PRODUKSI INOKULUM PUPUK HAYATI CENDAWAN Aspergillus niger SKALA LAPANG MENGGUNAKAN LIMBAH ORGANIK PERTANIAN SEBAGAI KARIER J A E R I

Transkripsi

1 PRODUKSI INOKULUM PUPUK HAYATI CENDAWAN Aspergillus niger SKALA LAPANG MENGGUNAKAN LIMBAH ORGANIK PERTANIAN SEBAGAI KARIER J A E R I SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier adalah benarbenar merupakan hasil penelitian yang saya lakukan bersama komisi pembimbing dan belum pernah diteliti oleh peneliti lain. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Penelitian ini sebagian besar didanai oleh Kerja Sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) Tahun 2007 kepada Nampiah Sukarno dan sebagian kecil dari Kerja Sama Departemen Agama RI dengan Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2008 J a e r i G \

3 ABSTRACT J A E R I. Production of Aspergillus niger Biofertilizer Inoculum for Field Application Using Agricultural Organic Waste as a Carrier. Supervised by NAMPIAH SUKARNO and UTUT WIDYASTUTI SUHARSONO. Exploiting microorganism become one of alternatives in using biofertilizer. Aspergillus niger represent one of examples of fungi which can be used as an agent of biofertilizer. The aim of this research was to produce a good quality of A. niger biofertilizer inoculum for field application using agricultural organic waste as a carrier. The research activities were carried out in two stages. First stage was screened the 5 agricultural organic wastes, namely corn cob, rice straw, banana stem, organic market waste, and sorghum stem as fungal growth medium. Split corn was used as a control treatment. Spore and propagule numbers were used as parameter measured for screening activities. Observation was conducted in 20, 40 and 60 days after inoculation. Second stage of the research was to analyze the quality of dried inoculum produced from the first stage of experiment that was kept in 0, 1, 2 and 3 months at room temperature. The parameter measured were spore and propagule numbers, root colonization, and growth respon. Rice and maize were used as tested crops. The A. niger grew very well in the all organic wastes tested. Amoung the 5 wastes tested, organic market waste was the best medium followed by sorghum stem, banana stem, corn cob and rice straw. The propagule obtained was higher than the spore number. The heating and the grinding treatments reduced the quality of inoculum. Reduction of spore number was 4,3%/g media and the propagule was 15,0%/g media compared with the control treatment. This indicated that viability of spore was better than miselia. Based on the numbers of spore and propagule productions indicated that inoculum quality obtained from organic market waste was better than the control treatment (split corn). The 3 months storage treatment had no effect on survival of the fungi obtained from organic market waste. Similarly, physical characteristic of carrier media. However, the 3 months storage treatment reduced the capability of the fungi in colonizing and improving plant growth. Similar results were also observed in the inoculum produced from split corn as a control treatment. The effect of organic matter derived from organic market waste was different from that split corn. Organic market waste increased the growth of rice and maize crops, whereas split corn reduce the growth of both crops. Keywords: A. niger, spore, propagule, inoculum, colonization

4 RINGKASAN J A E R I. Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier. Dibimbing oleh: NAMPIAH SUKARNO dan UTUT WIDYASTUTI SUHARSONO. Pemanfaatan mikroorganisme menjadi salah satu alternatif dalam penggunaan pupuk hayati. Aspergillus niger merupakan salah satu contoh cendawan yang dapat dimanfaatkan sebagai agen pupuk hayati. Cendawan ini umumnya tumbuh lebih cepat, dapat diperbanyak dalam media buatan, dan dapat mengkolonisasi hampir semua jenis tumbuhan termasuk tumbuhan bukan inang mikoriza. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan inokulum cendawan A. niger yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk hayati tanaman pertanian yang handal pada skala lapang dengan memanfaatkan limbah organik pertanian sebagai karier. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu tahap seleksi limbah pertanian dan tahap uji karier. Tahap seleksi meliputi kegiatan menumbuhkan inokulum A. niger pada berbagai limbah pertanian yaitu jerami, gedebog pisang, tongkol jagung, batang sorgum, sampah pasar dan biji jagung. Parameter yang digunakan ialah jumlah spora dan propagul yang terbentuk. Pengamatan dilakukan pada hari ke-20, 40 dan 60 setelah inokulasi. Tahap uji karier dilakukan terhadap kualitas media terpilih pada penelitian tahap pertama dengan perlakuan waktu simpan inokulum pada suhu ruang. Perlakuan waktu simpan yang digunakan ialah 0, 1, 2 dan 3 bulan setelah proses pengeringan dan penggilingan media karier terpilih. Parameter yang diukur ialah jumlah spora dan propagul, daya kolonisasi A. niger pada akar tanaman dan respon tumbuhnya. Parameter untuk respon tumbuh meliputi jumlah daun/malai, berat basah dan berat kering tajuk dan akar, tinggi tajuk dan panjang akar tanaman. Tanaman uji yang digunakan ialah padi gogo dan jagung. Penelitian ini disusun menggunakan rancangan acak lengkap. Analisis sidik ragam dan uji Duncan pada taraf kepercayaan 95% menggunakan program komputer SPSS. Hasil penelitian tahap I menunjukkan bahwa A. niger mampu tumbuh pada semua media organik padat. Pertumbuhan terbesar terjadi pada media biji jagung pecah dan disusul berturut-turut ialah sampah organik pasar, batang sorgum, gedebog pisang, tongkol jagung dan jerami padi. Jumlah spora dan propagul meningkat seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi. Meskipun jumlah spora dan propagul mengalami peningkatan tetapi kecepatan pertumbuhannya menurun. Kecepatan pertumbuhan A. niger pada semua media organik padat menunjukkan angka yang berbeda-beda, tetapi pola pertumbuhan A. niger pada masing-masing media organik padat relatif sama. Pertumbuhan A. niger paling cepat terjadi pada 20 hari setelah inokulasi, pada hari ke-40 pertumbuhan A. niger menurun dan pertumbuhan paling lambat pada hari ke-60. Perlakuan pengeringan terhadap media mengakibatkan penurunan jumlah spora dan propagul. Penurunan rata-rata jumlah spora ialah 4,3%/g media dan jumlah propagul ialah 15,0%/g media.

5 Pada penelitian ini media yang dapat memberikan pertumbuhan paling baik setelah biji jagung ialah sampah pasar sehingga sampah pasar digunakan sebagai media untuk pengujian lebih lanjut pada penelitian tahap II. Uji media karier yang dilakukan pada penelitian tahap II menunjukkan bahwa jumlah spora dan propagul sampai waktu simpan 3 bulan tidak menunjukkan penurunan yang signifikan. Jumlah spora ialah 940 ribu/g media dan jumlah propagul ialah 19 juta/g media. Pengamatan terhadap penampakan fisik media karier juga menunjukkan bahwa penyimpanan media karier sampai 3 bulan tidak mengalami perubahan. Hal ini ditunjukkan dengan karakteristik warna, ukuran, tekstur dan aroma yang tetap sama. Kemampuan kolonisasi A. niger pada tanaman uji cukup baik sampai penyimpanan bulan ke-2, yaitu 41% dan 42% pada tanaman padi gogo dan jagung. Kemampuan kolonisasi A. niger mengalami penurunan secara signifikan pada umur simpan 3 bulan baik pada tanaman padi maupun jagung. Meskipun demikian kemampuan kolonisasi sampai pada umur 3 bulan masih tergolong baik karena sebagian besar miselia dalam bentuk aktif secara fisiologis. Pada penelitian ini, kolonisasi cendawan berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan tanaman. Pada minggu keenam pada tanaman yang diinokulasi A. niger menunjukkan respon tumbuh yang lebih baik. Pada tanaman yang diinokulasi oleh A. niger pada media karier sampah pasar menunjukkan peningkatan respon tumbuh yang signifikan dibandingkan dengan media karier lainnya maupun dengan kontrol. Kata kunci : A. níger, spora, propagul, inokulum, kolonisai

6 @ Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB

7 PRODUKSI INOKULUM PUPUK HAYATI CENDAWAN Aspergillus niger SKALA LAPANG MENGGUNAKAN LIMBAH ORGANIK PERTANIAN SEBAGAI KARIER J A E R I Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

8 Judul Tesis : Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier Nama : Jaeri NIM : G Disetujui, Komisi Pembimbing Dr. Ir. Nampiah Sukarno Ketua Dr. Ir. Utut Widyastuti Suharsono, MSi. Anggota Diketahui, Ketua Program Studi Biologi Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian: 20 Agustus 2008 Tanggal Lulus:

9 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Pekalongan pada tanggal 23 Desember 1970 sebagai anak bungsu dari pasangan Marsa id dan Tuchaimi. Pada tanggal 3 Februari 1997 penulis menikah dengan Pujiyanah dan dikaruniai tiga anak, yaitu Muhammad Amir Ma ruf ( 10 tahun), Muhammad Amal Ikhsan (5 tahun) dan Luqman Prawira Abadi (5 bulan). Penulis lulus dari SD Negeri 1 Siwalan Pekalongan tahun 1983, SMP Negeri 1 Wiradesa Pekalongan tahun 1986, SMA Negeri 1 Pekalongan tahun Penulis menyelesaikam program sarjana di Institut Keguruan dan Ilmu Pendidikan (IKIP) Semarang (sekarang UNNES) pada tahun 1995 pada Jurusan Pendidikan Biologi. Pada tahun 2006 penulis mendapatkan beasiswa dari Departemen Agama untuk melanjutkan studi pascasarjana di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dengan mengambil program studi Biologi (Subprogram Mikrobiologi). Tahun 1995, penulis bekerja sebagai guru wiyata bakti bidang studi Biologi pada Madrasah Aliyah Negeri 2 Pekalongan. Pada tempat yang sama penulis diangkat sebagai Pegawai Negeri Sipil (PNS) sejak tahun Jabatan terakhir penulis sebelum studi di IPB ialah Wakil Kepala Bidang Kurikulum.

