DISERTASI

EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN

DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT

DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN

(ALLIUM PORUM, L.) DI DESA CANDIKUNING

ANAK AGUNG ISTRI KESUMADEWI

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2016

ii

DISERTASI

EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN

DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT

DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN

(ALLIUM PORUM, L.) DI DESA CANDIKUNING

ANAK AGUNG ISTRI KESUMADEWI

NIM 0890471002

PROGRAM DOKTOR

PROGRAM STUDI ILMU PERTANIAN

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2016

iii

EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN

DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT

DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN

(ALLIUM PORUM, L.) DI DESA CANDIKUNING

Disertasi untuk Memperoleh Gelar Doktor

pada Program Doktor, Program Studi Ilmu Pertanian,

Program Pascasarjana Universitas Udayana

ANAK AGUNG ISTRI KESUMADEWI

NIM 0890471002

PROGRAM DOKTOR

PROGRAM STUDI ILMU PERTANIAN

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2016

iv

Lembar Pengesahan

DISERTASI INI TELAH DISETUJUI

TANGGAL 25 JANUARI 2016

Promotor

Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS

NIP 195406181981031007

Kopromotor I, Kopromotor II,

Prof.Dr.Ir. I Made Adnyana, MS Prof.Dr.Ir. I Wayan Suarna, MS

NIP. 195605251983031002 NIP. 195905191986011001

Mengetahui

Ketua Program Doktor Ilmu Pertanian Direktur

Program Pascasarjana Program Pascasarjana

Universitas Udayana, Universitas Udayana,

Prof.Dr.Ir.I Made Adnyana,MS Prof.Dr.dr.AA.Raka Sudewi, Sp.S(K)

NIP. 195605251983031002 NIP. 195902151985102001

v

Disertasi ini Telah Disetujui pada Ujian Tertutup

Tanggal 25 Januari 2016

Panitia Penguji Disertasi Berdasarkan SK Rektor

Universitas Udayana No. : 385/UN14.4/HK/2016, Tanggal 18 Januari 2016

Ketua : Prof. Dr. Ir. I Made Sudarma, MS

Anggota :

1. Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS 2. Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, MS 3. Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS 4. Prof. Dr. Ir. I Wayan Sandi Adnyana, MS 5. Prof. Dr. Ni Putu Ristiati, M.Pd 6. Dr. Ir. Dewa Nyoman Nyana, M.Si 7. Dr. I Gst Ngurah Alit Susanta Wirya, SP., M.Agr

vi

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya yang bertanda tangan, di bawah ini :

Nama : Anak Agung Istri Kesumadewi

NIM : 0890471002

Program : Doktor Ilmu Pertanian

Judul Disertasi : Evaluasi Kerusakan Tanah Budidaya Sayuran dan Potensi

Bakteri Pelarut Fosfat dalam Meningkatkan Hasil Bawang

Daun (Allium porum, L.) di Desa Candikuning.

dengan ini menyatakan, bahwa karya ilmiah disertasi ini bebas plagiat.

Apabila dikemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya

bersedia menerima sanksi sesuai dengan Peraturan Mendiknas RI Nomer 17 Tahun

2010 dan peraturan perundang-undangan yang berlaku.

Denpasar, 25 Januari 2016

Yang membuat pernyataan

(Anak Agung Istri Kesumadewi)

vii

UCAPAN TERIMA KASIH

Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan

Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena atas karunia-Nya disertasi ini dapat

diselesaikan. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS, dalam kapasitas beliau

sebagai promotor bersama-sama dengan Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, MS dan

Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS yang masing-masing sebagai kopromotor. Beliau

telah dengan penuh perhatian memberikan dorongan, semangat, bimbingan serta

saran kepada penulis dalam penyelesaian disertasi dan naskah publikasi ilmiah.

Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada Rektor Universitas Udayana,

Prof. Dr. dr. Ketut Suastika SpPD KEMD atas kesempatan, fasilitas dan bantuan

pendanaan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan

pendidikan Program Doktor di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ini juga

disampaikan kepada Direktur Program Pascasarjana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr.

A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K) dan Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, MS sebagai Ketua

Program Doktor Ilmu Pertanian atas kesempatan yang diberikan kepada penulis

untuk menjadi mahasiswa Program Doktor pada Program Pascasarjana Universitas

Udayana. Tidak lupa penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada

Dekan Fakultas Pertanian Universitas Udayana, Prof. Dr. Ir. I Nyoman Rai, MS,

Ketua Program Studi Agroekoteknologi Ir. Nyoman Puja, MS dan Ketua

Konsentrasi Tanah dan Lingkungan Prof. Dr. Ir. Indayati Lanya, MS yang telah

mengijinkan penulis untuk mengikuti pendidikan program Doktor. Ungkapan

terima kasih penulis sampaikan juga kepada para penguji disertasi, yaitu Prof. Dr.

viii

Ir. I Made Sudarma, MS, Prof. Dr. Ir. I Wayan Sandi Adnyana, MS, Prof. Dr. Ni

Putu Ristiati, M.Pd, Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si, dan Dr. I Gusti Ngurah

Alit Susanta Wirya, SP., M.Agr., yang telah berkenan memberikan masukan,

saran, sanggahan dan koreksi sehingga disertasi ini dapat terwujud seperti ini.

Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih yang setulus-tulusnya kepada

seluruh rekan-rekan yang telah membantu pelaksanaan penelitian sehubungan

dengan disertasi ini terutama tim peneliti di Departemen Biosistem Fakultas

Biologi Universitas Innsbruck di bawah pimpinan Prof. Dr. Heribert Insam, teman-

teman di Indonesian Centre for Biotechnology and Biodiversity di bawah pimpinan

Prof. Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, MS, serta rekan peneliti Dr. Rahman Hidayat di

Laboratorium Mikrobiologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia di Cibinong.

Penghargaan setulusnya juga penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Narka

Tenaya, MP atas bimbingannya dalam pengolahan dan interpretasi data statistik

dan ogink atas bantuannya dalam rekonstruksi pohon filogeni..

Capaian penulis dalam penyusunan disertasi ini adalah merupakan akumulasi

hasil dari bimbingan akademik yang diberikan oleh seluruh guru-guru penulis di

SD Negeri 18 Denpasar, SMP Negeri 3 Denpasar, dan SMA Negeri 1 Denpasar,

selain tentunya dosen di Fakultas Pertanian Universitas Udayana, Jurusan Ilmu

Tanah Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor, peneliti sumber daya hayati

Pusat Penelitian Bioteknologi Jerman di Brauschweigh, serta Pusat Penelitian

Pertanian Jerman di Brauschweigh. Untuk itu, penulis menyampaikan rasa terima

kasih yang mendalam bagi mereka semua. Selain itu, penulis mengucapkan

penghargaan yang tulus kepada Prof. Dr. Ir. Nengah Netera Subadiyasa, MS dan Ir.

I Made Oka Kartika, MS yang telah membimbing penyelesaian studi S1 penulis di

ix

Fakultas Pertanian Universitas Udayana serta Prof. Dr. Ir. Iswandi Anas, M.Sc dan

Prof. Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, MS yang membimbing penulis selama

melaksanakan pendidikan master di Jurusan Ilmu Tanah Institut Pertanian Bogor.

Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih dan hormat kepada Ayah dan

mendiang Ibu serta paman dan bibi yang secara bersama-sama telah mengasuh dan

membesarkan penulis dengan penuh kasih sayang serta memberikan media dan

kesempatan yang luas untuk pengembangan kepribadian, keilmuan dan kreativitas

positif. Terima kasih yang tulus juga penulis sampaikan kepada Dr. Ir. IGA

Suryawardani, M.Sc. yang telah memfasilitasi pengasuhan putra penulis melalui

Yayasan Denpasar Children Centre sehingga selama mengikuti pendidikan ini

penulis tidak terlalu terbebani dengan pengasuhan anak. Akhirnya penulis

menyampaikan terima kasih kepada suami tercinta dan keluarga yang telah

mengambil alih sebagian besar tugas penulis dalam keluarga yang memungkinkan

penulis untuk lebih berkonsentrasi dalam melaksanakan pendidikan program

Doktor.

Penulis berharap semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa akan selalu

melimpahkan rahmatnya kepada semua pihak yang telah berkenan membantu

penulis dalam pelaksanaan program pendidikan ini sampai dengan tersusunnya

disertasi ini, serta kepada penulis sekeluarga.

x

ABSTRAK

EVALUASI KERUSAKAN TANAH BUDIDAYA SAYURAN

DAN POTENSI BAKTERI PELARUT FOSFAT

DALAM MENINGKATKAN HASIL BAWANG DAUN (ALLIUM PORUM, L.)

DI DESA CANDIKUNING

Kerusakan tanah karena deforestasi menjadi lahan budidaya sayuran dan

pengaruh negatifnya terhadap bakteri pelarut fosfat (BPF) dapat terjadi pada kurun

waktu tertentu dengan tingkat kerusakan yang beragam tergantung pada sistem

pengelolaan tanah. Oleh karena itu, sebuah penelitian telah dilakukan pada lahan

budidaya sayuran untuk mengetahui: (1) kerusakan tanah budidaya sayuran pada

lahan deforestasi dan perbedaan indeks kerusakan tanah antar pola tanam sayuran,

(2) perbedaan total populasi dan kemampuan in vitro BPF antar pola tanam dan

jenis tanaman sayuran, (3) jenis BPF terbaik, dan (4) pengaruh BPF terbaik

terhadap hasil tanaman bawang daun dan jumlah pupuk P yang dapat disubstitusi.

