kegiatan lanjutan yang dilakukan di laboratorium,

rumah kaca, dan lapang dan merupakan penelitian jangka panjang sampai dengan 2019.

Pada tahun 2016 telah diperoleh satu jenis Cyanobacteria terpilih yang diskrining dari

puluhan isolat Cyanobacteria. Pada tahun 2017 diperoleh informasi keefektifan dan

14

teknik aplikasi Cyanobacteria pada peningkatan hasil padi sawah sebesar 10-15% dan

efisiensi N sebesar 10-20% (percobaan rumah kaca). Pada tahun 2018 telah dilakukan

aplikasi Cyanobacteria di lahan sawah untuk meningkatkan hasil padi sebesar 10-15%

dan efisiensi pupuk N sebesar 10-20% (percobaan lapang). Pada tahun 2019 akan

dilakukan penyempurnaan formula dan teknik perbanyakan dan aplikasi Cyanobacteria

untuk meningkatkan produksi padi

Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan yang dimulai bervariasi sejak tahun

2016. Pada TA 2018 terdapat empat kegiatan, yaitu:

1. Pengaruh Agrokimia terhadap Komposisi Keragaman Hayati Tanah Lahan Sawah

Intensif (Dr. Erny Yuniarti, M.Si.)

2. Penelitian Pengelolaan Lahan Sawah Intensif Mendukung Peningkatan Produktivitas

Padi (Ibrahim Adamy Sipahutar, SP., M.Sc.)

3. Penelitian Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Emisi Gas Metana Peningkat Efisiensi

Serapan Hara Tanaman Padi (Dr. Ir. Etty Pratiwi, M.Si.)

4. Penelitian Pemanfaatan Cyanobacteria sebagai Pupuk Hayati (Ir. Jati Purwani, M.Si.)

3.3. Metode

3.3.1. Pengaruh Agrokimia terhadap Komposisi Keragaman Hayati Tanah

Lahan Sawah Intensif

Kegiatan akan dilakukan di laboratorium biologi dengan kegiatan awal yang akan

dilakukan adalah pengambilan contoh tanah, air, sedimen, serta rhizosfer tanaman yang

tumbuh di tanah sulfat masam. Pengambilan contoh dilakukan pada tiga titik dari

masing-masing ekosistem tanah sulfat masam belum tersentuh dan ekosistem pertanian

terlantar tanah sulfat masam. Contoh tanah diambil sampai kedalaman 20 Cm dan setiap

titik merupakan merupakan komposit dari sepuluh titik pada tiap lokasi. Kedua

ekosistem tanah sulfat masam tersebut akan dipelajari dan dibandingkan

keanekaragaman mikrobanya.

a. Analisis Kimia dan Biologi Tanah di Laboratorium

Analisis Kimia Sampel Tanah

Analisis kimia tanah meliputi tekstur tanah, total C, total N, P2O5, K2O, pH, saliniti

(EC dan TDS), Kapasitas Tukar Kation (KTK), dan Kejenuhan Basa (KB).

Analisis Biologi Sampel Tanah

Analisis biologi menggunakan metode kultur dan nonkultur. Metode kultur

meliputi deteksi dan analisis total bakteri, fungi, aktinomiset, serta mikroba fungsional

seperti penambat N, pelarut P (terikat Ca, Al, Fe) dan K, perombak selulosa, serta

perombak lignin. Sementara metode nonkultur menggunakan RT-PCR yang mendeteksi

dan mengkuantifikasi komunitas mikroba dengan primer spesifiknya masing-masing

(Tabel 1). Komunitas mikroba yang didetekis dan dikuantifikasi dengan metode RTPCR

meliputi komunitas bakteri, fungi, aktinomiset, dan archea yang dikhususkan pada

kelompok bakteri pereduksi sulfat.

15

b. Penentuan Komunitas Mikroba Dengan Metode Kultur

Deteksi dan kelimpahan komunitas mikroba yang meliputi bakteri, aktinomisetes,

dan fungi masing-masing dilakukan dengan menginokulasikan menggunakan metode

spread plate suspensi tanah (termasuk tanah bulk dan rhizosfer), suspensi bagian

tanaman yang telah digerus dalam larutan pengencer ke dalam medium Nutrient Agar,

Humic Acid agar, dan Rose Bengal agar.

c. Penentuan Komunitas Mikroba Dengan RT-PCR

Ekstraksi dan pemurnian DNA dari sampel tanah. Ekstraksi dan pemurnian

DNA langsung dari contoh tanah (dilakukan duplo untuk setiap contoh tanah)

menggunakan IsoilTM DNA kit (Meis dan Chen, 2003). Sebanyak 0.5 g sampel tanah

ditempatkan pada tabung beat beads 2 ml kemudian ke dalam tabung ditambahkan 950

ml Larutan Pelisis BB (pH 8.6) yang mengandung 1% SDS, 100 mM Tris-HCl, 200 mM

EDTA, dan 200 mM Na2HPO4, dan 50 µl Larutan Pelisis 20S yang mengandung 20%

SDS. Selanjutnya tabung dihomogenasi menggunakan alat Mini Beads Cell Disrupter

dengan kecepatan 2500 rpm selama 2 menit. Setelah itu diinkubasi pada suhu 65°C

selama 1 jam dan setiap 10 menit sekali dilakukan pempolak-balikan tabung sehingga

larutan homogen. Larutan ini selanjutnya disentrifugasi selama 1 menit pada kecepatan

12000 g (rcf) pada suhu ruang. Sebanyak 600 µl supernatan ditransfer ke dalam tabung

mikro 2 ml dan ditambah kan 400 µl larutan purifikasi (pH 8) yang terdiri atas 2.5 M

NaCl, dan 5% CTAB. Tabung diinkubasi selama 5 menit pada suhu 65°C dan dibolak-

balik setiap 2.5 menit kemudian didinginkan pada suhu ruang, setelah itu ditambahkan

600 µl kloroform dingin. Setelah dihomogenase dengan vortex selama 15 detik, larutan

disentrifugasi selama 15 menit pada kecepatan 12000 g (rcf) pada suhu 20°C. Sebanyak

800 µl supernatan ditransfer ke tabung mikro baru secara hati-hati, kemudian ke

dalamnya ditambahkan 800 µl larutan pengendap yang mengandung 12% Polyethylene

glycol (PEG) dan 1.5 M Tris-HCl, kemudian dihomogenasi perlahan-lahan. Selanjutnya

dilakukan sentrifugasi selama 20 menit dengan kecepatan 16000 g (rcf) pada suhu 4°C.