10 PRAKATA Puji dan syukur selalu penulis panjatkan kepada Allah swt. karena telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga penelitian hingga penulisan tesis berjudul Produksi Inokulum Pupuk Hayati Cendawan Aspergillus niger Skala Lapang Menggunakan Limbah Organik Pertanian sebagai Karier dapat diselesaikan. Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada: Dr. Ir. Nampiah Sukarno, Dr. Ir. Utut Widyastuti Suharsono, M.Si. selaku pembimbing, yang telah ikut mencurahkan waktu dan tenaga sejak penulis masuk IPB, penyusunan proposal, penelitian dan hingga penulisan tesis ini. Dr. Ir. Aris Tjahjoleksono, DEA sebagai anggota tim penguji yang telah ikut mengoreksi dan memberi arahan yang berarti. Kerja Sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) yang telah membiayai sebagian besar kegiatan penelitian ini. Jajaran pimpinan di Dep. Agama Pusat, Kantor Wilayah Propinsi Jawa Tengah yang telah mendukung dan memberikan ijin tugas belajar bagi penulis. Rektor dan Dekan Sekolah Pascasarjana, Ketua Program Studi Pascasarjana dan Ketua Departemen Biologi, beserta seluruh dosen dan tenaga administratif. Kepala Pusat Penelititian dan Pengembangan Sumber Daya Hayati dan Bioteknologi (PPSHB) atas segala fasilitas penelitiannya. Kepala MAN 2 Pekalongan, seluruh guru dan tenaga administratif. Teman-teman penulis, khususnya peserta Program Beasiswa Pascasarjana Dep. Agama dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Khususnya kepada istri dan anak-anak tercinta. Semoga amalnya mendapat pahala berlimpah. Harapan penulis agar tesis ini dapat memberikan manfaat bagi penulis sendiri maupun para pembaca pada umumnya. Bogor, Agustus 2008 J a e r i

11 DAFTAR ISI DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... Halaman PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan... 4 Hipotesis... 4 TINJAUAN PUSTAKA Aspergillus niger... 5 Limbah Pertanian sebagai Sumber Bahan Organik... 7 Cendawan Mutualistik Pseudomikoriza dan A. niger... 9 Analisis Kolonisasi dan Pewarnaan Cendawan pada Akar METODOLOGI PENELITIAN Bahan Penelitian Waktu dan Tempat Penelitian Diagram Alir Penelitian Langkah-langkah Penelitian Rancangan Percobaan dan Analisis HASIL DAN PEMBAHASAN Tahap I: Seleksi Limbah Organik sebagai Media Tumbuh Tahap II: Pengujian Kualitas Inokulum pada Media Karier Terpilih SIMPULAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii xiii xiv xvi

12 DAFTAR TABEL 1 Jumlah spora yang terbentuk dari berbagai media Jumlah propagul yang terbentuk dari berbagai media Jumlah spora yang terbentuk dari berbagai media setelah perlakuan pengeringan Jumlah propagul yang terbentuk dari berbagai media setelah perlakuan pengeringan Penurunan jumlah spora setelah perlakuan pengeringan Penurunan jumlah propagul setelah perlakuan pengeringan Jumlah spora yang terbentuk pada berbagai umur media karier Jumlah propagul yang terbentuk pada berbagai umur media karier Persentase kolonisasi A. niger pada tanaman padi Persentase kolonisasi A. niger pada tanaman jagung Panjang kolonisasi pada tanaman padi Panjang kolonisasi pada tanaman jagung Persentase kolonisasi mati A. niger pada tanaman padi Persentase kolonisasi mati A. niger pada tanaman jagung... 33

13 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Diagram alir penelitian Koloni A. niger yang tumbuh pada PDA dari inokulum basah umur 40 hari. Media tongkol jagung (A), gedebog pisang (B), jerami padi (C), sampah pasar (D), batang sorgum (E), dan biji jagung (F) yang sudah diencerkan Spora cendawan pada media karier perlakuan (A) dan kontrol (B) Koloni cendawan pada media karier perlakuan (A) dan kontrol (B) Penampilan media karier umur simpan 0 dan 3 bulan. (A) umur karier 0 bulan, (B) umur karier 3 bulan. 1. karier biji jagung + A. niger, 2. karier biji jagung, 3. karier sampah pasar + A. niger, 4. karier sampah pasar Struktur kolonisasi A. niger dalam akar pada umur 6 minggu setelah inokulasi pada perbesaran 100 x. a. struktur hifa penetrasi, b. apresorium, c. hifa internal, d. hifa eksternal Pertumbuhan tanaman padi pada berbagai media karier dengan umur simpan satu bulan pada umur tanaman 6 minggu setelah inokulasi. A. biji jagung + A. niger, B. biji jagung, C. sampah pasar + A. niger, D. sampah pasar, E. kontrol (hanya pasir steril) Pertumbuhan tanaman jagung pada berbagai media karier dengan umur simpan satu bulan pada umur tanaman 6 minggu setelah inokulasi. A. biji jagung + A. niger, B. biji jagung, C. sampah pasar + A. niger, D. sampah pasar, E. kontrol (hanya pasir steril) Respon tumbuh tanaman padi pada umur 6 minggu setelah inokulasi A. niger pada berbagai macam media karier, A. tinggi tajuk, B. jumlah daun, C. berat basah tajuk, D. berat kering tajuk, E. berat basah akar, F. berat kering akar, G. panjang akar Respon tumbuh tanaman jagung pada umur 6 minggu setelah inokulasi A. niger pada berbagai macam media karier, A. tinggi tajuk, B. jumlah daun, C. berat basah tajuk, D. berat kering tajuk, E. berat basah akar, F. berat kering akar, G. panjang akar... 37

14 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Baglog A. niger pada tongkol jagung (A), gedebog pisang (B), jerami padi (C), sampah pasar (D), batang sorgum (E), biji jagung pecah (F) Kondisi tanaman percobaan di rumah kaca, umur tanaman 2 minggu pada umur karier 1 bulan Cara menghitung jumlah spora Jumlah spora dan propagul yang terbentuk dari berbagai media kontrol 47 5 Jumlah spora dan propagul yang terbentuk dari berbagai media kontrol setelah pengeringan Penampilan karier tiap perlakuan sampai 3 bulan, (A) umur karier 0 bulan, (B) 1 bulan, (C) 2 bulan, (D) 3 bulan. 1. biji jagung + A. niger, 2. biji jagung, 3. sampah pasar + A. niger, 4. sampah pasar Perbandingan jumlah malai/daun tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu Perbandingan berat tajuk tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu Perbandingan berat akar tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu Perbandingan tinggi tajuk tiap perlakuan pada tanaman padi dan jagung umur 6 minggu Kandungan P dan rasio C/N media karier Standar rasio C/N pada media Komposisi senyawa kimia untuk pewarnaan NBT Komposisi senyawa kimia pupuk Johnson dan Yoshida Analisis sidik ragam jumlah spora dan propagul pada berbagai media Analisis sidik ragam jumlah spora dan propagul pada berbagai media setelah perlakuan pengeringan Analisis sidik ragam jumlah spora dan propagul pada media karier Analisis sidik ragam persen dan panjang kolonisasi tiap media karier pada tanaman padi... 61

15 19 Analisis sidik ragam persen dan panjang kolonisasi tiap media karier pada tanaman jagung Analisis sidik ragam respon tumbuh tanaman padi tiap media karier Analisis sidik ragam respon tumbuh tanaman jagung tiap media karier 64

16 PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia melalui Departemen Pertanian telah mencanangkan Go Organic 2010, artinya pada tahun tersebut sistem pertanian di Indonesia diarahkan ke sistem pertanian organik. Program ini menganjurkan penggunaan pupuk hayati menjadi alternatif yang diutamakan untuk mengurangi penggunaan pupuk kimia dalam pertanian karena lebih sinergis dengan lingkungan. Saat ini, Indonesia dijadikan pasar potensial dari produk-produk pupuk hayati luar negeri yang umumnya menggunakan mikroorganisme bukan asal Indonesia (non indigenous). Hal ini diduga dapat menyebabkan dampak negatif terhadap keragaman organisme lokal dan lingkungan. Sementara itu, Indonesia ialah negara yang memiliki keragaman mikroorganisme yang sangat tinggi termasuk mikroorganisme yang berperan sebagai pupuk hayati. Oleh karena itu pupuk hayati yang memanfaatkan keragaman mikroorganisme indigenous Indonesia perlu terus dikembangkan. Pemanfaatan mikroorganisme termasuk cendawan menjadi salah satu alternatif dalam penggunaan pupuk hayati. Cendawan mempunyai potensi yang dapat dikembangkan sebagai pupuk hayati. Cendawan yang dapat digunakan sebagai pupuk hayati diantaranya ialah cendawan mutualistik akar. Cendawan mutualistik akar terdiri dari cendawan mikoriza dan pseudomikoriza atau dark septate endophyte (DSE). Aspergillus niger walaupun bukan kelompok DSE, namun membentuk struktur kolonisasi di dalam akar (Sukarno, komunikasi pribadi). Sebagai pupuk hayati, cendawan pseudomikoriza mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan cendawan mikoriza. Cendawan tersebut umumnya tumbuh lebih cepat, dapat diperbanyak pada media buatan, dan dapat bersimbiosis dengan hampir semua jenis tumbuhan termasuk tumbuhan bukan inang mikoriza (Khastini 2007).

17 2 Walaupun cendawan pseudomikoriza mempunyai banyak keunggulan dibandingkan dengan cendawan mikoriza, namun penelitian terhadap cendawan pseudomikoriza yang berhubungan dengan respon tumbuh tanaman inang relatif baru dilakukan. Selain itu, proses kolonisasi cendawan tersebut juga belum banyak dipelajari (Varma et al. 1999). A. niger merupakan salah satu contoh cendawan yang dapat dimanfaatkan sebagai agen pupuk hayati karena dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman inang. Mekanisme peningkatan pertumbuhan diduga melalui produksi berbagai asam-asam organik seperti asam sitrat, oksalat dan malat yang berfungsi sebagai senyawa penting dalam proses dekomposisi bahan organik dan proses mineralisasi unsur hara. Selain itu cendawan ini juga mampu menghasilkan hormon tumbuh bagi tumbuhan dalam jumlah yang cukup baik (Hassan 2002). A. niger merupakan cendawan saprobik yang dapat tumbuh pada media organik termasuk limbah pertanian. Persyaratan limbah organik yang dapat digunakan untuk produksi inokulum cendawan haruslah limbah yang mudah didapat dan dikelola, murah, dan dapat diperoleh dalam jumlah yang banyak serta tersedia secara kontinyu. Limbah organik pertanian di antaranya ialah limbah organik pasar yang sering disebut sebagai sampah organik pasar yang kandungannya mencapai 70-80% sampah pasar (Suddin 2006). Sampah organik pasar terutama di kota besar sering menimbulkan masalah serius karena sistem penanganannya belum terpadu dan belum menerapkan prinsip daur ulang. Hal tersebut akan menimbulkan berbagai masalah seperti besarnya dana operasional dan masalah lingkungan. Sampah pasar menjadi sumber pencemaran, sumber hama dan penyakit serta menghilangkan nilai estetika lingkungan. Sementara lahan pengganti untuk tempat pembuangan akhir sampah semakin terbatas.

18 3 Pengelolaan limbah harus mencakup pencegahan dan pengurangan serta pemanfaatan kembali pada setiap titik pembuangan limbah. Kegiatan pencegahan limbah dari sumbernya dimulai dengan kegiatan pemisahan limbah, meskipun hal ini secara langsung tidak dapat mengurangi timbunan limbah, namun dapat membantu pada proses berikutnya (Choiriyah 2006). Cendawan dapat tumbuh pada berbagai macam bahan organik. Masingmasing jenis cendawan mempunyai persyaratan nutrisi untuk pertumbuhannya (Perrone 2007). Oleh karena itu, tidak setiap bahan media dapat cocok digunakan untuk pertumbuhan semua jenis cendawan. Ketersediaan bahan organik sebagai media tumbuh yang sangat beragam memungkinkan kita untuk memilih bahan yang dapat memberikan pertumbuhan yang paling baik. Pada penelitian ini akan dipelajari pertumbuhan A. niger pada berbagai limbah pertanian, pengaruh suhu (pengeringan) dan waktu simpan terhadap viabilitas spora dan propagul serta daya kolonisasi A. niger pada akar tanaman uji pada berbagai waktu simpan. Di akhir penelitian ini diharapkan bisa mendapatkan karier inokulum A. niger yang murah dan berkualitas untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dalam sistem pertanian yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini ialah tersedianya inokulum pupuk hayati A. niger yang murah dan berkualitas untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman pertanian dan memberikan konstribusi dalam penanganan limbah organik dalam pemanfaatannya menjadi bahan yang lebih berguna. Manfaat lain dari penelitian ini juga secara praktis dan murah dapat dilakukan atau dipraktikkan di masyarakat lingkungan petani secara besar-besaran sesuai kemampuan dan kebutuhan petani. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan inokulum A. niger yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk hayati tanaman pertanian yang handal pada skala lapang dengan memanfaatkan limbah pertanian sebagai karier.