Penelitian dilakukan dalam empat tahap percobaan. Rangkaian percobaan

tersebut adalah (1) evaluasi kerusakan tanah budidaya sayuran pada tiga jenis pola

tanam (monokultur selada, monokultur bawang daun dan strip intercropping), (2),

penghitungan jumlah total populasi dan kemampuan BPF dari jenis penggunaan

lahan dan tanaman tersebut, (3) seleksi dan identifikasi spesies isolat BPF terbaik,

dan (4) pengujiannya pada tanaman bawang daun (Allium porum, L.) dengan

media tanam tanah dari ketiga pola tanam sayuran di atas.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa budidaya sayuran di Desa Candikuning

memperbaiki sifat kimia tanah, namun menurunkan kadar air kapasitas lapang,

dan berdampak negatif terhadap sifat biologi tanah. Perbedaan pola tanam diikuti

oleh perbedaan beberapa sifat tanah, yaitu nilai KTK dan kadar N-total yang

tertinggi pada tanah strip intercropping. Jumlah tertinggi populasi total mikroba

serta kadar air kapasitas lapang adalah pada tanah monokultur bawang daun.

Budidaya sayuran tidak menyebabkan kerusakan tanah yang dicirikan oleh indeks

positif kerusakan tanah sebesar 33,60% (monokultur selada); 32,07% (strip

intercropping); dan 25,16% (monokultur bawang daun). Tanah pada pola tanam

strip intercropping dan rhizosfer tanaman wortel memiliki total populasi BPF

tertinggi, yaitu berturut-turut sebesar 19,91x106

dan 16,49x106CFU g

-1 tanah. Isolat

BPF terbaik 98,81% identik dengan Enterobacter asburiae dan mampu

menyubstitusi 50% (155,5 kg ha-1

) kebutuhan pupuk P tanpa menurunkan hasil

tanaman bawang daun pada tanah monokultur bawang daun dan strip

intercropping.

Kesimpulan dari hasil penelitian ini adalah (1) budidaya sayuran memperbaiki

sifat kimia tanah namun berdampak negatif terhadap sifat fisika dan biologi tanah,

(2) pola tanam strip intercropping dan budidaya wortel terbaik dalam menjaga

populasi BPF, (3) isolat BPF indegenus terbaik tergolong E. asburiae, dan (4)

isolat tersebut menghemat penggunaan pupuk SP36 sebesar 50% dari dosis pupuk

(155,5 kg SP36 ha-1

) untuk tanaman bawang daun pada tanah monokultur bawang

daun dan strip intercropping.

Kata kunci : indeks kerusakan tanah, Andisol, monokultur, strip intercropping,

bakteri pelarut fosfat, Enterobacter asburiae.

xi

ABSTRACT

EVALUATION OF SOIL DETERIORATION OF VEGETABLE FIELD

AND THE POTENTIAL OF PHOSPHATE SOLUBILIZING BACTERIA

IN INCREASING THE YIELD OF LEEK (ALLIUM PORUM, L.)

IN CANDIKUNING VILLAGE

Soil deterioration caused by deforestation in to vegetable field and its negative

impact on phosphate solubilizing bacteria (PSB) possibly occurs on a particular

period of time with varying degree of damage depends on the land management

system. Therefore, a study was conducted on vegetable fields in order to

determine: (1) the soil deteoriation index of vegetable field and the difference

among the local vegetables cropping patterns, (2) the difference of the total

population density and in vitro PSB ability among cropping pattern and plants

type, (3) finding the best PSB, and (4) measure its effect on leek yield and the

amount of P fertilizer that can be substituted.

The study was conducted in four experiments. The experiments were (1)

evaluation of soil deterioration index of vegetable field under three cropping

patterns (monoculture lettuce, monoculture scallion and strip intercropping), (2)

comparison of both PSB population density and ability among cropping pattern

and crops, (3) selection and species identification of the best BPF isolate, and (4)

measured its effect on leek (Allium porum, L.) yield growing on soil under those

cropping pattern.

The results showed that vegetables cultivation in Candikuning Village

improved soil chemical properties, but reduced the field capacity of water content,

and reduced some biological soil properties. The differences in vegetables

cropping patterns lead to differences of a few soil properties, i.e. the value of CEC

and total soil N which were highest in the strip intercropping soil, but the highest

number of total microbial population and the field capacity of water content were

on leek monoculture system. Vegetables cultivation was not deteriorate the soil as

indicated by the positive deterioration index by 33.60% (lettuce monoculture),

32.07% (strip intercropping), and 25.16% (leek monoculture). Soil of strip

intercropping system and rhizosphere of carrots occupied by the highest number of

PSB, which were 19,91x106 and 16,49x10

6CFU g

-1 dried soil, respectively. The

best PSB isolate was 98.81% related to Enterobacter asburiae with ability to

substitute 50% (155.5 kg ha-1

) of P fertilizer dosage on leek monoculture and strip

intercropping soils.