Supernatan dibuang perlahan, kemudian ke dalam tabung ditambahkan larutan pnecuci

sebanyak 1 ml dan disentrifugasi kembali pada kecepatan 16000 g (rcf) pada suhu 4°C

selama 15 menit, kemudian supernatan dibuang dengan hati-hati. Langkah terakhir

ialah menambah etanol 70% dingin sebanyak 1 ml dan 100 µl Natrium asetat, kemudian

larutan disentrifugasi pada kecepatan 16000 g (rcf) pada suhu 4°C selama 5 menit. Pelet

DNA dikeringkan dengan membalikkan tabung di atas tisu kering selama 15 menit. Ke

dalam tabung yang berisi pelet DNA dilarutkan dengan 20-50 µl bufer TE (10 mM Tris

base, 1 mM EDTA; pH 8). Setelah didapatkan DNA hasil isolasi total komunitas mikroba,

dilanjutkan dengan pengecekan hasil isolasi DNA menggunakan nanodrop dan juga

dilakukan elektroforesis.

Amplifikasi DNA dengan RTPCR. Kuantifikasi total komunitas mikroba dengan

pendedekatan tanpa pengkulturan menggunakan analisi kuantitatif realtime PCR

(QPCR). Analisa qPCR dilakukan dengan metode Sakamoto et al (2004) menggunakan

LightCycler3 (Roche Diagnostic), dsDNA binding dteSYBR Green1 dan primer spesifik

dengan berbagai modifikasi. Volume reaksi amplifikasi qPCR sebanyak 20 µl (10 µl

SYBR premix exTaq (Takara, Shuzo), 0.4 µl masing-masing spesifik primer F dan R

(10pmol/µL), 7.2 µl dH20 dAn 2 µL DNA sample. Kondisi qPCR yang digunakan untuk

16

total bakteri terdiri atas denaturasi awal pada 95°C selama 10 mnt, 40 cycles;

pemenasan pada suhu setiap 20°C per detik sampa 95°C selama 5 detik tanpa jeda

waktu, pendinginan setiap 20°C per detik sampai 60°C dengan jeda waktu selama 5

detik, pemanasan setiap 20°C per detik sampai 72°C dengan jeda waktu selama 18

detik dan pemanasan setip 20°C per detik sampai 84°C dengan jeda waktu selama 1

dtk.

Fluoresencens terdeteksi dibagain akhir dari setiap siklius amplifikasi dengan

primer spesifik sebgai dasar kuantifikasi qPCR. Kurva melting digunakan untuk

mengetahui specifisitas primer yang digunakan. Data kuantifikasi dianalisa

menggunakan lightcycler3 analysi software versi 5.3. Analisa qPCR menggunakan

sepesifik primer primer untuk menggkuantifikasi bakteri, fungi, aktinomisetes, and dan

archea.

Table 1. Primer Yang Digunakan Untuk Kuantifikasi Total Komunitas Mikroba Dengan

RT-PCR

Domain Target Group Sekuen Primer Reference

Bakteri Actinobacteria

Semua kelompok

nifH

CGC GGC CTA TCA GCT TGT TG

AGAGTTTGATCMTGGCTCAG

GCTGCCTCCCGTAGGAGT

5’ -TACGGCAARGGTGGNATHG-3’

5’ -ATSGCCATCATYTCRCCGGA-3’ ;

Actino235

16S F

16S R

FPGH19

PolR

Stach et al. 2003

Lane (1991)

Amann et al. (1990)

Silva et al. (2011)

Fungi Semua kelompok

5’-AICCATTCAATCGGTAIT-3’

5”-CGATAACGAACGAGACCT-3’

FR1

FF390

Chemidlin et al.

2011

Archea Bakteri pereduksi

sulfat

ACG GGGCGC AGC AGG CGC GA

GTG CTCCCC CGC CAA TTC CT

ARC344f

ARC915R

Wu et al (2013)

Aktivitas mikroba tanah yang terdiri dari aktivitas respirasi, dehidrogenase, dan

aktivitas penambatan N ditetapkan di laboratorium sebagai informasi pendukung untuk

menilai hubungan keanekaragaman mikroba dengan fungsi in situ mikroba di dalam

tanah.

d. Penapisan Mikroba Potensial Meningkatkan Produktivitas Tanah Sulfat

Masam dan Tanaman

Isolat-isolat mikroba yang terisolasi dari tahap penentuan keragaman mikroba

dengan metode kultur diujikan kemampuan tumbuh pada media bebas N (N-free);

kemampuan melarutkan fosfat pada medium agar Pikovskaya yang disuplementasi

Ca3(PO4)2, AlPO4, dan atau FePO4. serta kemampuan melarutkan K pada medium agar

yang disuplementasi dengan mica atau feldspar sebagai sumber K, serta aktivitas

ligniselulolitik secara kualitatif. Kemampuan mikroba sebagai fitostimulator dengan

menganalisis produksi fitohormon.

17

3.3.2. Penelitian Pengelolaan Lahan Sawah Intensif Mendukung Peningkatan

Produktivitas Padi

Penelitian ini akan dilaksanakan pada Januari hingga Desember 2018 di lahan sawah

intensif milik petani di Jawa Barat. Analisis Laboratorium dilaksanakan di Labolatorium

Kimia dan Kesuburan Tanah, Balai Penelitian Tanah Bogor, Jawa Barat.

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini yaitu:

Bahan ATK

Bahan kimia untuk analisis tanah, tanaman, air, dan pupuk di laboratorium

Bahan penunjang untuk pelaksnaan kegiatan percobaan di lapang seperti pupuk

urea, SP-36, KCl, Silika, dolomit, bahan organik, benih padi, pestisida, tali rafia,

tambang, kantong plastik, bambu/kayu, cat, karton manila, benang kasur, karung,

serta bahan untuk membuat plang percobaan varietas INPARI – 31 sebagai tanaman

indikator.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: cangkul untuk olah

tanah, bor tanah untuk pengambilan contoh tanah, meteran untuk mengukur luas lahan

dan tinggi tanaman, GPS untuk menentukan titik koordinat lokasi percobaan, PUTS

untuk mengukur kadar N, P, K tanah sawah, timbangan untuk menimbang berat kering,

berat basah tanaman, oven digunakan untuk mengeringkan sampel tanaman, peralatan

gelas, sekop, pisau lapang, ember plastik, dan kamera untuk dokumentasi kegiatan

Metode Penelitian

Penelitian dirancang menggunakan Rancangan Acak Kelompok. Teridiri atas 8

perlakuan dengan tiga kali ulangan sehingga berjumlah 24 satuan percobaan. Perlakuan

ditentukan berdasarkan hasil seleksi dari penelitian lahan sawah intensif sebelumnya.

Perlakuan dan takaran pupuk untuk percobaan disajikan pada tabel 1.

Tabel 2. Perlakuan dan takaran pupuk untuk tanaman padi pada lahan sawah

intensif

Kode Perlakuan Dosis pupuk kg/ha

N P2O5 K2O SiO2

P0 N0P0K0Si0 (Kontrol) 0 0 0 0

P1 N0P1K1Si1 0 40 60 500

P2 N0P0K1Si1 0 0 60 500

P3 N0P0K0Si1 0 0 0 500

P4 N1P0K0Si0 90 0 0 0

P5 N1P1K0Si0 90 40 0 0

P6 N1P1K1Si0 90 40 60 0

P7 N1P1K1Si1 90 40 60 500

Penentuan lokasi penelitian

Lokasi penelitian untuk Penelitian pengelolaan lahan sawah intensif mendukung

peningkatan produktivitas padi ini dilakukan di sentra sawah yang beririgasi teknis

sehingga selama penelitian kebutuhan air terjamin.