19 4 Hipotesis 1. A. niger dapat tumbuh dengan baik pada berbagai limbah organik pertanian. 2. Viabilitas inokulum A. niger dipengaruhi oleh waktu simpan.

20 TINJAUAN PUSTAKA Aspergillus niger Aspergillus adalah salah satu cendawan yang bernilai ekonomis penting, sehingga taksonomi cendawan ini menjadi perhatian mikologiawan. Aspergillus dibagi menjadi tujuh subgenus (Geiser et al. 2007). Aspergillus niger termasuk ke dalam genus Aspergillus, subgenus Circumdati, dan section Nigri. Menurut Frazier dan Wetshoff (1981) A. niger termasuk dalam genus Aspergillus, famili Moniliaceae, ordo Moniliales subfilum Deuteromycota. Telemorf dari Aspergillus ialah Eurotium, Neosartoria dan Emericella yang termasuk ke dalam filum Ascomycota. A. niger dapat tumbuh dengan cepat pada media PDA (Potato Dextrose Agar) dengan membentuk koloni dengan dasar berwarna putih atau kuning dengan lapisan konidiospora tebal berwarna coklat gelap sampai hitam. Konidiospora panjangnya µm dan berdinding halus. Kepala konidia berwarna hitam, bentuk bulat, cenderung merekah menjadi bagian-bagian yang lebih longgar pada koloni yang berumur tua. Vesikula berbentuk bulat hingga semibulat dengan diameter µm, fialid terbentuk pada metula. Metula berwarna hialin hingga coklat dan seringkali bersepta. Konidia berbentuk bulat hingga semibulat diameter 4-5 µm, berwarna coklat sampai hitam, memiliki ornamentasi berupa tonjolan dan duri-duri yang tidak beraturan (Pitt & Hocking 1997). Cendawan ini dalam pertumbuhannya berhubungan langsung dengan zat-zat makanan yang terdapat dalam media. Molekul-molekul yang sederhana seperti gula dan komponen lain yang terdapat di sekitar hifa dapat langsung diserap melalui hifa. Molekul lain yang lebih kompleks seperti selulosa, pati, protein dan lemak akan diuraikan menjadi molekul sederhana sebelum diserap ke dalam sel dengan bantuan enzim ekstraseluler (Frazier & Wetshoff 1981).

21 6 Karbon adalah sumber nutrien utama yang diperlukan dalam pertumbuham cendawan. A. niger akan tumbuh dengan baik jika menggunakan glukosa, fruktosa, manosa, sukrosa, dan xilosa sebagai sumber karbonnya (Frazier & Wetshoff 1981). Nutrien lain yang cukup memegang peranan penting ialah unsur nitrogen. Selama fase pertumbuhan, A. niger menggunakan nitrogen dengan cepat. Sumber nitrogen organik yang utama ialah campuran asam-asam amino atau sumber asam organik lainnya. Senyawa-senyawa tersebut berpengaruh cukup besar terhadap pertumbuhan cendawan dan pembentukan enzim, sedangkan sumber nitrogen anorganik biasanya berasal dari amonium dan nitrat (Frazier & Wetshoff 1981). Mineral adalah nutrien lain yang dibutuhkan mikroorganisme. Media untuk pertumbuhan pada umumnya memerlukan magnesium (Mg), fosfor (P), kalium (K), sulfur (S), kalsium (Ca) dan klor (Cl) sebagai komponen esensialnya. Unsurunsur tersebut dapat ditambahkan berupa garamnya dengan konsentrasi yang tepat (Stanbury & Whitaker 1984). Sebagai mikroba dekomposer, A. niger mempunyai kebutuhan nutrien karbon dan nitrogen dalam jumlah tertentu. Kebutuhan perimbangan karbon dan nitrogen dikenal dengan istilah rasio C/N, yang harus dipenuhi dalam media. Selain itu rasio C/N juga merupakan parameter yang paling penting dalam mengetahui kualitas kompos atau sampah organik. Rasio ini digunakan untuk mengetahui kematangan kompos. Rasio C/N kompos yang sudah matang ialah 25-35:1 (Dalzell et al 1987). Sedangkan berdasarkan Lampiran Keputusan Menteri Pertanian No. 01 Tahun 2006 rasio C/N yang direkomendasikan ialah <20:1. Mikroba dekomposer biasanya memanfaatkan karbon sebagai sumber energi dan nitrogren sebagai penyusun struktur sel. Pada A. niger rasio C/N dapat mempengaruhi jumlah spora dan propagul yang terbentuk. Pada rasio C/N 10:1 spora berkecambah dengan cepat dan apresoria yang dibentuk lebih banyak. Konidia yang dibentuk pada rasio C/N 10:1 bersifat lebih panjang dan lebih tipis dibandingkan pada rasio yang lebih tinggi (Burges 1998).

22 7 Limbah Pertanian sebagai Sumber Bahan Organik Pemanfaatan jerami belum banyak dilakukan. Jerami padi umumnya dibakar atau dikembalikan ke tanah sebagai pupuk yang besarnya hanya sekitar 36-62%. Jerami padi ialah bagian batang yang setelah dipanen bulir-bulir buahnya bersama atau tidak dengan tangkainya dikurangi dengan akar dan bagian batang yang tertinggal setelah disabit. Karakteristik jerami ditandai oleh rendahnya kandungan nitrogen dan mineral esensial, sedangkan serat kasarnya tinggi. Kandungan zat-zat makanan jerami pada umumnya rendah, protein kasarnya berkisar 2,2-9,5%, hemiselulosa 21-29%, selulosa 35-49%, lignin 4-8% (Akmal 1994). Akmal (1994) menyatakan serat kasar jerami padi mengandung silika dalam gugus organik sebanyak 12-6% dari bahan kering. Silika merupakan kristal yang terdapat dalam dinding sel dan mengisi ruang antar sel. Selain itu pada jerami padi terdapat kandungan protein yang rendah dan kandungan lignin yang tinggi yaitu berkisar 3-5%. Sedangkan rasio C/N jerami ialah 80:1. Gedebog pisang sebagai limbah pertanian yang jumlahnya banyak di sekitar kita. Gedebog pisang mempunyai kandungan karbohidrat, protein dan mineral. Karbohidrat yang terdapat pada gedebog pisang selain terdiri dari pati yaitu sekitar 5,07% juga terdiri dari karbohidrat kompleks lainnya seperti selulosa, hemiselulosa dan lainnya. Sedangkan rasio C/N-nya ialah 40-50:1 (Ekawati 1993). Komposisi kimia gedebog pisang kondisi kering secara umum ialah sebagai berikut, kadar air 20%, kalori 245 kal, protein 3,4 g, karbohidrat 66,2 g. Kandungan mineral dan vitaminnya ialah Ca 60 mg, P 150 mg, Fe 2 mg, vitamin B 0,04 mg dan vitamin C 4 mg (Ekawati 1993). Tongkol jagung merupakan contoh lain dari limbah pertanian. Tongkol jagung ialah tempat pembentukan lembaga dan gudang penyimpanan makanan untuk pembentukan biji serta merupakan modifikasi dari cabang. Tongkol mulai berkembang pada ruas-ruas batang. Tongkol utama umumnya terdapat pada ruas batang keenam sampai kedelapan dari atas. Ruas-ruas di bawah biasanya terdapat 5-7 tongkol yang berkembang secara tidak sempurna (Koswara 1987).

23 8 Kandungan senyawa kimia dalam tanaman jagung tergantung pada umur dan tingkat perkembangan, kondisi fisik dan kimia tanah, kelembaban iklim dan populasi tanaman. Kandungan senyawa kimia tongkol jagung secara umum ialah sebagai berikut, air 10,90%; lemak 1,67%; protein 4,03%; selulosa 36,48%; hemiselulosa 45,46%, lignin 4,16% (Agustin 1995). Sedangkan analisis mineral tongkol diperoleh hasil sebagai berikut; nitrogen 0,133%, fosfor 0,887 me/100 mg; kalium 12,42 me/100 mg; kalsium 0,42 me/100 mg, magnesium 1,25 me/100 mg, karbon organik 15,58%; rasio C/N 117:1. Dengan kondisi seperti ini maka tongkol jagung masih dapat dipergunakan sebagai sumber energi organisme lain yang memerlukannya. Sorgum merupakan salah satu produk pangan yang belum mendapat perhatian. Selain bijinya, batang sorgum banyak sekali manfaatnya, di antaranya digunakan sebagai bahan kompos atau media untuk pertumbuhan mikroorganisme. Pada batang sorgum terdapat kandungan senyawa kimiawi di antaranya ialah sebagai berikut, serat 76%, protein 4,5-8%, lemak 1,6-2,6%, hemiselulosa 5,8%, lignin 16%, silika 4,4% (Sirapa 2003). Rasio C/N pada batang sorgum antara 60-80:1 (Hulse 1990). Berbagai penelitian menunjukkan bahwa komposisi sampah pasar di Indonesia sekitar 80% terdiri dari bahan organik. Namun bagian tersebut masih tercampur dengan sampah anorganik sehingga sukar diolah. Untuk itu perlu penanganan dengan metode yang tepat. Sampah organik pasar terdiri dari sisa buah-buahan, sisa sayuran, daun-daunan dan sampah organik lain dapat dimanfaatkan untuk dijadikan media inokulum sehingga diperoleh pupuk organik dan manfaat lain yaitu mengurangi pencemaran lingkungan. Menurut Jumiono (2001), sampah padat kota Bogor sebagian besar (+79,4%) adalah sampah organik pasar yaitu sampah/limbah hasil pertanian dan sisanya adalah sampah yang bisa dipulung atau sampah yang tidak ada nilai ekonominya lagi. Secara umum komposisi kimiawi sampah pasar ialah sebagai berikut, serat kasar 41-61%; lemak 3-9%; abu 4-20%; air 30-60%, ammonium 5-1,14 mg/g, nitrogen organik 4,8-14 mg/kg; nitrogen total 4-17 mg/g; protein 3,1-9,3 mg/g; keasaman (ph) 5,3-8 (Hadiwiyono 1983). Sedangkan rasio C/N sampah pasar berkisar 13-26:1.

24 9 Menurut Koswara (1987), kandungan nutrisi biji jagung per 100 g ialah sebagai berikut: kalori 355 kalori; protein 9,2 g; lemak 3,9 g; karbohidrat 73,7 g; kalsium 10 mg; fosfor 256 mg; ferrum 2,4 mg; vitamin A 510 SI; vitamin B1 0,38 mg; air 12 g. Nilai rasio C/N berkisar 38-50:1. Dari sisi kandungan kimiawinya dan rasio C/N-nya maka limbah organik jerami padi, gedebog pisang, tongkol jagung, batang sorgum dan sampah pasar memungkinkan dijadikan media untuk pertumbuhan A. niger dalam rangka mencari terobosan penyediaan pupuk hayati yang murah dan berkualitas. Pemanfaatan limbah menjadi suatu produk yang mempunyai nilai ekonomi merupakan aspek yang diharapkan semua pihak. Pemanfaatan limbah padat memerlukan teknologi yang tepat sesuai dengan karakteristik limbah yang ada (Murtadho & Said 1988). Pemanfaatan limbah sebagai media inokulum pada hakekatnya merupakan proses dekomposisi limbah itu sendiri. Gaur (1981) menyatakan bahwa proses dekomposisi bahan-bahan organik menjadi zat-zat seperti humus dilakukan oleh kelompok mikroba diantaranya oleh cendawan. Mikroba selulotik dan lignolitik sangat berperan dalam dekomposisi komponen dari bahan organik yang terdegradasi secara lambat. Proses dekomposisi bahan organik dipengaruhi oleh rasio C/N, ukuran partikel, aerasi, porositas, kelembaban, suhu, ph, lama pengomposan dan kandungan organik bahannya. Cendawan Mutualistik Pseudomikoriza dan A. niger Berbagai jenis cendawan termasuk cendawan endofit diketahui dapat berasosiasi dengan akar tanaman membentuk simbiosis mutualisme. Cendawan endofit ialah cendawan yang sebagian besar atau seluruh struktur hidupnya berada dalam jaringan tanaman, dan dalam asosiasinya tidak menimbulkan gejala patogen (Petrini 1991, Wennstrom 1994). Cendawan endofit yang berasal dari akar tanaman dan dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman inang di antaranya dapat dikelompokkan ke dalam cendawan mikoriza atau pseudomikoriza bergantung pada struktur cendawan yang terbentuk di dalam akar tanaman.