The conclusions of this study were (1) cultivation of vegetables improved the

chemical properties of Andisol but negatively impact to soil physical and

biological properties, (2) strip intercropping and cultivation of carrots were the best

in maintaining the indigenous PSB population density, (3) the best indigenous PSB

was recognized as E. asburiae which can be used as a bio fertilizer for leek.

Key words : soil deterioration index, Andisol, monoculture, strip intercropping,

phosphate solubilizing bacteria, Enterobacter asburiae.

xii

RINGKASAN

Deforestasi hutan alam berjenis tanah Andisol di dataran tinggi menjadi lahan

budidaya sayuran dapat menyebabkan perubahan penting sifat-sifat tanah yang

mengarah pada kerusakan dan penurunan produktivitas tanah pada pengelolaan

tanah yang kurang tepat. Kerusakan tanah karena transformasi jenis tanaman

umumnya tidak dapat diperbaiki terutama sifat biologi tanah. Diantara beragam

komponen biologi tanah yang sensitif terhadap perubahan lingkungan, bakteri

pelarut fosfat (BPF) adalah mikroba yang penting baik dalam meningkatkan kadar

P-tersedia yang biasanya rendah di dalam tanah maupun dalam mendukung

pertumbuhan tanaman. Kepadatan populasi dan kemampuan BPF dipengaruhi oleh

kondisi lingkungan. Perubahan karakteristik lingkungan pada agroekosistem

sebagian besar disebabkan oleh perbedaan tipe penggunaan lahan yang

menyangkut jenis tanaman dan pola tanam yang digunakan. Pengaruh deforestasi

hutan alam dataran tinggi menjadi lahan budidaya sayuran dan pola tanam sayuran

terhadap kepadatan populasi dan kemampuan BPF pada Andisol belum banyak

dikaji. Oleh karena itu, suatu penelitian dilakukan untuk mengetahui (1) kerusakan

tanah budidaya sayuran pada lahan deforestasi dan perbedaan indeks kerusakan

tanah antar pola tanam sayuran, (2) perbedaan jumlah total populasi dan

kemampuan in vitro BPF antar pola tanam dan jenis tanaman sayuran, (3) seleksi

dan identifikasi spesies BPF terbaik, serta (4) pengaruh BPF terbaik terhadap hasil

tanaman dominan, yaitu bawang daun dan jumlah pupuk P yang bisa disubstitusi.

Penelitian dilakukan pada tanah Andisol di lahan hutan alam dan lahan

budidaya sayuran yang berdekatan di Desa Candikuning. Wilayah penelitian

memiliki potensi kerusakan tanah yang tergolong sedang sampai tinggi

berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomer 150 Tahun 2000 dan tingkat erosi yang

tergolong sedang pada lahan budidaya sayuran dan sangat ringan pada lahan hutan

alam. Potensi kerusakan tanah tersebut bersumber dari jenis tanah Andisol dan

jenis penggunaan lahan tegalan. Penelitian dilakukan dalam 4 tahapan berikut.

Pertama, evaluasi indeks kerusakan tanah budidaya sayuran dan perbedaan indeks

tersebut antar tanah dengan pola tanam monokultur selada, monokultur bawang

daun, dan strip intercropping. Kedua, pembandingan jumlah total populasi dan

kemampuan BPF pada tanah dan rhizosfer dari pola tanam dan jenis tanaman

sayuran yang berbeda serta percobaan eksperimental tiga ulangan untuk

menyeleksi isolat BPF terbaik dengan tanaman caisin sebagai indikator. Ketiga,

identifikasi spesies BPF terbaik. Keempat, pengujian BPF terbaik pada tanaman

bawang daun (Allium porum, L.) menggunakan rancangan percobaan faktorial

dengan faktor perlakuan (1) inokulasi BPF Enterobacter asburiae (I0=tanpa dan

I1=dengan inokulasi), (2) tanah (TK=monokultur selada, TB=monokultur bawang

daun, dan TP=strip intercropping), dan (3) dosis pupuk SP36 (P0=0 kg SP36 ha-1

,

P155,5= 155,5 kg SP36 ha-1

, dan P311,0= 311,0 kg SP36 ha-1

) masing-masing dalam 3

ulangan. Variabel yang diukur pada percobaan 1 adalah beberapa sifat fisika,

biologi, dan kimia tanah. Variabel BPF yang diukur dalam percobaan 2 adalah

jumlah total populasi, diameter koloni dan zone terang, indeks pelarutan P dan

pelarutan Ca-P secara in vitro oleh BPF. Variabel yang diukur pada percobaan 3

adalah perubahan pH media, kadar P205 terlarut, dan sekuen DNA BPF terbaik dan

nilai homologi terdekatnya dengan beberapa bakteri lain, sedangkan variabel yang

xiii

diamati adalah tinggi dan ekstensivitas akar bibit caisin. Variabel yang diukur pada