18

Persemaian

Benih padi yang digunakan adalah varitas unggul inpari 33 yang banyak ditanam

petani dan terjamin kualitasnya (benih berlabel) yang berasal dari BB. Padi Sukamandi.

Jumlah kebutuhan benih padi sekitar 20 kg. Sebelum disebar di pembibitan, benih padi

dikecambahkan terlebih dahulu. Persemaian dibuat di luar lahan yang akan digunakan

untuk percobaan lapang. Benih yang telah dikecambahkan disebar merata dipermukaan

tanah. Bibit padi ditanam setelah berumur 15-18 hari setelah semai.

Pembuatan Petakan

Sebagai tahap pertama dalam pelaksanaan percobaan adalah pembuatan

petakan dengan tahapan pelaksanaan sebagai berikut:

1) Petakan dibuat berukuran 5m x 4m.

2) Masing-masing petak percobaan dibuat tegak lurus (setiap sudut petakan

membentuk sudut siku-siku dan antar petakan membentuk garis lurus), dengan

bantuan segitiga siku-siku yang dibuat dari tali rafia atau tambang dengan

ukuran 3, 4 dan 5 m atau kelipatan ukuran tersebut.

3) Perpanjangan dari sisi siku-siku dapat digunakan sebagai pedoman dalam

pembuatan petakan yang siku.

4) Kemudian ukuran petak diukur pada perpanjangan sisi siku-siku sesuai rencana.

5) Titik sudut yang lain merupakan pertemuan antara tali berukuran 25 m dan 5 m

masing-masing ditarik dari ujung tali yang berukuran 25 dan 5 m.

6) Sehingga terbentuk petak berukuran 25 m x 5 m yang benar-benar siku, hal ini

juga dilakukan terhadap petak-petak yang lain.

7) Untuk lahan sawah, batas petakan antar perlakuan, tinggi pematang 20 cm, lebar

25 cm, batas ulangan minimum 50 cm.

Pengolahan Tanah

Pengolahan tanah dilakukan sesuai dengan kebiasaan petani setempat.

Pemetakan dilakukan setelah pengolahan tanah ke dua sehingga didapatkan lahan

sawah dalam kondisi siap tanam.

Pemupukan Pemupukan Urea dilakukan pada saat 1 minggu setelah tanam. Pupuk KCl diberikan dua

kali yaitu pada umur 7 dan 40 hari setelah tanam, masing-masing setengah dosis. Bahan

organik berupa kompos jerami 2 t/ha dan pupuk silika diberikan sekali pada saat sebelum

tanam. Pemupukan SP-36 diberikan satu kali, yaitu saat tanaman berumur 7 HST dengan

cara dibenamkan ke dalam tanah. Pemupukan dilakukan setelah plang perlakuan

dipasang pada masing-masing petak sesuai lay out. Hal ini dilakukan untuk menghindari

peletakan pupuk yang kurang tepat. Sebelum dilakukan pemupukan perlu diperiksa

kembali peletakan pupuk pada masing-masing petak. Untuk menghindari kontaminasi

pupuk antar petakan perlakuan, sewaktu penanaman dilakukan mulai dari petak

perlakuan dengan dosis pemupukan terendah.

Penanaman

Tanaman padi ditanam pada umur 15-18 hari setelah semai dengan menggunakan

sistem jajar legowo 2:1 (35 cm x 20 cm x 15 cm) sebanyak 2-3 batang per lubang tanam.

Sebelum penanaman padi, dibuat pola jarak tanam mengikuti sistem jajar legowo

19

dengan menggunakan caplak yang terbuat dari kayu/bambu. Penyulaman dilakukan

segera setelah terlihat ada tanaman padi yang mati pada umur tanaman kurang dari 7

HST, sehingga pertumbuhannya tidak berbeda atau ketinggalan. Penyulaman

menggunakan bibit yang sama dengan yang ditanam.

Pemeliharaan

Penyiangan dilakukan sesuai dengan kondisi pertumbuhan gulma, prinsipnya dijaga agar

gulma (rumput, dan tanaman varietas lain) tidak mengganggu tanaman pokok.

Pemberantasan hama dan penyakit dilakukan tepat waktu, yaitu dengan cara melakukan

montoring secara berkala sesuai petunjuk konsep pengendalian hama terpadu.

Pemanenan

Padi varietas INPARI-33 dapat dipanen jika dua daun bendera mulai menguning, tangkai

kelihatan merunduk, gabah sudah berisi dan keras. Pemanenan dapat dilakukan dengan

memotong tanaman sekitar 15 cm dari permukaan tanah, kemudian padi dirontokkan

ditimbang masing-masing bobot segar gabah dan jerami. Lalu gabah dikeringkan hingga

KA 14% sehingga didapatkan gabah kering giling.

Pengambilan contoh tanah

Contoh tanah awal diambil secara komposit pada kedalaman 0 -20 cm sebelum

pemupukan. Contoh tanah panen diambil secara komposit pada setiap plot percobaan

pada saat panen. Contoh tersebut segera dikeringanginkan dan selanjutnya diperlakukan

sesuai dengan SOP analisa contoh tanah kimia dan dianalisis.

Parameter yang Diamati

a) Analisis tanah awal dan panen:

Untuk tanah awal dilakukan analisa terhadap tekstur dan sifat kimia tanah: tekstur 3

fraksi, pH (H2O dan KCl), C-organik (Kalium Dichromat/Kurmis/Kjeldhal), N-total

(Kjeldhal), NH4+, NO3

-, P2O5 dan K2O (HCl 25%), P tersedia (P-Bray 1, atau P-Olsen)

tergantung pH tanah, KTK dan Ca, Mg, K, dan Na (NH4-Ac 1 N pH 7) dan Silika. Untuk

contoh tanah panen dilakukan analisa terhadap N, P, K, Ca, Mg, C-org dan silika tanah.

b) Parameter Agronomis:

1) Tinggi tanaman dan jumlah anakan padi umur 30, 45, dan 60 hari setelah tanam

(HST), serta menjelang panen. Pengukuran dilakukan pada 30, 45 dan 60 HST

karena 30 HST adalah fase pertumbuhan cepat anakan padi, 45 HST fase anakan

maksimum dan 60 HST awal fase generative tanaman padi.

2) Komponen produksi yaitu: gabah kering panen (GKP), gabah kering giling dengan

kadar air (KA) 14%, dan berat 1.000 butir.

3) Biomas jerami basah dan kering, dari ubinan ukuran 3 x 3 m yang dikonversikan

ke hektar.