25 10 A. niger merupakan cendawan endofit akar yang membentuk struktur kolonisasi di dalam akar berbeda dengan cendawan mikoriza dan pseudomikoriza (DSE). Pada psedomikoriza, cendawan DSE menbentuk koloni pada akar secara interseluler dan intraseluler dan membentuk struktur menyerupai klamidospora yang intensif di dalam sel akar dan tidak membentuk struktur arbuskula seperti pada mikoriza (Varma et al. 1999). Pada A. niger, proses kolonisasi dimulai dengan terbentuknya struktur apresorium saat terjadi kontak dengan akar tumbuhan inang dilanjutkan dengan adanya kolonisasi interseluler dan struktur menyerupai klamidospora pada korteks dan tidak membentuk koloni secara intraseluler (Khastini 2007). Selain itu, Khastini (2007) melaporkan bahwa A. niger dapat membentuk kolonisasi hampir pada semua jenis tumbuhan termasuk beberapa tumbuhan bukan inang mikoriza. Jenis cendawan ini berperan dalam kesuburan tumbuhan inangnya karena dapat berfungsi sebagai pupuk hayati dan pengendali hayati hama dan penyakit tumbuhan. Selain itu A. niger juga dapat melakukan dekomposisi bahan organik (Saeed et al. 2002, Zareen et al. 2001). Analisis Kolonisasi dan Pewarnaan Cendawan pada Akar Proses kolonisasi cendawan pada akar tanaman dapat dipelajari di antaranya dengan metode pewarnaan. Metode pewarnaan akar merupakan metode yang memanfaatkan zat pewarna untuk mewarnai jaringan cendawan sehingga struktur cendawan pada akar tanaman dapat dikenali. Menurut Smith & Dickson (1994) terdapat dua macam metode pewarnaan yaitu non vital staining dan vital staining. Pada metode non vital staining, pewarna yang digunakan di antaranya ialah asam fuchsin yang akan bereaksi dengan dinding sel cendawan baik yang hidup maupun yang mati. Metode pewarnaan ini, tidak dapat digunakan untuk mengenali cendawan yang bersimbiosis dalam sistem yang hidup (Smith & Dickson 1994).

26 11 Metode vital staining dapat digunakan untuk mewarnai struktur cendawan yang hidup karena menggunakan indikator yang melibatkan aktivitas enzim. Pewarna yang digunakan ialah nitroblue tetrazolium (NBT) yang mampu menampakkan warna ungu sebagai akibat dari aktivitas enzim suksinat dehidrogenase (SDH) cendawan pada akar tanaman. SDH merupakan enzim pada mitokondria yang mampu bertindak sebagai pengangkut ion hidrogen pada oksidasi karbohidrat dalam siklus Krebs. Sedangkan NBT akan bertindak sebagai akseptor elektron (Rivetta 2002) yang akan berubah warna pada saat terjadinya reduksi (garam tetrazolium). Efektivitas pewarna tersebut bergantung pada penetrasinya ke dalam sel dan dipengaruhi oleh suberinasi dinding sel tanaman atau ketebalan dinding sel tanaman tersebut.

27 METODOLOGI PENELITIAN Bahan Penelitian Penelitian ini menggunakan bahan utama berupa isolat A. niger dan limbah organik jerami padi, gedebog pisang, tongkol jagung, batang sorgum dan sampah pasar serta tanaman inang padi gogo dan jagung. Penghitungan jumlah spora dan propagul, dilakukan dengan menggunakan pengenceran bertingkat memakai akuades steril dan media biakan PDA pada cawan petri. Jumlah spora dihitung langsung dengan hemasitometer setelah dilakukan pengenceran, sedangkan penghitungan jumlah propagul dilakukan setelah kultur berumur satu hari setelah inokulasi menggunakan digital counter tinta. Pengujian kualitas inokulum terhadap kemampuan kolonisasi A. niger pada tanaman dilakukan pada media tanam pasir steril di rumah kaca. Penyiraman tanaman dilakukan dengan menggunakan akuades steril dan pemupukan dengan pupuk Johnson dan pupuk Yoshida (Lampiran 13). Pengamatan kolonisasi dilakukan dengan metoda pewarnaan akar dengan menggunakan pewarna NBT (nitroblue tetrazolium) dan asam fuchsin 0,01% (v/v) (Lampiran 14). Sebelum pewarnaan dengan asam fuchsin dilakukan proses perendaman terhadap sampel dalam KOH 10% (v/v), HCl 2% (v/v), gliserol 50% (v/v), Pengamatan kolonisasi akar dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan April 2007 sampai Maret 2008 di laboratorium Biologi Sel dan Molekuler dan rumah kaca Pusat Penelitian Sumber Daya Hayati dan Bioteknologi (PPSHB) Institut Pertanian Bogor.

28 13 Diagram Alir Penelitian Limbah Pertanian sampah (jerami padi, sampah sampah tongkol jagung, batang sorgum, gedebog pisang, sampah pasar) seleksi A. niger Jumlah Spora, Propagul Media Terpilih Waktu Simpan 0, 1, 2 dan 3 bulan Tahap I Tahap II Jumlah Spora, Propagul Aplikasi Tanaman Pertanian Kolonisasi Respon Tumbuh Tanaman Karier Terpilih Gambar 1 Diagram alir penelitian

29 14 Langkah-langkah Penelitian Tahap I: Seleksi Limbah Organik sebagai Media Tumbuh 1. Peremajaan Isolat Persiapan media PDA (Potato Dextrose Agar) untuk menumbuhkan A. niger dilakukan dengan cara mempersiapkan kentang yang telah dicuci, dipotong kecil-kecil setebal 1 cm. Kentang 200 g direbus dengan menggunakan akuades 1000 ml sampai akuades rebusan tinggal setengahnya. Akuades rebusan kentang disaring dan ditambah lagi akuades sampai 500 ml, gula pasir 20 g dan agar-agar 20 g dan direbus lagi sampai mendidih. Sebelum dituang pada cawan petri, terlebih dahulu pada media ditambahkan antibiotik kloramfenikol 30 ppm dan bahan dituang pada cawan petri. Cendawan diinokulasikan pada media PDA dan kemudian diinkubasi dalam suhu kamar selama 7 hari. 2. Perbanyakan Inokulum Pembibitan A. niger menggunakan media biji jagung pecah yang steril. Jagung yang telah direbus setengah matang selama 15 sampai 30 menit, ditiriskan dan dibiarkan dingin. Jagung 300 g dimasukkan ke dalam plastik putih tahan panas ukuran 500 g sebagai baglog kemudia dipasang ring dengan panjang 2 cm diameter 2,5 cm, disumbat kapas, ditutup kertas dan diikat karet gelang untuk diinkubasi. Tiap baglog disterilkan pada autoklaf dengan suhu C selama 60 menit, setelah dingin tiap baglog diinokulasi dengan 30 g A. niger. 3. Persiapan Media Inokulum Media yang digunakan ialah limbah jerami padi, gedebog pisang, tongkol jagung, batang sorgum, sampah pasar dan biji jagung pecah. Bahan media yang sudah dicuci dan dikeringkan, lalu dipotong-potong sampai berukuran panjang sekitar 2 cm. Bahan dimasukkan ke dalam plastik putih tahan panas ukuran 500 g (baglog), tiap plastik diisi 300 g bahan media dan disterilisasi pada suhu C selama 60 menit. Sebagai kontrol ialah masing-masing media yang tidak diberi inokulum. Pengulangan untuk masing-masing media ialah 3 kali.

30 15 4. Inokulasi dan Inkubasi Media Inokulum Pada media yang telah siap, A. niger diinokulasikan ke dalamnya dengan perbandingan 300 g media diisi 30 g inokulum. Setiap baglog yang telah diinokulasi kemudian diinkubasi pada suhu ruang sampai waktu panen. 5. Pemanenan dan Analisis Propagul Panen dilakukan dalam tiga periode yaitu 20, 40, dan 60 hari. Perhitungan spora dan propagul dilakukan dengan cara tiap isi baglog dibagi menjadi dua bagian. Sebagian ditampung pada baki kemudian dimasukkan ke oven dengan suhu 40 0 C selama 3 hari dan sebagian lagi langsung dihancurkan. Untuk hitungan jumlah spora dan jumlah propagul, media yang sudah dihancurkan diambil 1 mg dan dilarutkan pada 9 ml akuades steril, sebagai pengenceran 10-1, pengenceran dilakukan sampai Perhitungan jumlah spora dilakukan pada tiap pengenceran dengan menggunakan mikroskop dan kaca objek haemasitometer. Perhitungan propagul dilakukan dengan mengambil 100 µl media yang telah diencerkan kemudian dibiakkan pada media PDA. Pertumbuhan propagul dihitung sampai hari ketiga. Tiap koloni yang tumbuh dihitung satu propagul. Untuk menghitung jumlah spora dan propagul karena perlakuan pengeringan, media yang sudah dikeringkan dalam oven dihancurkan dengan perlakuan yang sama dengan langkah untuk hitungan inokulum basah. Tahap II: Pengujian Kualitas Inokulum pada Media Karier Terpilih 1. Menentukan Jumlah Spora dan Propagul Media yang memiliki jumlah spora dan propagul terbanyak dipilih untuk uji berikutnya. Media terpilih dikeringkan pada suhu 40 0 C selama 3 hari dan digiling sampai mendekati bentuk tepung. Media tersebut dipersiapkan sebagai media karier dengan diberi perlakuan waktu simpan selama 0, 1, 2, dan 3 bulan pada suhu ruang. Pengulangan untuk masing-masing waktu penyimpanan ialah 4 kali. Sebelum digunakan untuk inokulasi tanaman, dilakukan pengukuran terhadap