percobaan 4 adalah kadar P-tersedia, serapan P oleh tanaman, dan hasil tanaman

berdasarkan berat kering oven. Data hasil penelitian dianalisis dengan uji T, anova

yang dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil pada nilai probabilitas 5%, serta

analisis korelasi dan regresi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa tidak terjadi kerusakan tanah pada lahan

budidaya sayuran intensif, tetapi terjadi perbaikan kondisi tanah yang

diindikasikan oleh indeks positif kerusakan tanah sebesar 33,60%; 32,07%; dan

25,16% berturut-turut untuk tanah pada pola tanam monokultur selada, strip

intercropping dan monokultur bawang daun. Perbaikan tersebut meliputi sifat

kimia tanah (pengayaan unsur hara makro N, P, dan K dan ion NO3- tetapi terjadi

penurunan kadar NH4+), sifat biologi tanah (penurunan populasi, biomassa dan

aktivitas mikroba tanah kecuali biomassa jamur), serta sifat fisika tanah

(penurunan kadar air kapasitas lapang dan fraksi halus tanah). Ditemukan pula

bahwa perbedaan pola tanam dan jenis tanaman diikuti oleh perbedaan kepadatan

total populasi dan kemampuan BPF indigenus. Pola tanam dan jenis tanaman yang

memiliki kepadatan tertinggi total populasi BPF pada rhizosfer adalah strip

intercropping dan tanaman wortel dengan nilai berturut-turut sebesar 19,91x106

SPK g-1

BK dan 27,92x106CFU g

-1 tanah. Namun, isolat dengan kemampuan

tertinggi dalam melarutkan P dan mendukung pertumbuhan tanaman ditemukan

dari tanah monokultur selada. Isolat tersebut memiliki homologi tertinggi sebesar

98,81% dengan Enterobacter asburiae, mampu melarutkan P dari Ca-P dan Fitat-P

berturut-turut sebesar 94,51 ppm P2O5 dan 113,09 ppm P2O5 serta menghasilkan

pertumbuhan tertinggi dan perakaran yang paling ekstensif pada bibit caisin.

Aplikasinya pada tanaman bawang daun dapat menghemat 50% dosis pupuk SP36

(155,5 kg SP36 ha-1

) pada tanah monokultur bawang daun dan strip intercropping

tanpa mengurangi hasil tanaman.

Kesimpulan dari hasil penelitian ini adalah budidaya sayuran pada Andisol di

Desa Candikuning tidak menyebabkan kerusakan tanah tetapi berdampak negatif

terhadap sifat fisika dan biologi tanah. Perbedaan pola tanam yaitu monokultur

selada, monokultur bawang daun, dan strip intercropping menyebabkan perbedaan

tingkat perbaikan tanah berdasarkan nilai indeks positif kerusakan dengan urutan

dari terbesar adalah sebagai berikut : monokultur selada (33,60%) > strip

intercropping (32,07%) > monokultur bawang daun (25,16%). Pola tanam strip

intercropping dan rhizosfer wortel paling banyak dihuni oleh BPF pada ketiga

pola tanam. BPF K8 yang diisolasi dari tanah monokultur selada adalah isolat

terbaik sebagai pupuk hayati dengan kemampuan melarutkan P dari Ca-P sebesar

94,51 dan Fitat-P sebesar 113,09 ppm P dan menghasilkan pertumbuhan terbaik

bibit caisin. Isolat tersebut tergolong E. asburiae dan mampu menyubstitusi 50%

jumlah pupuk P dalam bentuk SP 36 (155,5 kg P ha-1

) tanpa menurunkan hasil

tanaman bawang daun pada tanah monokultur bawang daun dan strip

intercropping.

xiv

DAFTAR ISI

Judul Halaman

SAMPUL DALAM ............................................................................ ii

PRASYARAT GELAR ..................................................................... iii

LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................. iv

PENETAPAN PANITIA PENGUJI .................................................. v

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT …………………... vi

UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................ vii

ABSTRAK ........................................................................................ x

ABSTRACT ........................................................................................ xi

RINGKASAN ..................................................................................... xii

DAFTAR ISI ........................................................................................ xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................. xviii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................... xix

DAFTAR ARTI LAMBANG, SINGKATAN, DAN ISTILAH …… xxi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................ 1

1.1 Latar Belakang .......................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 5

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................... 5

1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................... 7

2.1 Indeks Kerusakan Tanah .................................................................. 7

2.2 Perbedaan Sifat-Sifat Tanah dan Sumber Unsur Hara antara Tanah

Hutan Alam dan Tanah Budidaya Sayuran ……………………….

9

2.3 Perubahan Sifat - Sifat Tanah karena Deforestasi Lahan Hutan Alam

menjadi Lahan Pertanian …………………………………………..