Analisis Data

Setelah data hasil penelitian diperoleh, analisis data dilakukan dengan pengujian

menggunakan sidik ragam (Analisys of variance) menggunakan SPSS v.22, jika

berpengaruh nyata antar perlakuan maka dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji

DMRT (Duncan’s Multiple Range Test) dengan taraf 5% dan dilakukan analisa interaksi

antar perlakuan.

20

3.3.3. Penelitian Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Emisi Gas Metana

Peningkat Efisiensi Serapan Hara Tanaman Padi

Pengujian akan dilakukan di lahan sawah lapang menggunakan Rancangan Acak

Kelompok faktorial, dengan 2 faktor yaitu:

(i) dosis NP anorganik (0%, 50% dan 100% NP)

(ii) isolat-isolat terpilih bakteri pengoksidasi metana yang memiliki kemampuan

sebagai pupuk hayati sekaligus pereduksi emisi metana

Pengamatan

Parameter yang diamati selain emisi gas metana pada tiga fase vegetatif, juga

pengukuran pertumbuhan pertumbuhan vegetatif dan komponen produksi padi. Sampel

gas CH4 diambil setelah tanaman padi disungkup selama 10 menit untuk setiap

perlakuan. Pengambilan sampel dilakukan pada pagi hari antara pukul 07.00 – 09.00.

Pengukuran fluks emisi CH4 di lapangan dilaksanakan dengan metode sungkup statik

yang terbuat dari polycarbonat (ukuran sungkup tergantung dari diameter pot) yang

dilengkapi dengan termometer untuk mengukur suhu di dalam sungkup, serta fan kecil

untuk mempertahankan agar udara di dalam sungkup homogen. Jarum suntik

digunakan untuk mengambil sampel gas dari dalam sungkup.

Pengambilan sampel gas CH4 dari dalam sungkup dilakukan dengan jarum suntik

ukuran 10 ml. Untuk menghindari kebocoran, segera setelah pengambilan sampel gas,

jarum suntik ditutup dengan sumbat karet (rubber stopper), kemudian dibungkus

dengan kertas alumunium foil untuk mengurangi panas radiasi matahari selama

pengambilan contoh gas CH4. Jarum suntik tersebut selanjutnya disimpan di dalam

wadah tertutup yang berisi es batu agar tidak terpengaruh udara luar dan untuk

mempertahankan suhu tetap di bawah 5oC karena gas CH4

akan menguap pada suhu di

atas 5oC. Penetapan konsentrasi gas CH4 dilakukan menggunakan peralatan Gas

Chromatography, dengan mengirimkan sampel gas tersebut ke laboratorium gas rumah

kaca (GRK).

Parameter yang diamati adalah: (i) tinggi tanaman dan jumlah anakan padi umur

30, 45, dan 60 hari setelah tanam (HST), serta menjelang panen. Pengukuran dilakukan

pada 30, 45 dan 60 HST karena 30 HST adalah fase pertumbuhan cepat anakan padi,

45 HST fase anakan maksimum dan 60 HST awal fase generative tanaman padi, dan (ii)

komponen produksi yaitu: gabah kering panen (GKP), gabah kering giling dengan kadar

air (KA) 14%, dan berat 1.000 butir.

Analisis Data

Setelah data hasil penelitian diperoleh, analisis data dilakukan dengan pengujian

menggunakan sidik ragam (Analisys of variance) menggunakan SPSS v.22, jika

berpengaruh nyata antar perlakuan maka dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji

DMRT (Duncan’s Multiple Range Test) dengan taraf 5%.

21

3.3.4. Penelitian Pemanfaatan Cyanobacteria sebagai Pupuk Hayati

Penelitian terdiri atas 2 kegiatan, yaitu :

1. Penelitian Formulasi pupuk hayati berbasis Cyanobacteria untuk tanaman padi.

2. Penelitian Efektivitas Formula Cyanobacteria terhadap pemupukan N dan hasil padi

di Lahan Sawah.

Bahan dan Metode Pelaksanaan Kegiatan

Bahan penelitian

- Isolat Sianobakteri.

- Tanah, Pot-pot percobaan

- Karung karuna, kantong plastik, kantong sampel, karung, ember/pot plastik.Pupuk

urea, superfosfat (SP36), KCl, pestisida.

- Pupuk kandang/jerami

- Alat-alat laboratorium dan bahan-bahan untuk pertumbuhan sianobakteri,

pemeliharaan dan perbanyakan sianobakteri.

Metode Pelaksanaan Kegiatan

Kegiatan 1. Penelitian Formulasi Cyanobacteria

Penelitian ini terdiri atas penelitian formulasi sianobakteri dengan bahan

pembawa yang dilakukan di laboratorium, selanjutnya hasil formulasi untuk diujikan

pada tanaman padi di rumah kaca. Pada kegiatan tahun anggaran 2016 telah diperoleh

3 isolat sianobakteri dari lahan sawah, yang mampu menambat N, tumbuh cepat pada

media ekstrak organik, sehingga diharapkan sianobakteri tersebut dapat dikembangkan

untuk pemanfaatannya sebagai pupuk hayati. Perbanyakan inokulan sianobakteri di

lapangan yang telah dilakukan mengalami berbagai kendala diantaranya serangan hama

(serangga air, keong dan nematoda), air hujan yang lebat serta keberatan dari petani

dalam memperbanyaknya karena akan menambah biaya dalam usahatani padi yaitu

lahan dan tenaga kerja. Perbanyakan dengan cara menumbuhkan sianobakteri dengan

menggunakan bak-bak percobaan dengan bahan pembawa tanah pada tempat di lapang

yang beratap merupakan suatu cara untuk mengatasi kendala-kendala perbanyakan di

lapang, namun masalahnya keterbatasan lahan dan modal petani. Oleh karena itu perlu

dicari bahan pembawa yang sesuai, sehingga petani dapat langsung menggunakannya

tanpa dibebani untuk perbanyakannya.

a. Penelitian formulasi di laboratorium :

Isolat sianobakteri yang digunakan adalah Nostoc sp isolat KL2, Pseudonabaena

sp isolat C37.1, dan Chlorogloea sp isolat C8.3 diperbanyak dengan menggunakan

akuarium yang berisi media dengan volume 10 L dan telah ditumbuhkan sianobakteri

sebanyak 1 liter (25 g bobot biomas/liter) hal ini dilakukan untuk memperoleh biomassa

yang banyak untuk diformulasi dengan berbagai bahan pembawa yang sudah disterilkan.