31 16 kualitas inokulum dengan cara menghitung jumlah spora dan propagul yang ditumbuhkan pada media PDA. 2. Inokulasi Tanaman Inang Pasir steril sebanyak 2 kg dimasukkan ke dalam wadah (ember) berukuran 3 kg. Ke dalam wadah tersebut ditambahkan inokulum yang telah disiapkan sebanyak 2,5% pasir steril yaitu 50 g. Pada tahap ini menggunakan dua macam kontrol, yaitu media pasir steril tanpa inokulum tetapi ditambahkan karier yaitu biji jagung pecah (K1a) dan sampah organik pasar (K1b) dan media pasir steril tanpa inokulum (K2). K1 bertujuan untuk mempelajari pengaruh bahan organik yang digunakan terhadap pertumbuhan tanaman. Sebanyak dua biji padi dan jagung, masing-masing secara terpisah ditanam pada masing-masing perlakuan dan kontrol. Setelah 2 minggu, dari tiap ember dipilih satu tanaman sebagai tanaman perlakuan, sisanya dibuang. Pengulangan untuk masing-masing perlakuan ialah 4 kali. Pemeliharaan dilakukan dengan menempatkan tanaman dalam rumah kaca. Penyiraman dilakukan setiap dua hari sekali dengan akuades. Pemupukan dilakukan tiap minggu, tanaman padi dipupuk menggunakan nutrien Yoshida dengan P 50%, tanaman jagung menggunakan nutrien Johnson dengan P 50%. 3. Mengukur Kolonisasi dan Respon Tumbuh Tanaman Pengujian mutu karier dengan perlakuan daya simpan dilakukan dengan cara mengukur kemampuan cendawan dalam mengkolonisasi akar tanaman inang, yaitu padi gogo dan jagung. Respon tumbuh tanaman diamati dengan cara mengukur panjang akar, tinggi tajuk, berat basah akar, berat basah tajuk, berat kering akar, berat kering tajuk, jumlah daun. Pewarnaan dengan NBT dilakukan sebagai berikut; akar dicuci sampai bersih kemudian direndam dengan NBT selama semalam. Pewarna NBT dicuci dengan larutan formal salin (Lampiran 14) dan ditempatkan dalam wadah/ tempat gelap selama 1 jam. Formal salin dicuci dengan air mengalir 3 kali dilanjutkan dengan penyimpanan pada KOH 10% (v/v) selama 12 jam. Setelah KOH dibuang

32 17 dilakukan pencucian dengan air mengalir 3 kali. Selanjutnya direndam dalam HCl 2% (v/v) selama 1-2 menit. Setelah HCl dibuang, dilakukan pewarnaan dengan asam fuchsin. Akar selanjutnya disimpan dalam asam gliserol 50% (v/v) sampai dilakukan pengamatan dan penghitungan persentase kolonisasi cendawan pada akar. Rancangan Percobaan dan Analisis Penelitian ini disusun berdasarkan rancangan acak lengkap. Tahap seleksi media untuk pertumbuhan A. niger disusun dengan perlakuan jenis media tanam. Peubah yang diamati adalah jumlah spora dan jumlah propagul, baik dalam kondisi basah maupun setelah perlakuan pengeringan. Pengulangan dilakukan sebanyak tiga kali. Tahap pengujian media karier disusun dengan perlakuan waktu simpan media tanam. Peubah yang diamati adalah jumlah spora dan propagul, persentase kolonisasi dan respon tumbuh tanaman. Persentase kolonisasi dihitung pada cawan gridline (arsiran) dengan menggunakan rumus: jumlah interseksi kolonisasi akar % kolonisasi = x 100% jumlah total interseksi akar Sebagai parameter respon tumbuh tanaman ialah jumlah malai/daun, panjang akar dan tinggi tajuk, berat basah akar, berat kering akar, berat basah tajuk dan berat kering tajuk. Pengulangan dilakukan sebanyak empat kali. Hasil pengamatan dari peubah dianalisis menggunakan analisis sidik ragam. Jika hasil analisis sidik ragam menunjukkan F hitung > F tabel maka dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf kepercayaan 95%. Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan program komputer SPSS (Mattjik & Sumertajaya 2000).

33 18 HASIL DAN PEMBAHASAN Tahap I: Seleksi Limbah Organik sebagai Media Tumbuh A. niger mampu tumbuh pada semua media. Pertumbuhan spora dan propagul ditandai dengan terbentunya koloni setelah ditumbuhkan pada media PDA. Koloni yang terbentuk dari masing-masing media menunjukkan hasil yang berbeda-beda (Gambar 2). A B C D E F Gambar 2 Koloni A. niger yang tumbuh pada PDA dari inokulum basah umur 40 hari. Media tongkol jagung (A), gedebog pisang (B), jerami padi (C), sampah pasar (D), batang sorgum (E), dan biji jagung (F) yang sudah diencerkan 10-6 Sampai hari ketiga koloni A. niger berwarna putih hingga kuning. Setelah hari keempat, terbentuk konidiofor yang lebat yang berwarna coklat tua hingga hitam, dan terbentuknya kepala konidia yang berwarna hitam. Pertumbuhan terbesar terjadi pada media biji jagung pecah dan disusul berturut-turut adalah sampah pasar, batang sorgum, gedebog pisang, tongkol jagung dan pertumbuhan terkecil pada jerami padi. Variasi pertumbuhan A. niger ditandai dengan jumlah spora dan jumlah propagul yang berbeda-beda (Tabel 1 dan 2).

34 19 Tabel 1 Jumlah spora yang terbentuk dari berbagai media Jumlah Spora tiap Gram Media (10 3 ) No Media 20 hari 40 hari 60 hari 1 Tongkol jagung ,9 b ,1 b ,5 ab 2 Gedebog pisang ,5 b ,5 b ,6 ab 3 Jerami padi ,5 a ,9 a ,1 a 4 Sampah pasar ,1 c ,2 c ,2 c 5 Batang sorgum ,3 c ,0 bc ,9 c 6 Biji jagung pecah ,4 d ,9 d ,4 d Ket: Angka dalam kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< (+) menunjukkan besaran standar error. Tabel 2 Jumlah propagul yang terbentuk dari berbagai media Jumlah Propagul tiap Gram Media (10 5 ) No Media 20 hari 40 hari 60 hari 1 Tongkol jagung ,3 b ,2 b ,0 b 2 Gedebog pisang ,2 b ,3 bc ,4 b 3 Jerami padi ,8 a ,2 a ,0 a 4 Sampah pasar ,8 c ,6 c ,1 c 5 Batang sorgum ,5 c ,4 bc ,6 bc 6 Biji jagung pecah ,0 d ,0 d ,5 d Ket: Angka dalam kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< (+) menunjukkan besaran standar error. Pada 20 hari pertama jumlah spora menunjukkan angka yang cukup besar. Jumlah ini meningkat pada umur 40 hari dan 60 hari. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah spora meningkat seiring dengan bertambahnya waktu inkubasi. Hal yang sama terjadi pada jumlah propagul. Meskipun jumlah spora dan propagul mengalami peningkatan tetapi kecepatan pertumbuhannya semakin menurun. Kecepatan pertumbuhan A. niger pada semua media organik padat menunjukkan angka yang berbeda-beda. Meskipun kecepatan pertumbuhannya berbeda-beda tetapi pola pertumbuhan A. niger pada masing-masing media organik padat relatif sama. Pada dua puluh hari pertama pertumbuhan A. niger paling cepat, pada dua puluh hari kedua pertumbuhan A. niger semakin lambat

35 20 dan semakin lambat lagi pada dua puluh hari ketiga. Kecepatan pertumbuhan menurun seiring dengan berkurangnya bahan-bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan. Pada akhirnya pertumbuhan bisa berhenti jika bahan-bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan habis. Setelah diberi perlakuan pengeringan di dalam oven pada suhu 40 0 C selama 3 hari, jumlah spora dan propagul dari berbagai media menunjukkan angka yang berbeda-beda (Tabel 3 dan 4). Tabel 3 Jumlah spora yang terbentuk dari berbagai media setelah perlakuan pengeringan Jumlah Spora tiap Gram Media (10 3 ) No Media 20 hari 40 hari 60 hari 1 Tongkol jagung ,1 bc ,9 b ,7 b 2 Gedebog pisang ,8 b ,1 b ,1 b 3 Jerami padi ,6 a ,0 a ,7 a 4 Sampah pasar ,2 c ,0 c ,5 c 5 Batang sorgum ,9 c ,3 c ,9 c 6 Biji jagung pecah ,2 d ,6 d ,0 d Ket: Angka dalam kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< (+) menunjukkan besaran standar error. Tabel 4 Jumlah propagul yang terbentuk dari berbagai media setelah perlakuan pengeringan Jumlah Propagul tiap Gram Media (10 5 ) No Media 20 hari 40 hari 60 hari 1 Tongkol jagung ,0 b ,0 b ,7 b 2 Gedebog pisang ,4 bc ,8 bc ,6 b 3 Jerami padi ,5 a ,2 a ,2 a 4 Sampah pasar ,1 d ,7 c ,3 c 5 Batang sorgum ,1 cd ,7 bc ,0 bc 6 Biji jagung pecah ,2 e ,9 d ,0 d Ket: Angka dalam kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< (+) menunjukkan besaran standar error.

36 21 Biji jagung merupakan media yang paling mudah dimanfaatkan untuk pertumbuhan A. niger karena media ini mempunyai kandungan gizi paling lengkap. Biji jagung mempunyai kandungan karbohidrat yang tinggi, 73,7% dan protein 9,2% (Koswara 1987). Selain itu meskipun setiap media organik padat lainnya sudah dirajang, namun media biji jagung adalah media yang paling kecil ukurannya, sehingga proses penguraiannya juga paling mudah. Menurut Gaur (1981), proses dekomposisi dapat dipercepat dengan mengecilkan ukuran bahanbahan organik sehingga luas permukaan kontak lebih tinggi dan menjadi lebih peka terhadap aktivitas mikrobiologis. Sampah pasar merupakan media yang memberikan pertumbuhan terbaik dibandingkan dengan sampah organik padat hasil pertanian lainnya. Sampah pasar organik terdiri dari sisa-sisa dedaunan, sayur-sayuran dan buah-buahan sehingga mudah teruraikan dan menyediakan bahan organik yang siap digunakan oleh A. niger. Kandungan kimiawi batang sorgum menunjukkan kandungan nutrisi yang tinggi yang terutama berupa karbohidrat. Selain protein dan lemak terdapat zat-zat lain. Kandungan kimiawi yang terdapat pada batang sorgum dapat memberikan pertumbuhan spora A. niger yang baik setelah biji jagung dan sampah pasar. Gedebog pisang tergolong sampah pertanian yang agak sulit diuraikan. Kandungan bahan organik pun kurang mendukung untuk pertumbuhan A.niger. Gedebog pisang mempunyai kandungan karbohidrat, protein dan mineral. Karbohidrat yang terdapat pada gedebog pisang selain terdiri atas pati sebesar 5,07% juga terdiri dari karbohidrat kompleks lainnya seperti selulosa, hemiselulosa dan lainnya (Ekawati 1993). Kandungan karbohidrat kompleks ini harus diuraikan dulu sebelum diserap ke dalam sel dengan menggunakan beberapa enzim ekstraseluler, sehingga memerlukan waktu yang lebih lama. Tongkol jagung memiliki kandungan karbohidrat yang berupa selulosa dan hemiselulosa, serta lignin (Koswara 1987). Karbohidrat ini harus dipecah dahulu sebelum diserap ke dalam sel. Selain itu tongkol jagung merupakan sampah pertanian yang paling keras. Meskipun sebelumnya tongkol jagung direndam dan direbus tetapi tongkol jagung paling sulit untuk dihancurkan. Ukuran sampah tongkol jagung meskipun tidak panjang tetapi ukurannya persegi maka luas