11

2.4 Hubungan Pertanian Intensif dengan Kesuburan dan Komunitas

Mikroba Tanah ...............................................................................

13

2.4.1 Pertanian intensif dan kesuburan tanah ................................ 14

2.4.2 Pertanian intensif dan komunitas mikroba tanah ………… 15

2.4.2.1 Pengaruh pupuk kimia .......................................................... 16

2.4.2.2 Pengaruh pestisida kimia .................................................... 17

2.4.2.3 Pengaruh pengolahan tanah ................................................... 19

2.4.2.4 Pengaruh pola Tanam ............................................................ 19

2.5 Tanah sebagai Habitat Mikroba ....................................................... 20

2.6 Pola Tanam dan Sifat-Sifat Tanah ................................................... 22

2.7 Mikroba Pelarut Fosfat ................................................................... 25

2.7.1 Populasi dan Jenis MPF ....................................................... 25

2.7.2 Mekanisme Pelarutan P oleh MPF ...................................... 26

xv

Judul Halaman

BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS

PENELITIAN .......................................................................

28

3.1 Kerangka Berpikir Penelitian ......................................................... 28

3.2 Kerangka Konsep ........................................................................... 31

3.3 Hipothesis ....................................................................................... 34

BAB IV METODE PENELITIAN .................................................... 35

4.1 Evaluasi Kerusakan Tanah ......................................................... 35

4.1.1 Rancangan percobaan ............................................... 35

4.1.2 Lokasi dan waktu percobaan ............................................... 37

4.1.3 Penentuan sumber data ...................................................... 37

4.1.4 Variabel percobaan ........................................................... 37

4.1.5 Bahan percobaan ........................................................... 39

4.1.6 Instrumen percobaan ........................................................... 39

4.1.7 Prosedur percobaan ........................................................... 39

4.1.7.1 Pengambilan dan persiapan sampel tanah ...................... 39

4.1.7.2 Analisis sifat kimia tanah ........................................... 40

4.1.7.3 Analisis sifat biologi tanah ........................................... 41

4.1.7.4 Analisis sifat fisika tanah ........................................... 44

4.1.7.5 Penghitungan indeks kerusakan tanah .......................... 45

4.1.8 Analisis data ....................................................................... 45

4.2 Percobaan Evaluasi Jumlah Total Populasi BPF pada Pola Tanam

dan Tanaman Sayuran yang Berbeda .............................................

46

4.2.1 Rancangan percobaan ...................................................... 46

4.2.2 Lokasi dan waktu percobaan ........................................... 46

4.2.3 Penentuan sumber data ...................................................... 47

4.2.4 Variabel percobaan ........................................................... 47

4.2.5 Bahan percobaan .............................................................. 47

4.2.6 Instrumen percobaan ........................................................... 48

4.2.7 Prosedur percobaan ........................................................... 48

4.2.7.1 Pengambilan sampel tanah ........................................... 48

4.2.7.2 Penghitungan jumlah populasi dan isolasi BPF ............ 49

4.2.7.3 Pengukuran kemampuan pelarutan P secara in vitro oleh

BPF ....................................................................................

49

4.2.7.4 Pengukuran aktivitas enzim fosfatase .......................... 50

4.2.8 Analisis Data ..................................................................... 51

4.3 Seleksi dan Identifikasi BPF ......................................................... 51

4.3.1 Rancangan percobaan ......................................................... 51

4.3.2 Lokasi dan waktu percobaan ............................................. 51

4.3.3 Penentuan sumber data ......................................................... 52

4.3.4 Variabel percobaan ......................................................... 52

4.3.5 Bahan percobaan ......................................................... 52

4.3.6 Instrumen percobaan ......................................................... 52

xvi

Judul Halaman

4.3.7 Prosedur percobaan ......................................................... 53

4.3.7.1 Seleksi kuantitatif isolat BPF .................................... 53

4.3.7.2 Uji inokulasi isolat BPF pada bibit caisin ............ 53

4.3.7.3 Identifikasi spesies isolat BPF terpilih ................... 54

4.3.7.3.1 Ekstraksi DNA genom isolat BPF …………... 54

4.3.7.3.2 Amplifikasi DNA genom isolat BPF dengan metode

PCR ……………………………………………...

54

4.3.7.3.3 Sekuensing DNA genom isolat BPF …………... 55

4.3.8 Analisis data ........................................................... 56

4.4 Pengujian pengaruh BPF terpilih terhadap hasil tanaman bawang

daun ..................................................................................................