Hasil formulasi disimpan dalam suhu kamar dengan pencahayaan lampu neon. Penelitian

terdiri atas 2 faktor yaitu formula sinobakteri dan bahan pembawa, sebagai berikut :

22

Faktor 1 : Formula Sianobakteri (S)

- Pseudonabaena sp + Chlorogloea sp (S1)

- Pseudonabaena sp + Nostoc sp (S2)

- Chlorogloea sp + Nostoc sp (S3)

Faktor 2 : Bahan pembawa

- Tanah (B1)

- Gambut (B2)

- Kaolin (B3)

- Fosfat alam (B4)

Parameter yang diamati : populasi sianobakteri pada berbagai masa penyimpanan

(diakhiri hingga sudah tidak ada sianobakteri yang tumbuh), pengakatan dilakukan tiap

bulan.

Pengujian formula di rumah kaca

Perlakuan percobaan yang dilakukan di rumah kaca pada pot-pot percobaan adalah

semua formula pada percobaan di laboratorium. Tanah untuk percobaan di rumah kaca

dengan menggunakan pot yang diisi tanah sebanyak 10 kg/pot dengan indikator

tanaman padi varietas Inpari 32. Penelitian disusun dengan Rancangan Acak Kelompok

terdiri 2 faktor dengan 6 ulangan. Inokulasi dilakukan pada saat setelah perendaman

benih sebelum disemai dan pada saat tanaman padi umur 7 hari setelah tanam ( 7 HST).

Penelitian diulang sebanyak 6 kali, 3 ulangan dipanen pada saat padi fase primordia dan

sebanyak 3 ulangan dipanen pada saat padi siap panen.

Parameter pengamatan : tinggi tanaman dan jumlah anakan, bobot segar dan bobot

kering tanaman, bobot segar dan bobot kering akar, panjang akar, hasil padi, bobot

gabah isi dan hampa, jumlah malai per rumpun, serapan hara tanaman.

Kegiatan 2. Penelitian Efektivitas Formula Sianobakteri terhadap pemupukan

N dan hasil padi di Lahan Sawah.

Varietas padi yang digunakan adalah Varietas Inpari 32, penelitian dilakukan di

lapang disusun dengan rancangan acak kelompok terdiri atas 2 faktor yaitu taraf

pemupukan N dan 3 formula sianobakteri, diulang 3 kali. Luas petak percobaan adalah

6 m x 5 m. Formula yang digunakan adalah berdasarkan dari hasil penelitian di

laboratorium (populasi yang tumbuh) dan rumah kaca (pengamatan visual saat

persiapan bibit) yang terpiih, dosis yang diaplikasikan 1 kg/ha. Aplikasi dilakukan pada

saat setelah perendaman benih dan saat tanaman umur 7 HST. Faktor pertama

(pemupukan N) terdiri atas 4 taraf pupuk N, sedangkan faktor kedua adalah formula

sianobakteri yang terdiri atas 1 perlakuan kontrol (tanpa sianobakteri) dan 3 perlakuan

formula.

Perlakuan yang akan dicobakan sebagai berikut :

23

Faktor pertama

(Pemupukan N)

1. N0- PK

(N0)

2. N-50% PK

(N1)

3. N-75% PK

(N2)

4. N-100% PK

(N3)

Faktor kedua (Formula Sianobakteri)

1. Tanpa

Sianobakteri

(S0)

2. Formula

Sianobakteri

(S1)

3. Formula

Sianobakteri

(S2)

4. Formula

Sianobakteri

(S3)

Parameter pengamatan : tinggi tanaman, jumlah anakan, bobot segar dan bobot

kering tanaman per rumpun, jumlah malai per rumpun, bobot gabah isi dan gabah

hampa/rumpun, hasil gabah, kandungan (N, P, K) tanah, populasi Sianobakteri pada

tanah saat panen, sifat fisik tanah (agregat).

24

IV. ANALISIS RISIKO

DAFTAR RISIKO

N0. RISIKO PENYEBAB DAMPAK

1 Bahan penelitian

tidak tersedia tepat

waktu

Pencairan dana

terlambat

Pelaksanaan kegiatan terlambat

2 Proses formulasi

pupuk hayati

terhambat

Perbanyakan isolat

mengalami kendala

karena serangan hama

(seperti keong) dan

hujan

Pelaksanaan kegiatan terlambat

3 Penelitian terhenti

(tidak berlanjut).

Perubahan prioritas dan

arah penelitian sesuai

dengan ketersediaan

pembiayaan.

Hasil yang diperoleh tidak tuntas

dan data tidak lengkap.

4 Gagal panen Hama dan penyakit

tanaman

Data hasil/produksi tanaman tidak

diperoleh

5 Gagal panen Kekeringan Pertumbuhan dan produksi

tanaman tidak optimal

6 Gagal panen Terlambat tanam Pertumbuhan dan produksi

tanaman tidak optimal

DAFTAR PENANGANAN RISIKO

N0. RISIKO PENYEBAB PENANGANAN RISIKO

1 Bahan penelitian

(bahan baku, kimia

dan penunjang) yang

diperlukan tidak

tersedia tepat waktu

Pencairan dana

terlambat

Berkoordinasi dengan tim panitia pengadaan

agar proses pengadaan berjalan lancar

2 Proses formulasi

pupuk hayati

terhambat

Perbanyakan isolat

mengalami kendala

karena serangan

hama (seperti keong)

dan hujan

Mencari alternatif perbanyakan isolat yang

aman dari serangan hama dan hujan

3 Penelitian terhenti

(tidak berlanjut).

Perubahan prioritas

dan arah penelitian

sesuai dengan

ketersediaan

pembiayaan.

Diperlukan dukungan Pimpinan Badan

Litbang Pertanian.

4 Gagal panen Hama dan penyakit

tanaman

Penyemprotan insektisida secara berkala.

Varietas yang ditanam pilih yang toleran

hama dan penyakit. Tanam dilakuan

bersamaan dengan petani disekitar lokasi

penelitian. Panen dilakukan terhadap

rumpun padi yang utuh.

5 Gagal panen Kekeringan Pengairan

6 Gagal panen Terlambat tanam Tanam sesuai dengan jadwal tanam yang

berlaku di lokasi penelitian

25

V. TENAGA, ORGANISASI PELAKSANA DAN BIAYA

5.1. Tenaga yang Terlibat

Nama lengkap, gelar dan NIP

Jabatan Kedudukan

dalam

RPTP/ROPP

Alokasi

waktu

(OB) Fungsional Struktural

Dr. Ir. Etty Pratiwi, M.Si.

NIP. 19630419 199203 2 001 Peneliti Muda Biologi Tanah

Pj. RPTP/

PJ ROPP 6

Ir. Jati Purwani, M.Si.

NIP. 19620304 199203 2 001

Peneliti Madya Biologi Tanah PJ ROPP 4

Dr. Erny Yuniarti, M.Si

NIP. 19670911200604 2 008

Peneliti Madya Biologi Tanah PJ ROPP

Ibrahim Adamy Sipahutar, SP., M.Sc.

NIP. 19740305 200501 1 002

Peneliti Madya Kimia Tanah PJ ROPP

Dr. Ir. Diah Setyorini

Peneliti Madya Kimia Tanah Anggota

Ir. A. Kasno, M.Si.