37 22 permukaannya juga lebih sempit. Hal ini berbeda dengan sampah lainnya dalam hal luas permukaan. Kondisi seperti ini membuat tongkol jagung lebih sulit dimanfaatkan untuk pertumbuhan A. niger. Jerami padi merupakan sampah pertanian yang memberikan pertumbuhan A. niger paling lambat. Jerami padi memiliki kandungan zat gizi yang minim, kandungan protein yang sedikit, dan daya cernanya rendah. Jerami memiliki kandungan lignin, selulosa, dan silika yang merupakan faktor penyebab rendahnya daya urai sampah ini. Lignin merupakan zat kompleks yang tidak mudah hancur. Selulosa adalah suatu polisakarida yang mempunyai formula umum seperti pati. Silika terdapat sebagian besar dalam dinding sel dan bagian-bagian keras dari tumbuh-tumbuhan (Akmal 1994). Lignin, selulosa dan silika adalah karbohidrat kompleks yang tidak bisa langsung diserap ke dalam sel tetapi harus diuraikan dulu menjadi bentuk yang lebih sederhana. Perbedaan angka pertumbuhan A. niger pada masing-masing media menunjukkan bahwa karakteristik masing-masing media berbeda-beda, termasuk kemudahan penguraiannya. A. niger dalam pertumbuhannya memanfaatkan zat makanan yang telah tersedia, molekul sederhana yang terdapat di sekeliling hifa bisa langsung diserap sedangkan molekul yang lebih kompleks harus diuraikan dahulu sebelum diserap ke dalam sel. Bahan organik dari media digunakan oleh A. niger untuk aktivitas transport molekul, pemeliharaan struktur sel dan mobilitas sel (Frazier & Wetshoff 1981). Menurut Obeng dan Wright (1987) proses penguraian sampah (dekomposisi) dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu 1) tahapan dalam proses dekomposisi, 2) suhu, 3) komposisi bahan, 4) ukuran partikel, dan 5) kandungan air. Faktor lain yang berpengaruh terhadap dekomposisi ialah kualitas substrat organik, kondisi lingkungan, sifat kimia substrat, dan aktivitas mikroorganismenya (Haraguchi et al. 2002). Menurut Dalzell et al (1987), standar rasio C/N untuk kompos optimum ialah 25-35:1. Sedangkan menurut Burges (1998), keberhasilan sporulasi cendawan pada media secara optimum terjadi pada rasio C/N 30:1. Berdasarkan standar tersebut maka media yang memiliki rasio C/N terdekat dengan rasio C/N standar ialah sampah organik pasar (13-26:1), berikutnya berturut turut ialah

38 23 gedebog pisang, biji jagung, batang sorgum, jerami padi, dan tongkol jagung (Lampiran 12). Meskipun rasio C/N merupakan salah satu parameter utama yang digunakan untuk menentukan kualitas bahan yang didekomposisi (media) tetapi urutan besarnya rasio C/N tidak selalu sinergis dengan jumlah spora dan propagul yang tumbuh dari media tersebut. Sehingga rasio C/N pada fase padat tidak dapat digunakan sebagai indikator mutlak dikarenakan adanya variasi yang mempengaruhi pengomposan tersebut, seperti komposisi substrat yang didegradasikan (Abdelhamid et al. 2004). Akan tetapi rasio C/N sampah organik pasar berada pada posisi rasio C/N yang direkomendasikan. Jumlah spora dan propagul berbeda selama pengamatan. Perbedaan ini disebabkan karena spora merupakan salah satu struktur reproduktif aseksual cendawan, sedangkan propagul meliputi struktur reproduktif dan struktur somatik cendawan. Propagul bisa berasal dari spora, bisa pula berasal dari bagian lain, misalnya hifa, miselium atau bagian lainnya. Setelah diberi perlakuan pengeringan, jumlah spora maupun jumlah propagul tampaknya lebih besar dibandingkan dengan hitungan inokulum basah. Setelah dikonversi dengan penurunan kadar air yang terjadi pada masing-masing media organik padat, jumlah spora dan jumlah propagul setelah perlakuan pengeringan terjadi penurunan (Tabel 5 dan 6). Tabel 5 Penurunan jumlah spora setelah perlakuan pengeringan Penurunan Jumlah Spora (%) No Media 20 hari 40 hari 60 hari Rerata 1 Tongkol jagung 7,5 6,2 7,3 7,0 2 Gedebog pisang 5,9 6,0 6,3 6,1 3 Jerami padi 5,5 5,5 5,6 5,5 4 Sampah pasar 2,4 1,9 2,6 2,3 5 Batang sorgum 3,6 2,5 2,5 2,9 6 Biji jagung pecah 1,3 2,2 2,6 2,0

39 24 Tabel 6 Penurunan jumlah propagul setelah perlakuan pengeringan Penuruan Jumlah Propagul (%) No Media 20 hari 40 hari 60 hari Rerata 1 Tongkol jagung 20,6 19,6 17,8 19,3 2 Gedebog pisang 16,3 12,2 13,2 13,9 3 Jerami padi 18,6 13,5 16,9 16,3 4 Sampah pasar 13,3 12,7 12,2 12,7 5 Batang sorgum 14,8 16,5 15,5 15,6 6 Biji jagung pecah 12,6 12,7 12,5 12,6 Penurunan jumlah spora pada masing-masing media bervariasi, rata-rata 4,3%. Penurunan ini disebabkan karena ada kerusakan spora akibat proses pengeringan. Spora pada cendawan merupakan alat perkembangbiakan, bukan alat pertahanan diri dalam menghadapi kondisi yang tidak menguntungkan. Sedangkan penurunan jumlah propagul rata-rata 15%. Penurunan jumlah propagul lebih besar dibandingkan dengan penurunan jumlah spora. Hal ini diduga bahwa proses pengeringan mempunyai pengaruh lebih besar terhadap viabilitas miselia dibandingkan dengan spora. Menurut Pitt dan Hocking (1997) A. niger tumbuh optimum pada suhu C, suhu minimum C dan maksimum C. Pada perlakuan pengeringan dengan suhu 40 0 C selama 3 hari sebagian besar propagul A. niger masih bertahan hidup. Berdasarkan jumlah spora dan propagul dari masing-masing media organik padat limbah pertanian maka media yang dapat memberikan pertumbuhan paling baik ialah sampah organik pasar.

40 25 Tahap II: Pengujian Kualitas Inokulum pada Media Karier Terpilih Daya Simpan Setelah terpilih media yang memberikan pertumbuhan A. niger terbaik, yaitu sampah pasar maka pada tahap selanjutnya ialah uji daya simpan inokulum pada media karier terpilih pada suhu ruang selama 3 bulan. Parameter yang digunakan adalah jumlah spora dan propagul dan kolonisasi pada akar tanaman yang diuji pada 0, 1, 2, dan 3 bulan penyimpanan serta respon tumbuhnya. Jumlah spora dan propagul dalam waktu simpan 0, 1, 2, dan 3 bulan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan, meskipun mengalami penurunan (Tabel 7 dan 8). Hal ini adalah sesuai fungsi karier, yaitu untuk membawa dan mempertahankan kondisi inokulum. Menutut Burges (1998), karier adalah agen pembawa yang dapat memperlama masa tumbuh suatu inokulum dan kemampuan hidup suatu inokulum juga tergantung pada media karier yang membawanya. Tabel 7 Jumlah spora yang terbentuk pada berbagai umur media karier Jumlah Spora tiap Gram (10 3 ) No Media Karier 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 552 b 542 b 522 b 515 b 2 Biji jagung 64 a 59 a 57 a 55 a 3 Sampah pasar + A. niger 962 c 960 c 945 c 940 c 4 Sampah pasar 589 b 584 b 575 b 559 b Ket: Angka dalam kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< Tabel 8 Jumlah propagul yang terbentuk pada berbagai umur media karier Jumlah Propagul tiap Gram (10 6 ) No Media Karier 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 14 b 14 b 13 b 13 b 2 Biji jagung 3 a 2 a 1 a 1 a 3 Sampah pasar + A. niger 24 c 23 c 22 c 19 c 4 Sampah pasar 16 b 16 b 15 b 14 b Ket: Angka dalam kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< 0.05.

41 26 Pada media karier biji jagung dan sampah pasar tanpa inokulasi (media karier nomor 2 dan 4) ternyata ditemukan adanya spora dan tentunya propagul. Namun dalam pengamatan lebih cermat, spora pada media karier tersebut berbeda dengan spora pada media karier yang diberi inokulum A. niger. Propagul yang sengaja dibiarkan lebih lama juga menunjukkan bahwa propagul pada media karier yang diberi inokulum berbeda dengan propagul pada media karier yang tidak diberi inokulum A. niger. Spora pada media yang diberi inokulum berwarna hitam lebih gelap (Gambar 3A), sedangkan pada media karier tanpa inokulum lebih terang dan tampak kehijauan (Gambar 3B). Propagul yang tumbuh pada media karier yang diberi inokulum tampak hitam gelap (Gambar 4A), sedangkan pada media karier tanpa inokulum propagulnya berwarna hijau kekuningan (Gambar 4B). Spora ini dimungkinkan berasal dari sisa spora yang tidak mati saat media disterilkan. A B Gambar 3 Spora cendawan pada media karier perlakuan (A) dan kontrol (B) A B Gambar 4 Koloni cendawan pada media karier perlakuan (A) dan kontrol (B)

42 27 Di samping perhitungan jumlah spora dan propagul, pengamatan terhadap karier dilakukan terhadap penampakan fisik. Semua karier dari perlakuan sejak 0 bulan sampai 3 bulan dalam bentuk serbuk tidak mengalami perubahan (Gambar 5 dan Lampiran 6). Karakteristik warna, ukuran, tekstur dan aroma dari semua karier yang diuji tetap sama. Kondisi ini berkaitan dengan kondisi penyimpanan. Penyimpanan media karier dilaksanakan dalam kondisi sebagai serbuk kering. Menurut Burges (1998), penyimpanan media karier terbaik dalam kondisi sebagai serbuk. Rendahnya kadar air dapat mengurangi aktivitas metabolisme cendawan sehingga tetap dapat hidup dalam kondisi dorman dan aktivitas inokulum pada masing-masing media karier tetap dapat dikendalikan. (A) (B) Gambar 5 Penampilan media karier umur simpan 0 dan 3 bulan. (A) umur karier 0 bulan, (B) umur karier 3 bulan. 1. biji jagung + A. niger, 2. biji jagung, 3. sampah pasar + A. niger, 4. sampah pasar Kolonisasi Pada penelitian ini menunjukkan bahwa proses kolonisasi dapat terjadi pada semua macam dan umur media perlakuan. Kolonisasi pada tanaman jagung lebih besar daripada tanaman padi. Hal ini diduga karena luas permukaan akar tanaman jagung lebih besar dibandingkan dengan tanaman padi.