56

4.4.1 Rancangan percobaan ......................................................... 56

4.4.2 Lokasi dan waktu percobaan ........................................... 57

4.4.3 Penentuan sumber data ......................................................... 57

4.4.4 Variabel percobaan ......................................................... 57

4.4.5 Bahan percobaan ......................................................... 57

4.4.6 Instrumen percobaan ......................................................... 58

4.4.7 Prosedur percobaan ......................................................... 58

4.4.8 Analisis data ......................................................... 59

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN …………………………...... 60

5.1 Indeks Kerusakan Tanah Budidaya Sayuran ……………………... 60

5.1.1 Perbedaan karakteristik tanah hutan alam dengan tanah

budidaya sayuran di Desa Candikuning …………….........

60

5.1.2 Perbedaan karakteristik tanah budidaya sayuran dengan pola

tanam yang berbeda di Desa Candikuning ….....................

64

5.1.2.1 Perbedaan sifat kimia tanah ……………………………..... 65

5.1.2.2 Perbedaan sifat biologi tanah ………….............................. 69

5.1.2.3 Perbedaan sifat fisika tanah ……………………………... 75

5.1.3 Indeks kerusakan tanah ……………………...................... 78

5.2 Jumlah Total Populasi dan Pelarutan P in vitro oleh BPF Indigenus 79

5.2.1 Jumlah total populasi dan pelarutan P in vitro BPF dari

tanah dan rhizosfer tanaman hutan dan tanaman sayuran

dataran tinggi di Desa Candikuning ……………………....

79

5.2.2 Pengaruh jenis tanaman terhadap jumlah total populasi dan

kemampuan melarutkan P oleh BPF ..................................

87

5.3 Seleksi BPF ………………………………………........................... 90

5.3.1 Seleksi in vitro BPF …………………………………….... 90

5.3.2 Seleksi BPF dalam mendukung pertumbuhan bibit caisin

(Brassica sinensis L.) ………………...............................

97

5.4 Karakteristik BPF K8 ........................................................................... 99

5.4.1 Karakteristik biokimia BPF K8 …………………………….. 99

5.4.2 Hubungan genetik BPF K8 dengan bakteri lain …………... 102

xvii

Judul Halaman

5.5 Pengaruh BPF K8 Lokal dan Dosis Pupuk P terhadap Kadar P-

tersedia dan Hasil Tanaman Bawang Daun pada Tanah Budidaya

Sayuran di Desa Candikuning ………………………………….

107

5.5.1 Pengaruh BPF K8 dan dosis pupuk P terhadap kadar P-

tersedia pada tanah budidaya sayuran di Desa Candikuning

108

5.5.2 Pengaruh BPF K8 dan dosis pupuk P terhadap serapan P

dan hasil tanaman bawang daun pada tanah budidaya

sayuran ….............................................................................

111

5.6 Pembahasan Umum …………………........................................ 119

5.7 Novelty Penelitian ………………………................................. 122

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ...................................... 123

6.1 Simpulan ................................................................................... 123

6.2 Saran ........................................................................................ 124

DAFTAR PUSTAKA ................................................................... 125

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel Judul Halaman

4.1 Beberapa karakteristik jenis penggunaan lahan hutan alam dan

lahan pertanian sayuran di Desa Candikuning …………….........

38

4.2 Analisis sifat kimia tanah yang dilakukan dalam percobaan

pertama ………………………………………………………...

41

4.3 Analisis sifat biologi tanah yang dilakukan dalam percobaan

pertama ………………………………………………………...

43

4.4 Analisis sifat fisika tanah yang dilakukan dalam percobaan

pertama ……………………………………………………….

45

5.1 Beberapa sifat tanah lahan hutan alam dan budidaya sayuran di

Desa Candikuning ………………...............................................

63

5.2 Beberapa sifat kimia tanah hutan alam dan budidaya sayuran di

Desa Candikuning ........................................................................

67

5.3 Beberapa sifat biologi tanah hutan alam dan budidaya sayuran di

Desa Candikuning ......………………………………………….

71

5.4 Beberapa sifat fisika tanah hutan alam dan budidaya sayuran di

Desa Candikuning ........................................................................

75

5.5 Jumlah total populasi dan diameter koloni kelompok BPF dari

tanah dan rhizosfer tanaman hutan dan tanaman sayuran di Desa

Candikuning ……………………………………………...........

82

5.6 Kemampuan pelarutan P in vitro oleh kelompok BPF dari tanah

dan rhizosfer tanaman hutan dan tanaman sayuran di Desa

Candikuning ...............................................................................

84

5.7 Matrik perbandingan pelarutan P oleh isolat BPF dari rizhosfer

tanaman hutan alam dan budidaya sayuran ……………………

86

5.8 Matrik perbandingan pelarutan P oleh isolat BPF dari tanah hutan

alam dan budidaya sayuran ……………………………………

87

5.9 Jumlah total populasi dan kemampuan pelarutan P oleh BPF

dari rhizosfer tanaman hutan dan sayuran di Desa Candikuning

89

5.10 Karakteristik isolat BPF lokal dari tanah hutan alam dan

budidaya sayuran di Desa Candikuning ……………………….