Peneliti

Utama

Kimia Tanah Anggota

Dr. I Wayan Suastika, M.Si.

Peneliti Madya Kimia Tanah Anggota

Dr. Linca Anggria

Peneliti Muda Kimia Tanah Anggota

Dr. Adha F. Siregar

Peneliti Muda Kimia Tanah Anggota

Dr. Ir. Rohani Cinta Badia G, M.Si.

Peneliti Madya Biologi Tanah Anggota

Dr. Surono, M.Sc. Peneliti Muda Biologi Tanah Anggota

Dr. Alina Akhdiya, M.Si.

NIP.

Peneliti Madya Biokimia Anggota 4

Eman, M.Si.

NIP.

Biokimia

Elsanti, S.P.

NIP.

Litkayasa Biologi Tanah Anggota 2

Endang Hidayat

NIP.

Litkayasa Kimia Tanah Anggota 4

Endang Windiati

NIP.

Litkayasa Biologi Tanah Anggota

Jumena

NIP.

Litkayasa Biologi Tanah Anggota

Andi

NIP.

Litkayasa Biologi Tanah Anggota

Eep Syaiful Anwar

NIP.

Litkayasa Biologi Tanah Anggota

Yanti Indriyanti

NIP.

PUMK Keuangan Anggota 6

Narasumber :

Dr. Husnain, M.P., M.Sc.

NIP. 19730910 200112 2 001

Ka Balittanah - Nara Sumber 1

26

5.2. Jangka Waktu Kegiatan (jadwal palang)

5.2.1. Pengaruh Agrokimia terhadap Komposisi Keragaman Hayati Tanah

Lahan Sawah Intensif

Kegiatan Bulan Ke

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Survei lokasi untuk pengambilan

sampel tanah dan tanaman

Percobaan rumah kaca

Analisis tanah (kimia, biologi)

dan tanaman (kimia)

Analisi data

Penyusunan laporan

*Musim tanama padi di Jawa tengah: Desember-Maret, Mei-Juli, dan Agustus-November

5.2.2. Penelitian Pengelolaan Lahan Sawah Intensif Mendukung

Peningkatan Produktivitas Padi

Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1. Pembuatan proposal dan rencana

kegiatan

2. Persiapan penelitian

3. Tanam dan aplikasi pupuk

4. Pemeliharaan, pengambilan contoh tanah

5. Panen dan pasca panen

6. Analisis contoh tanah dan tanaman

7. Pengolahan data dan penyusunan

laporan

5.2.3. Penelitian Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Emisi Gas Metana Peningkat

Efisiensi Serapan Hara Tanaman Padi

Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pembuatan proposal dan rencana

kegiatan

Kegiatan desk work

Penentuan lokasi tanam

Pengolahan tanah

Penanaman dan pemeliharaan padi

Pengamatan dan pengukuran emisi CH4

Prosesing panen padi

Analisis data dan pelaporan

27

5.2.4. Penelitian Pemanfaatan Cyanobacteria sebagai Pupuk Hayati

Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Studi Pustaka

Pembuatan proposal

Peremajaan dan

persiapan inokulan

Pelaksanaan penelitian di

rumah kaca

Pelaksanaan penelitian di

lapang

Pengamatan dan

pemeliharaan

Panen dan prosesing

Analisis data

Penyusunan laporan

Seminar hasil

28

5.3. Pembiayaan

Rp. 1000,-

Sub Pengeluaran Biaya (Rp.)

Total

(Rp.)

ROPP 1 ROPP 2 ROPP 3 ROPP 4

Belanja Bahan

· Fotocopy, penggandaan, penjilidan 2,000 2,000 2,000 2,000 8,000

Honor terkait kegiatan -

· Upah tenaga kerja 6,000 22,000 19,000 15,000 62,000

· Upah analisis 5,000 7,000 10,000 8,000 30,000

Belanja Barang untuk persediaan

Barang konsumsi

· ATK dan computer supplier 2,500 2,500 2,500 2,500 10,000

· Bahan penunjang penelitian 2,000 14,000 14,000 10,000 40,000

· Bahan khemikali 30,000 - - 10,000 40,000

Belanja perjalanan biasa -

· Perjalanan dinas dalam rangka

kegiatan penelitian 52,500 52,500 52,500 52,500 210,000

J u m l a h 100,000 100,000 100,000 100,000 400,000

Keterangan:

ROPP 1: Studi Keanekaragaman Mikroba Tanah Sulfat Masam dan Penampisan Mikroba

Potensial Meningkatkan Produktivitas Lahan Rawa

ROPP 2: Penelitian Pengelolaan Lahan Sawah Intensif Mendukung Peningkatan

Produktivitas Padi

ROPP 3: Penelitian Pemanfaatan Bakteri Pereduksi Emisi Gas Metana Peningkat Efisiensi

Serapan Hara Tanaman Padi

ROPP 4: Penelitian Pemanfaatan Cyanobacteria sebagai Pupuk Hayati

29

VI. DAFTAR PUSTAKA

Abao, E.B. Jr., Bronson, K.F., Wassmann, R., and Singh, U. 2000. Simultaneous records

of methane and nitrous oxide emissions in rice-based cropping systems under rain

fed conditions', Nut. Cycling in Agroecosystems 58,131-139.

Adhi W. dan Alihamsyah, 1998. Pengembangan Lahan Pasang Surut: Potensi, Prospek

dan Kendala serta Teknologi Pengelolaannya Untuk Pertanian. Prosiding Seminar

Nasional Himpunan Ilmu Tanah Jawa Timur. Malang.

Adiningsih, J.S., T. Prihatini, J. Purwani, and A. Kentjanasari. 1997. Development of

integrated fertilizer management to sustain food crop production in Indonesia: The

use of organic and biofertilizers. Indonesian Agricultural Research and

Development Journal 19: 57-66.

Aiyer, R .S. (1965): Comparative algological studies in rice fields in Kerala state.

Agricultural Research Journal of Kerala 3(1): 100-104.

Amann, R.I., Binder, B.J., Olson, R.J., Chisholm, S.W., Devereux, R., Stahl, D.A., 1990.

Combination of 16S rRNA-targeted oligonucleotide probes with flow cytometry for

analyzing mixed microbial populations. Appl. Environ. Microbiol. 56, 1919– 1925.

Anonim. 2006. Rekomendasi Pemupukan N,P,K Padi Sawah Spesifik Lokasi. Disusun

sebagai narasi Keputusan Menteri Pertanian Nomor 01/SR.130/01/ 2006 tentang

Rekomendasi Pemupukan N, P, dan K pada Padi Sawah Spesifik Lokasi.

Departemen Pertanian.

Badan Litbang dan Pengembangan Pertanian. 2006. Bagan Warna Daun Menghemat

Penggunaan Pupuk N. Balitbangtan. P. 1-4.