43 28 Kemampuan kolonisasi dari media karier yang diinokulasi A. niger lebih besar secara signifikan dibandingkan dengan yang tidak diinokulasi sejak karier berumur 0 sampai 3 bulan baik pada tanaman padi maupun pada tanaman jagung. Kemampuan kolonisasi A. niger pada media karier sejak berumur 0 sampai 2 bulan meskipun mengalami penurunan tetapi tidak berbeda secara signifikan. Kemampuan kolonisasi menurun secara signifikan terjadi pada media karier umur 3 bulan baik pada tanaman padi maupun pada tanaman jagung (Tabel 9 dan 10). Meskipun demikian kemampuan kolonisasi pada umur 3 bulan penyimpanan masih memberikan respon tumbuh yang baik. Tabel 9 Persentase kolonisasi A. niger pada tanaman padi No Media Karier Persentase Kolonisasi pada Padi (%) 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 43 de 36 d 32 d 22 b 2 Biji jagung* 8 b 8 b 4 a 3 a 3 Sampah pasar + A. niger 59 e 49 e 41 de 34 d 4 Sampah pasar* 21 c 13 c 10 b 7 b 5 Kontrol (hanya pasir steril) - 0 a 0 a 0 a Ket: Angka dalam kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< * struktur kolonisasi berbeda dengan A. niger Tabel 10 Persentase kolonisasi A. niger pada tanaman jagung No Media Karier Persentase Kolonisasi pada Jagung (%) 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 49 d 43 d 36 d 28 c 2 Biji jagung* 12 b 8 b 7 b 4 a 3 Sampah pasar + A. niger 64 e 52 e 42 de 32 c 4 Sampah pasar* 31 c 20 c 13 c 10 b 5 Kontrol (hanya pasir steril) - 0 a 0 a 0 a Ket: Angka dalam kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< * struktur kolonisasi berbeda dengan A. niger

44 29 Selain dilakukan perhitungan persentase kolonisasi, dilakukan pula pengukuran terhadap panjang kolonisasi. Pengukuran panjang kolonisasi dilakukan dengan mengkonversi seluruh jumlah akar terhadap sejumlah akar yang terukur (Tabel 11 dan 12). Tabel 11 Panjang kolonisasi pada tanaman padi No Media Karier Panjang Kolonisasi pada Padi (cm) 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 865 d 560 c 359 b 241 b 2 Biji jagung* 156 a 112 a 48 a 29 a 3 Sampah pasar + A. niger 2317 d 1517 d 979 d 652 c 4 Sampah pasar* 814 d 504 c 387 b 271 b 5 Kontrol (hanya pasir steril) - 0a 0a 0a Ket: Angka dalam kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< * struktur kolonisasi berbeda dengan A. niger Tabel 12 Panjang kolonisasi pada tanaman jagung No Media Karier Panjang Kolonisasi pada Jagung (cm) 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 3141 c 2403 c 1475 c 1029 c 2 Biji jagung* 757 b 339 a 259 a 120 a 3 Sampah pasar + A. niger 8614 d 5627 d 3889 d 2891 c 4 Sampah pasar* 1202 c 775 b 504 b 388 a 5 Kontrol (hanya pasir steril) - 0 a 0 a 0 a Ket: Angka dalam kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< * struktur kolonisasi berbeda dengan A. niger Secara umum proses kolonisasi cendawan pada akar tumbuhan diawali dengan perkecambahan propagul dan dilanjutkan pertumbuhan hifa. Dalam proses selanjutnya terjadi kontak antara hifa dengan permukaan akar inang yang akan menghasilkan apresorium kemudian terjadi penetrasi ke dalam jaringan akar dan membentuk hifa interseluler dan intraseluler serta hifa eksternal. Pembentukan struktur hifa lengkap untuk selanjutnya terjadi simbiosis yang fungsional (Bonfante & Perotto 1995).

45 30 d b a c 10 um 15 um Gambar 6 Struktur kolonisasi A. niger di dalam akar pada umur 6 minggu setelah inokulasi pada perbesaran 100 x. a. struktur hifa penetrasi, b. apresorium, c. hifa internal, d. hifa eksternal Perbedaan kolonisasi (persentase dan panjang akar yang terkolonisasi) disebabkan karena berbagai hal. Dalam penelitian ini tentunya yang berpengaruh adalah kandungan kimiawi media karier, kondisi media tumbuh, jenis tanaman dan faktor miroorganismenya, yaitu kondisi A. niger baik dari segi jumlah maupun kondisi fisiologisnya. Sedangkan menurut Bendavid-Val et al. 1997, kolonisasi akar dapat dipengaruhi oleh suhu, cahaya, eksudat akar dan kondisi fisiologis propagul. Suhu mempunyai pengaruh paling signifikan terhadap perkecambahan spora, pertumbuhan hifa, kolonisasi dan sporulasi dibanding dengan faktor-faktor lainnya. Suhu tinggi umumnya menghasilkan kolonisasi yang lebih tinggi. Kolonisasi miselium pada permukaan akar paling baik di antara C pada akar tumbuhan (Estaun, Camprubi & Calvet 1996). Cahaya juga menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap kolonisasi Kolonisasi cendawan pada akar tanaman ramin jika anakan ramin disemaikan pada intensitas cahaya kurang dari lux atau lebih dari lux (Muin 2003). Terjadinya proses kolonisasi dapat berubah-ubah menurut musim, tipe tanah, kandungan air tanah, konsentrasi P, komposisi komunitas dan spesies tumbuhan (Allosops 1998). Smith & Read (1997) menyatakan bahwa kolonisasi akar oleh cendawan dapat berasal dari tiga sumber inokulum yaitu spora, potongan akar yang terinfeksi dan hifa secara keseluruhan yang disebut propagul.

46 31 Senyawa seperti CO 2, eksudat akar tumbuhan dan faktor lingkungan lainnya dapat merangsang perkecambahan propagul cendawan. Eksudat akar tumbuhan inang berupa flavonoid dapat menstimulir perkecambahan spora dan pertumbuhan hifa (Giovanneti et al. 1993). Isoflavon dapat menginduksi pertumbuhan hifa, percabangan, dan diferensiasi serta penetrasi sel ke inang. Propagul cendawan akan berkecambah pada saat spora, molekul lipid, protein, glikogen, yang terkandung di dalam spora terhidrolisis membentuk senyawa yang kaya akan energi, sehingga dapat digunakan untuk aktivitas metabolisme dan sintesis DNA (Becard et al. 1995). Penetrasi cendawan ke jaringan inang dilakukan oleh apresorium yang menekan jaringan akar yang diinfeksi. Tekanan mekanis tersebut menyebabkan cendawan mampu menembus sel khususnya melalui pembentukan hifa penetrasi. Melanin merupakan salah satu komponen yang berperan penting dalam meningkatkan tekanan hidrostatik. Tekanan hidrostatik komponen dinding sel tersebut disebabkan karena melanin menangkap cairan dalam apresoria sehingga menyebabkan terjadinya peningkatan gradien osmosis dan penyerapan air (Bonfante & Perotto 1995). Pembentukan apresorium dapat dianggap sebagai tanda keberhasilan cendawan menginfeksi inangnya, seperti halnya cendawan patogen membentuk haustorium menginfeksi inangnya. Pertumbuhan dan perkembangan hifa ekternal sangat berbeda-beda bergantung pada jenis tanah, tumbuhan dan cendawannya. Pada beberapa kasus, pertumbuhan cendawan dalam tanah dapat mencapai 80 sampai 134 kali panjang akar yang dapat dikolonisasinya. Selain itu cendawan dapat pula tampak kurang berkembang (Bonfante & Fosolo 1984). Ditinjau dari morfologinya, hifa eksternal ini dapat tumbuh dan menuju ke permukaan akar untuk membentuk unit kolonisasi.

47 32 Selain dapat meningkatkan hampir semua pertumbuhan tanaman yang diuji, pengaruh inokulasi A. niger dapat juga terlihat dari keadaan tanaman yang sehat, dan mempunyai daun yang lebih hijau (Khastini 2007). Penelitian yang dilakukan Zulfitri (2007) menunjukkan pengaruh inokulasi A. niger pada tanaman jarak dapat meningkatkan jumlah klorofil tanaman tersebut secara signifikan dibandingkan dengan perlakuan kontrol dan perlakuan inokulasi mikoriza. Kandungan klorofil yang tinggi pada tanaman memungkinkan tanaman dapat melakukan fotosintesis secara maksimal sehingga asimilat yang dihasilkan dapat menunjang pertumbuhan dan perkembangan tanaman tersebut. Proses kolonisasi A. niger pada akar tanaman berlangsung secara intraseluler, sedangkan pada cendawan mikoriza arbuskula berlangsung secara interseluler maupun intraseluler (Khastini 2007). Penelitian yang dilakukan oleh Varma et al. (1998) menunjukkan bahwa cendawan mutualistik akar Piriformospora indica juga mebentuk koloni pada akar secara interseluler. Hal yang sama juga terjadi pada A. niger (Sukarno, komunikasi pribadi). Pada penelitian ini pengukuran kolonisasi dilakukan dengan menggunakan metode double staining, yaitu vital staining dengan NBT dan nonvital stainning dengan asam fuchsin. Dengan metode ini dapat diketahui bahwa A. niger yang membentuk koloni pada akar sebagian besar dalam keadaaan aktif. Besarnya kolonisasi hidup terjadi sampai umur simpan media karier 3 bulan. Kolonisasi A. niger yang mati berkisar di bawah 20%. Meskipun daya kolonisasi yang terjadi mengalami penurunan, tetapi kemampuan hidup A. niger setelah terjadinya kolonisasi tetap tinggi (Tabel 13 dan 14). Tabel 13 Persentase kolonisasi mati A. niger pada tanaman padi No Media Karier Persentase Kolonisasi dengan Pewarna Asam Fuchsin (%) 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 11 b 14 c 13 c 18 d 2 Biji jagung* 13 c 13 c 0 a 0 a 3 Sampah pasar + A. niger 9 b 13 c 13 c 9 b 4 Sampah pasar* 15 c 18 d 10 b 13 c Ket: Angka dalam kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< * struktur kolonisasi berbeda dengan A. niger

48 33 Tabel 14 Persentase kolonisasi mati A. niger pada tanaman jagung No Media Karier Persentase Kolonisasi dengan Pewarna Asam Fuchsin (%) 0 bulan 1 bulan 2 bulan 3 bulan 1 Biji jagung + A. niger 13 cd 12 c 11 c 15 d 2 Biji jagung* 18 d 13 cd 17 d 0 a 3 Sampah pasar + A. niger 9 b 12 c 10 b 14 d 4 Sampah pasar* 10 b 11 c 17 d 11 c Ket: Angka dalam kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan, P< * struktur kolonisasi berbeda dengan A. niger Pada penelitian ini, proses kolonisasi dapat berlangsung secara intensif baik pada tanaman padi maupun pada tanaman jagung. Pada minggu keenam pada tanaman yang diberi inokulum A. niger, respon tumbuhnya tampak lebih baik dibanding dengan tanaman tanpa inokulum. Pada tanaman dengan media sampah pasar memberikan pertumbuhan yang lebih baik dibanding dengan biji jagung. Pada tanaman dengan media karier sampah + A. niger menunjukkan respon tumbuh yang lebih baik dibandingkan dengan media karier lainnya maupun dengan kontrol, meskipun belum tampak berbeda secara signifikan. Namun, pengaruh media organik sampah pasar lebih besar dibandingkan dengan pengaruh inokulum A. niger (Gambar 7 dan 8). Hal ini diduga karena sampah pasar memiliki kandungan zat organik yang sudah siap dipakai, misalnya rasio C/N. Besarnya rasio C/N sampah pasar ialah 13-26:1, sedangkan rasio C/N biji jagung 38-50:1.