91

5.11 Populasi bakteri pelarut fosfat dan jumlah isolat potensial …… 93

5.12 Perbedaan pengaruh isolat BPF lokal terhadap pertumbuhan bibit

caisin ………………………………………………………….

98

5.13 Beberapa karakteristik biokimia BPF K8 Desa Candikuning ... 101 5.14 Nilai homologi beberapa strain pembanding dengan BPF K8

berdasarkan pensejajaran berganda BLAST NCBI ………………

104

5.15 Serapan P akar bawang daun pada interaksi dosis BPF dan tanah

dari pola tanam yang berbeda ....................................................

112

xix

DAFTAR GAMBAR

Gambar Judul Halaman

3.1 Diagram alur konsep penelitian ……………………………… 34 4.1 Denah lokasi penelitian dan titik sampel .................................... 36 4.2 Bagan alir pelaksanaan percobaan 1 .......................................... 40 4.3 Bagan alir pelaksanaan percobaan 2 .......................................... 48 5.1 Persentase perubahan relatif sifat kimia tanah budidaya sayuran

pada pola tanam berbeda di Desa Candikuning ………………

68

5.2 Persentase perubahan relatif sifat biologi tanah budidaya

sayuran pada pola tanam berbeda di Desa Candikuning ……..

72

5.3 Persentase perubahan relatif sifat fisika tanah budidaya sayuran

pada pola tanam berbeda di Desa Candikuning ………………

77

5.4 Nilai indeks kerusakan tanah pada pola tanam monokultur

bawang daun, strip intercropping dan monokultur selada …...

78

5.5 Contoh koloni bakteri (BPF) dan jamur (JPF) pelarut P dalam

media pikovskaya …………………………………….............

91

5.6 Diameter koloni dan zone terang serta indeks pelarutan fosfor

oleh isolat bakteri pelarut fosfat ……………………………...

94

5.7 Konsentrasi P yang dilarutkan dari Ca-P dan Fitat-P oleh isolat

BPF …………………………………………………………...

95

5.8 Proporsi P yang dilarutkan dari Ca-P dan fitat-P oleh isolat BPF

terpilih ………………………………………………………...

96

5.9 Keasaman media Ca-P dan Fitat-P masing-masing kultur isolat

BPF pada 48 jam setelah inkubasi ……………………………

97

5.10 Perbedaan pengaruh isolat BPF lokal terhadap pertumbuhan

bibit caisin …………………………………………………….

98

5.11 Koloni isolat BPF K8 dalam media pikovskaya ……………... 99 5.12 Foto gel elektroforesis isolat BPF K8 …………………………. 103 5.13 Pohon filogeni berdasarkan sekuen 16S rRNA yang

menunjukkan hubungan kekerabatan antara BPF K8 dengan

kelompok bakteri terdekat ……………………………………

105

5.14 Kadar P-tersedia tanah antar pola tanam sayuran pada perlakuan

dosis pupuk P dan inokulasi BPF …………………………….

109

5.15 Jumlah serapan total P, berat kering total dan berat kering akar

bawang daun antar pola tanam pada perlakuan dosis pupuk P

dan inokulasi BPF ……………………………………………

113

5.16 Persentase relatif berat kering total bawang daun antar pola

tanam pada perlakuan dosis pupuk P dan inokulasi BPF …….

114

5.17 Pengaruh BPF terhadap serapan P tanaman ………………..... 115

5.18 Pengaruh Dosis Pupuk P terhadap Berat Kering Oven Tanaman

Bawang Daun pada Tanah Pertanian di Desa Candikuning

tanaman bawang daun pada tanah budidaya sayuran di Desa

Candikuning ……………………………..................................

117

xx

Gambar Judul Halaman

5.19 Tinggi tanaman (cm) bawang daun berumur 65 hari karena

perlakuan BPF K8 dan dosis pupuk P (kg.Ha-1

) pada tanah

budidaya sayuran Desa Candikuning ……………………….

118

5.20 Pengaruh BPF lokal dan dosis pupuk P(kg.Ha-1

) terhadap berat

kering oven (g) tanaman bawang daun pada tanah budidaya

sayuran di Desa Candikuning ……………………………...

119

xxi

DAFTAR SINGKATAN

SINGKATAN

BK : berat kering

BPF : bakteri pelarut fosfat

C : karbon

CFU : colony forming unit

Cmole(+) : sentimolekul positif

CO2 : karbondioksida

cm : sentimeter

g : gram

ha : hektar

j : jam

JPF : jamur pelarut fosfat

K : kalium

KB : kejenuhan basa

kg : kilogram

KTK : kapasitas tukar kation

l : liter

mmhos : milimeter hoss

ml : mililiter

mm : millimeter

MPF : mikroba pelarut fosfat

N : nitrogen

ng : nanogram

P : fosfor

qCO2 : koefisien metabolik

µg : mikro gram

µl : mikro liter