Badan Litbang dan Pengembangan Pertanian. 2007. Daerah pengembangan dan anjuran

budi daya padi hibrida. Pedoman bagi Penyuluh Pertanian. P. 40.

Biro Pusat Statistik. 2014. Biro Pusat Statistik. Jakarta.

Charyulu P. B, S. Rao. 1979. Nitrogen Fixation in Some Indian Rice Soil, Soil Science

(128) : 86-89

Chemidlin Prévost-Bouré N, Christen R, Dequiedt S, Mougel C, Lelièvre M, Jolivet C,

Shahbazkia HR, Guillou L, Arrouays D, Ranjard L (2011) Validation and application

of a PCR primer set to quantify fungal communities in the soil environment by real-

time quantitative PCR. PLoS One 6:e24166. doi:10.1371/journal.pone. 0024166.

Conrad, R., and F. Rothfuss. 1991. Methane oxidation in the soil surface layer of a

flooded rice field and the effect of ammonium. BioI. Fertil. Soils 12:28-32.

30

Cox, F.R., and Kamprath. 1972. Micronutrient Soil Test. In Micronutrient in Agriculture.

Ed: J.J. Mortvedt, P.M. Giordano, and W.L. Lindsay. SSSA Inc. Madison Wiscosin,

USA.

Darwis dan Saptana. 2010. Rekonstruksi Kelembagaan dan Uji Teknologi Pemupukan:

Kebijakan Strategis Mengatasi Kelangkaan Pupuk. Analisis Kebijakan Pertanian.

Volume 8. No.2: 167-186.

Dent, D.L. and Pons L.J. 1995. A world perspective on acid sulphate soils. Geoderma.

67: 263-276.

Dianou, D., C. Ueno, T. Ogiso, M. Kimura, and S. Asakawa. 2012. Diversity of Cultivable

Methane-Oxidizing Bacteria in Microsites of a Rice Paddy Field: Investigation by

Cultivation Method and Fluorescence in situ Hybridization (FISH). Microbes

Environ. 27: 278–287.

Dominic, T.K, .Madhusoodanan, P.V. 1999. Cyanobacteria from extreme acidic

environments. – Current Science 77(8): 1021-1022

Eller, G., and P. Frenzel. 2001. Changes in activity and community structure of methane-

oxidizing bacteria over the growth period of rice. Appl. Environ. Microbiol.

67:2395–2403.

Fierer, N., J.A. Jackson, R. Vilgalys, and R.B.. Jackson. 2005. Assessment of Soil

Microbial Community Structure by Use of Taxon-Specific Quantitative PCR Assays.

American Society for Microbiology. 71(7):4117–4120.

doi:10.1128/AEM.71.7.4117–4120.2005.

foreibanjarbaru.or.id/archives/210. APA DAN BAGAIMANA DENGAN TANAH SULFAT

MASAM?

Graham, D. W., Korich, D. G., LeBlanc, R. P., Sinclair, N. A. & Arnold, R. G. 1992.

Applications of a colorimetric plate assay for soluble methane monooxygenase

activity. Appl. Environ. Microbiol. 58:2231–2236.

Habte dan Alexander 1980. Nitrogen Fixation by Photosynthetic Bacteria in Lowland Rice

Culture. Appl. Environ. Microbiol.:342-347

Hanson, R.G., Sudjadi, M., Hardjono, A., Sudaryanto, T., and Dhanke. 1994. Soil Fertility

and Fertilizer Use Study in Indonesia. Draft Proposal Prepared for Agency for

Agricultural Research and developmend and the World Bank. 170 p.

Hanson, R.S., and T.E. Hanson. 1996. Methanotrophic bacteria. Microbiol. Rev. 60:439–

471.

31

Haselkom. 1978. Heterocyst. A Rev. Plant Physiol. 29 : 319-344

Henson and Heichel. 1984. Dinitrogen Fixation of Soybean and Alfalfa : Comaprison of

the Isotope Dillution and Different. Field Crop Res : 333-346

Higgins, J., D.J. Best, R.C. Hammond, and D. Scott. 1981. Methane-Oxidizing

Microorganisms. Microb. Rev. 45:556-590.

Hilman, 2015. Teknologi Hemat Air di Lahan Sawah irigasi. Badan Litbang Pertanian. 1-

2.

Hunt. M.E., Floyd G.L., and Stout B.B. 1979. Soil Algae in Field an Forest Environment.

Ecology (80) : 362-375

Huntley, M.E, and Redalje D.G. 2006. CO2 Mitigation and Renewable oil from

Phosynthetic Microbes. A New Appraisal. Mitigation and Adaptation Strategis for

Global Change.

Imran, A. Dan Suriany. 2009. Penampilan dan produktivitas padi hibrida SL-8-SHS di

Kabupaten Pinrang, Sulawesi Selatan. Buletin Plasma Nuftah Vol. 15, No. 2: 54 –

58.

Inubushi K, Hoque MM, Miura S, Kobayashi K, Kim HY, Okada M, Yabashi S. 2001. Effect

of free-air CO2 enrichment (FACE) on microbial biomass in paddy field soil. Soil

Science and Plant Nutrition 47, 737-745.

Jain, N., H. Pathak., S. Mitra,m A. Bhatia. 2004. Emission of methane from rice fileds-

a review. J. Scient. Indust. Res 63:101-115.

Kasno, A., Nurjaya dan Diah Setyorini. 2003. Status C-organik Lahan Sawah di Indonesia.

Prosiding Kongres Nasional VIII Himpunan Ilmu Tanah Indonesia (HITI). Padang

21-23 Juli 2003

Knowles dan Denike. 1974. Effect of Ammonium Nitrate and Nitrate Nitrogen on

anaerobic Nitrogenase Activity in Soil. Soil Biology and Biochemistry (6).

L. Dent a L.J. Pons b

Lane, D.J., 1991. 16S/23S rRNA sequencing. In: Stackebrandt, E., Goodfellow, M. (Eds.),

Nucleic Acid Techniques in Bacterial Systematics. Wiley, New York, pp. 115–175.

Lumpkin, T.A.& Plucknett, D.L. (1982) Azolla as a Green Manure, Use and Management

in Crop Production. Westview Press, Boulder, Co, USA.

Mancinelli, R.L. 1995. The regulation of methane in soil. Annu. Rev. Microbiol. 49:581–

605.

32

Mandal, R, Z.N.T. Begue, ZU.M. Khan, M.Z. Hossin. 1993. N2-fixing blue green algae in

rice fields and their relationship with soil fertility. Bangladesh. J. Bot. 22 (1) : 73-

79.

Masulili, A. 2015. Pengelolaan Lahan Sulfat Masam Untuk Pengembangan Pertanian.

Jurnal Agrosains. 12(2): 1-3. ISSN: 1693-5225.

Mc. Auliffe., D.S. Chamblee; H.U. Arang., W. Wood house Jr. 1958. Influence of

inorganic nitrogen on Nitrogen Fixation by Legumes as revealed by 15N on the

growth of rice plant. Nature, 168, 748–49.