49 34 A B C D E Gambar 7 Pertumbuhan tanaman padi pada berbagai media karier dengan umur simpan satu bulan pada umur tanaman 6 minggu setelah inokulasi. A. biji jagung + A. niger, B. biji jagung, C. sampah pasar + A.niger, D. sampah pasar, E. kontrol (hanya pasir steril) A B C D E Gambar 8 Pertumbuhan tanaman jagung pada berbagai media karier dengan umur simpan satu bulan pada umur tanaman 6 minggu setelah inokulasi. A. biji jagung + A. niger, B. biji jagung, C. sampah pasar + A. niger, D. sampah pasar, E. kontrol (hanya pasir steril)

50 35 Kolonisasi merupakan awal dari simbiosis. Pada penelitian ini meskipun sudah ada kolonisasi tetapi belum sampai terjadi simbiosis yang fungsional. Simbiosis ini memberi keuntungan bagi tanaman, di antaranya membran cendawan merupakan bagian yang penting karena pada membran ini terjadi transfer dua arah antara tumbuhan dan cendawan. Pelekukan membran perifungi menunjukkan adanya aktivitas H + /ATPase, jadi kemungkinan membran di sekitar cendawan (perifungi) sangat berperan untuk transpor hara (Bonfante & Perotto 1995). Adanya hifa eksternal memungkinkan tumbuhan mengeksploitasi volume tanah lebih besar, tipisnya hifa lebih cocok untuk mengatasi keterbatasan difusi P yang lambat dalam tanah. Selain itu hifa juga dapat menyerap air. Sehingga hifa eksternal dapat meningkatkan potensi sistem perakaran untuk mengabsorpsi unsur hara dan air (Friese & Allen 1991). Pemberian inokulum A. niger dari berbagai karier memberikan respon tumbuh tanaman yang berbeda-beda. Secara keseluruhan pemberian inokulum A. niger dari karier sampah pasar memberi respon tumbuh yang paling baik pada tanaman padi (Gambar 9) dan tanaman jagung (Gambar 10).

51 36 Tinggi tajuk padi Jumlah anakan padi panjang ( cm) , umur karier (bulan) jumlah anakan , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar biji jagung + A.niger sampah pasar + A. niger kontrol biji jagung sampah pasar A B Berat basah tajuk padi Berat kering tajuk padi berat basah (g) , berat kering (g) , umur karier (bulan) umur karier (bulan) biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar C D Berat basah akar padi Berat kering akar padi berat basah (g) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar berat kering (g ) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger biji jagung sampah pasar + A.niger sampah pasar kontrol E F Panjang akar padi panjang akar (cm) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger biji jagung sampah pasar + A.niger sampah pasar kontrol G Gambar 9 Respon tumbuh tanaman padi pada umur 6 minggu setelah inokulasi A. niger pada berbagai macam media karier. A. tinggi tajuk, B. jumlah malai, C. berat basah tajuk, D. berat kering tajuk, E. berat basah akar, F. berat kering akar, G. panjang akar

52 37 Tinggi tajuk jagung Jumlah daun jagung panjang (cm) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger biji jagung sampah pasar + A.niger sampah pasar kontrol jumlah daun , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar A B Berat basah tajuk jagung Berat kering tajuk jagung berat basah (g) , umur karier (bulan) berat kering (g) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar biji jagung + A.niger sampah pasar + A.niger kontrol biji jagung sampah pasar C Berat basah akar jagung D Berat kering akar jagung berat basah (g) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger biji jagung sampah pasar + A.niger sampah pasar kontrol E berat kering (g) Panjang akar jagung , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger biji jagung sampah pasar + A.niger sampah pasar kontrol F panjang akar (cm ) , umur karier (bulan) biji jagung + A.niger biji jagung sampah pasar + A.niger sampah pasar kontrol G Gambar 10 Respon tumbuh tanaman jagung pada umur 6 minggu setelah inokulasi A. niger pada berbagai macam media karier, A. tinggi tajuk, B. jumlah daun, C. berat basah tajuk, D. berat kering tajuk, E. berat basah akar, F. berat kering akar, G. panjang akar

53 SIMPULAN A. niger dapat tumbuh dengan baik pada limbah organik pertanian berupa tongkol jagung, gedebog pisang, jerami padi, sampah pasar, batang sorgum dan biji jagung pecah. Pertumbuhan terbaik terdapat pada biji jagung pecah diikuti oleh sampah pasar, batang sorgum, gedebog pisang, tongkol jagung dan jerami padi. Proses pengeringan dan penggilingan terhadap inokulum A. niger yang ditumbuhkan pada limbah organik pertanian menurunkan jumlah spora dan propagul yang terbentuk. Uji lanjut terhadap daya simpan inokulum yang dihasilkan pada media karier sampah pasar selama 0, 1, 2 dan 3 bulan penyimpanan menunjukkan bahwa jumlah spora dan propagul tidak mengalami perubahan. Dalam 2 bulan penyimpanan kemampuan kolonisasi A. niger pada akar tanaman padi gogo dan jagung tidak mengalami perubahan, penurunan terjadi dalam 3 bulan penyimpanan. Respon tumbuh tanaman terhadap inokulasi A. niger pada umur 6 minggu setelah inokulasi belum tampak nyata. Biji jagung sebagai karier pada panen tertentu menurunkan pertumbuhan tanaman, sedangkan sampah pasar secara umum meningkatkan pertumbuhan. Sampah pasar merupakan media terbaik sebagai karier A. niger. Saran Pada penelitian ini respon tumbuh tanaman akibat inokulasi A. niger belum terlihat jelas karena umur panen yang terlalu singkat yaitu 6 minggu setelah inokulasi, oleh karena itu perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mempelajari peranan A. niger dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan umur panen yang lebih lama dan pemanenan berseri.

54 DAFTAR PUSTAKA Abdelhamed MT, Horiuci T, Oba S Composting of rice straw with oilseed rape cake and poultry manure and its effects on fab bean (Vicia faba L.) growth and soil properties. Biores Technol 93: Agustin N Pemanfaatan tongkol jagung sebagai bahan organik pada sayuran [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Akmal Pemanfaatan wastelage jerami padi sebagai bahan pakan sapi FH jantan [tesis]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Allosopps N Effect of defoliation on the arbuscular mycorrhizas of three perennial pasture and rangeland grasses. Plant and Soil 202: Becard G et al Flavonoid are not necessary plant signal compound in arbuscular mycorrhizal symbioses. Plant Microb Inter 2: Bendavid-Val R, Rabinovitch HD, Katan J, Kapulnik Y Viability of v a mycorrhizal fungi following soil solarization and fungigation. Plant and Soil 195: Bonfantte P, Perotto S Strategy of arbuscular mycorrhizal fungi when infecting host plants. New Phytol 130:3-21. Bonfante P, Fosolo P Anatomy and Morphology of V A Mycorrhizae. Di dalam: V A Mycorrhizae. Powel CL & Bagyaraj DJ, editor. Florida: CRC Press. Burges HD Formulation Microbial Biopesticides. London: Kluwer Ac. Publiser. Choiriyah S Inokulasi mikroba selulotik untuk mempercepat proses pengomposan sampah pasar [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Dalzell HW, Riddlestone AJ, Gray KR, Thurairajan K Soil Management: Compost Production and Use in Tropical and Subtropical Enviroments. Rome: FAO. Ekawati IGA Pemanfaatan bonggol pisang untuk produksi enzim selulase dari Aspergillus niger [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

55 40 Estaun V, Camprubi A, Calvet C Effect of temperature on colonization and development of two isolates of Glomus mossae. Di dalam Ascon-Aguilar C, Barea JM, editor. Proceeding of the Fourth European Symposium on mycorrhizas; European Commission Directorate-General XII, Science, Research and Development, Granada July Frazier WC, Westhoff DC Food Microbiology. New Delhi: Tata Mc Grow Hill. Friese CF, Allen MF The spread of v a mycorrhizal fungal hyphae in the soil: Inoculum types and external hyphal architecture. Mycologia 83: Gaur AC Improving Soil Fertility Through Organic Recycling: A Manual of Rural Composting. FAO/UNDP. Regional Project RAS/75/004. Project Field. Food and Agricuture Organization of The United Nation. Geiser DM et al The current status of species recognition and identification in Aspergillus. Stud Mycol 59(1):1-10. Giovannetti M, Mosse B An evaluation of technique for measuring vesicular-arbuscular mycorrhizal infection in roots. New Phytol 84: Hadiwiyono S Penanganan dan Pemanfaatan Sampah. Jakarta : Panebar Inti Idayu Press. Haraguchi A, Hisaya K, Hesegawa C, Takahashi Y, Iyobe T Decomposition of organic matter in peat soil in minerothropic mire. J of Soil Biol. 38: Hashmi H, Rashid A Isolation of fungi from roots of Parthenium hysterophorus and Desmotacchya bipinata and antibacterial activity of their root extracts. J of Bio Sci 1(5): Hassan HAH Gibberelin and auxin production by plant root-fungi and their biosyntesis under salinity-calcium interaction. Rostlinna Vyroba 48(3): Hulse JH Sorghum and The Millets: Their Composition and Nutritive Value. London: Academic Press Inc. Jumiono A Prospek pendirian industri vermikompos berbahan baku sampah kota (studi kasus di Kota Bogor) [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Khastini RO Isolasi penapisan analisis kolonisasi dan respon tumbuh cendawan mutualistik akar [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

56 41 Koswara Prospek pemanfaatan tongkol jagung sebagai pakan ternak sapi perah [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Mattjik AA, Sumertajaya M Perancangan Percobaan Dengan Aplikasi SAS dan Minitab. Jilid 1. Bogor: IPB Press. Muin A Pertumbuhan anakan ramin (Gonystylus bancanus) (Miq.) (Kurz.) dengan inokulasi cendawan mikoriza arbuskula (CMA) pada berbagai intensitas cahaya dan dosis fosfat alam [disertasi]. Bogor: Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Murtadho DJ, Said EG Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Padat. Jakarta : Penerbit MSP. Obeng LA, Wright FW The Co-Composting Domestic Solid and Human Wastes. Washington: World Bank. Perrone G et al Biodiversity of Aspergillus species in some important agriculture products. Stud Mycol 59(1): Petrini O, Sieber TN, Toti L, Viret O Ecology metabolite production and substrate utilization in endophytic fungi. Natural Toxins 1: Pitt JI. Hocking AD Fungi and Food Spoilage. Sydney: Academic Press. Rivetta C, Miller RM Nitroblue Tetrazolium (NBT)-Succinate Vital Staining of Fungi in Roots. New York: Argonne National Laboratory. Saeed S, Bhatti HN, Bhatti TM Bioleaching studies of rock phosphate using Aspergillus niger. J of Bio Sci 2(2): Sirapa MP Prospek pengembangan sorgum di Indonesia sebagai komoditas alternative untuk pangan, pakan, dan industri. J Litb Pert 22(4). Smith S, Dickson S V A Mycorrhizas: Basic research techniques. Dept of Soil Science. The University of Adelaide. Smith SE, Read JD Mycorrhizal Symbiosis. 2 nd. London: Academic Press. Standbury PF, Whitaker A Principle and Fermentation Technology. New York: Pergusson Press. Suddin S Laju proses dekomposisi sampah kota dengan efektif mikroorganisme untuk menghasilkan pupuk organik berkualitas [disertasi]. Surabaya : Program Pascasarjana Universitas Airlangga.

57 42 Varma A et al Pirimospora indica, a cultivable plant growth promoting root endophyte. Appl Environ Microbiol 65(6): Wennstrom A Endophyte - the misuse of an old term. Oikos 71: Zareen A, Zaki MJ, Khan NJ, Effect of fungal filtrates of Aspergillus species on development of root-knot Nematodes and growth of tomato. J of Bio Sci 4 (8): Zulfitri A Pengaruh cendawan endofit akar dan mikoriza arbuskula (CMA) terhadap pertumbuhan jarak pagar (Jatropha curcas) [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

58 LAMPIRAN

59 44 Lampiran 1 Baglog A. niger pada tongkol jagung (A), gedebog pisang (B), jerami padi (C), sampah pasar (D), batang sorgum (E), biji jagung pecah (F). A B C D E F

60 Lampiran 2 Kondisi tanaman percobaan di rumah kaca Umur tanaman 2 minggu pada umur karier 1 bulan. 45