Moersidi, S., J. Prawirasumantri, W. Hartatik, A. Pramudia, dan M. Sudjadi. 1991.

Evaluasi kedua keperluan fosfat pada lahan sawah intensifikasi di Jawa. hlm. 209-

221 dalam Prosiding Lokakarya Nasional Efisiensi Penggunaan Pupuk V. Cisarua,

12-13 Nopember 1990. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat, Bogor.

Peraturan Menteri Pertanian No: 40/Permentan/OT.140/4/2007. Rekomendasi

pemupukan N, P, dan K pada padi sawah spesifik lokasi. Badan Penelitian dan

Pengembangan Pertanian.

Pingak, G.M.F., H. Sutanto, A. Akhdiya, and I. Rusmana. 2014. Effectivity of

Methanotrophic Bacteria and Ochrobactrum Anthropi as Biofertilizer and Emission

Reducer of CH4 and N2O in Inorganic Paddy Fields. J. Medical Bioengin. 3:217-221

Prather, M. J., Zhua, X., Strahan, S. E., Steenrod, S. D., and Rodriguez, J. M.: Quantifying

errors in trace species trans- port modeling, P. Natl. Acad. Sci. USA. 105:19617–

19621.

Prihasto Setyanto. 2006. Varietas Padi Rendah Emisi Gas Rumah Kaca. Warta

Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 28:12-13

Roger P. A. 1996. Biology and management of the floodwater ecosystem in ricefields.

International Rice Research Institute, Manila, The Philippines

Roger, P.A. arid S.A. Kulasooriya. 1980. Blue-green algae and rice. International Rice

Research Instilute, P.O. Rox 933, Manila, Philippines. I12 p.

Sahara, D dan Idris. Efisiensi Produksi Sistem Usahatani Padi pada Lahan Sawah Irigasi

Teknis. 2005. BPTP Sulawesi Tenggara. P. 1-10.

Setyanto P. 2006. Varietas padi rendah emisi gas rumah kaca. Warta Penelitian dan

Pengembangan Pertanian 28(4).

Setyorini, D., Sri Rochayati, Sri Adiningsih. 2003. Uji Tanah Sebagai dasar Penyusunan

Rekomendasi Pemupukan. Seri Monograf No.2. Sumber Daya Tanah Indonesia.

33

Balai Penelitian Tanah, Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat. Badan Litbang

Pertanian, Departemen Pertanian.

Shrestha RK and JK Ladha. 1996b. Biological nitrogen fixation in association with rice:

Genotypic variation and effect of exogenous supply of nitrogen and phosphorus.

Philippine J. of Crop Science. Vol. 21, Supplement 1:23

Silva, P.E.M.C., Semenov, A.V., van Elsas, J.D., Salles, J.F. 2011. Seasonal variation in

diversity and abundance of diazotrophic communities across soils. FEMS Microbiol

Ecol 77: 57-68. doi:10.1111/j.1574-6941.2011.01081.x. PubMed: 21385188.

Smemo, K. A. and Yavitt, J. B.: Anaerobic oxidation of methane: an underappreciated

aspect of methane cycling in peatland ecosystems?, Biogeosciences 8:779-793.

Stach, J. E. M., L. A. Maldonado, A. C. Ward, M. Goodfellow, and A. T. Bull. 2003. New

primers for the class Actinobacteria: application to marine and terrestrial

environments. Environ. Microbiol. 5:828–841.

Stanier, R.Y. & Cohen-Bazire, G. (1977) Phototrophic prokaryotes, the cyanobacteria.

Steinberg, C.E.W., Schaefer H., Beisker. W. 1997. Acidic Environment. Current Science

(77) : 1021-1022

Tanaka, Atsuko, Kazunobu Toriyama, Kazuhiko Kobayashi. 2012. Nitrogen supply via

internal nutrient cycling of residues and weeds in lowland rice farming. Field Crops

Research : Volume 137, pages 251–260.

Topp, E. and Pattey, E. 1997. Soils as sources and sinks for atmospheric methane. Can.

J. Soil Sci. 77:167–178.

Trolldeiner, G. 1973. Secondary Effect of Potassium and Nitrogen Nutrition of Rice.

Change in Microbial Activity and Iron Reduction in the Rhizosphere. Plant and Soil

(38) : 267-279

Vincent, WF. 2009. Cyanobacteria. Laval University, Quebec City, QC, Canada

Wahyunto, 2009. Lahan sawah di Indonesia Sebagai Pendukung Ketahanan Pangan

Nasional. Jurnal Informatika Pertanian Vol.18. P.133-152.

Wassmann, R., H. Papen, and H. Rennenberg. 1993. Methane emission from rice

paddies and possible mitigation strategies. Chemosphere 26:201–217.

Watanabe, A., Nishigaki, S. & Konishi, C. (1951) Effect of N2-fixing blue-green algae

on the growth of rice plant. Nature, 168, 748–49.

34

Whittenbury, R., and N. R. Krieg. 1984. Family IV. Methylococcaceae, p. 256-261.

In N. R. Krieg and J. G. Holt (ed.), Bergey’s Manual of Systematic

Bacteriology, vol. 1. The Williams & Wilkins Co., Baltimore.

Wihardjaka, A. 2011. Pengaruh jerami padi dan bahan penghambat nitrifikasi terhadap

emisi gas rumah kaca (metana dan dinitrogen oksida) pada ekosistem sawah tadah

hujan di Kabupaten Pati, Jawa Tengah. Disertasi Universitas Gadjah Mada,

Yogyakarta.

Wijaya Adhi, I.P.G. 1986. Pengelolaan lahan rawa pasang surut dan lebak. Jurnal

Penelitian dan Pengembangan Pertanian V(1): 1-9.

Wu, X., Wong, Z.L., Sten, P., Engblom, S., Osterholm, P., and Dopson, M. 2013.

Microbial community potentially responsible for acid and metal release from an

Ostrobothnian acids ulfate soil. FEMSMicrobiol.Ecol. 84,555–563.doi:

10.1111/1574-6941.12084.

Yu-Chen, L., Bush, R., Grice, K., Tulipani, S., Berwick, L and Moreau J.W. 2015.

Distribution of iron-and sulfate-reducing bacteria across a coastal acidsulfate soil

(CASS) environment: implications for passive bioremediation by tidal inundation.

Frontiers in Microbiology. www.frontiersin.org. doi: 10.3389/fmicb.2015.00624.

Zehnder AJB, Stumm W (1988) Geochemistry and biogeochemistry of anaerobic habitats.

In: Zehnder AJB (ed.). Biology of anaerobic microorganisms. John Wiley & Sons,

New York, p 1–38.

Zheng, X., B. Xie, and C. Liu. 2008. Quantifying net ecosystem carbon dioxide exchange

of a short-plant cropland with intermittent chamber measurement. Global

Biogeochemical Cycles 22:30-31