ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

Transkripsi

1 PENGARUH APLIKASI BIOFERTILIZER TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PRODUKTIVITAS TANAMAN CABAI RAWIT (Capsicum frutescens L.) DAN CABAI KERITING (Capsicum annum L.) untuk memenuhi sebagian syarat mencapai gelar akademik Magister Sains (M.Si) Hikmah Rizka Maslahatin NIM : Program Studi Magister Biologi Departemen Biologi Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya Januari 2016 i

2 Tesis PENGARUH APLIKASI BIOFERTILIZER TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PRODUKTIVITAS TANAMAN CABAI RAWIT (Capsicum frutescens L.) DAN CABAI MERAH BESAR (Capsicum annum L.) yang dipersiapkan dan disusun oleh Hikmah Rizka Maslahatin NIM : telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 25 Januari 2016 Susunan Dewan Penguji Pembimbing Utama Penguji I Prof. Dr. Ir Tini Surtiningsih, DEA. NIP Dr. Ni matuzahroh. NIP Pembimbing Pendamping Penguji II Dr. Y. Sri Wulan Manuhara, M. Si. NIP Drs. Salamun, M. Kes. NIP Penguji III Dr. Sri Puji Astuti W, M.Si. NIP Tesis ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Magister Sains Tanggal 19 Februari 2015 Mengetahui, Ketua Departemen Biologi Ketua Program Studi Magister Biologi Dr. Sucipto Hariyanto, DEA. NIP Dr. Sri Puji Astuti W, M. Si. NIP ii

3 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Surabaya, 11 Januari 2016 Yang Menyatakan Hikmah Rizka Maslahatin, S.Si iii

4 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahuwata ala atas limpahan rahmat dan hidayah-nya serta shalawat serta salam juga senantiasa penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Tesis dengan judul Pengaruh Aplikasi Biofertilizer Terhadap Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dan Tanaman Cabai Keriting (Capsicum annum L.) disusun untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan S2 pada program studi Magister Biologi di Universitas Airlangga Surabaya. Selanjutnya dalam penulisan tesis ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Prof. Dr.Ir Tini Surtiningsih, DEA dan Dr. Y. Sri Wulan Manuhara, M. Si sebagai dosen pembimbing yang memberikan bimbingan dan masukan dalam penulisan tesis. Penulis mengucapkan terimakasih kepada para penguji Dr. Ni matuzahroh, Drs. Salamun, M. Kes, dan Dr. Sri Puji Astuti W, M.Si yang juga telah memberi masukan, serta kepada orang tua dan rekan-rekan yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis juga meminta maaf apabila dalam penyusunan tesis ini terdapat kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang dapat membangun dari semua pihak pembaca. Mudah-mudahan tesis ini bisa bermanfaat tidak hanya bagi penulis, tetapi juga pembaca pada umumnya dan menjadi sumber informasi bagi kita semua. Surabaya, Januari 2016 Penulis, Hikmah Rizka Maslahatin, S. Si iv

5 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... xii ABSTRAK... xiii ABSTRACT... xiv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Tentang Cabai Rawit (C. frutescens L.), Cabai Keriting (C. annum L.) Tinjauan Tentang Biofertilizer Mikroba fiksasi nitrogen Mikroba pelarut fosfat Mikroba dekomposer Tinjauan Tentang Pertumbuhan, Biomassa, dan Kandungan Hara (N, P, dan C) Tanaman Tinjauan Tentang Enzim Tanah Kerangka Konsep Penulisan Hipotesis Penelitian Hipotesis Statistik BAB III METODE PENULISAN Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Penelitian `Bahan penelitian Alat penelitian Rancangan Penelitian Cara Kerja Pembuatan biofertilizer Uji kesuburan tanah (pre penanaman) Penanaman cabai v

6 Perlakuan penelitian Pengujian kimia tanah Pengujian kadar hara tanaman (N, P, dan C) Pengujian aktivitas enzim Variabel Penelitian Definisi Operasional Variabel Pengumpulan Data Analisis Data BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Baku Mutu Formulasi Biofertilizer Pertumbuhan Tanaman Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai Keriting (C. annum L.) saat Panen dengan Pemberian Biofertilizer Produktivitas Tanaman Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai Keriting (C. annum L.) saat Panen dengan Pemberian Biofertilizer Populasi Bakteri Tanah Hasil Pemberian Formulasi Biofertilizer Kadar Hara (N, P, C) Tanaman Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai Keriting (C. annum L.) serta Tanah Setelah Pemberian Formulasi Biofertilizer Aktivitas Enzim Tanah (Nitrogenase, Fosfatase, Selulase) Setelah Pemberian Formulasi Biofertilizer Deskripsi Parameter Populasi Bakteri Tanah, Kadar Hara Tanaman, dan Aktivitas Enzim pada Tanaman Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai Keriting (C. annum L.) BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vi

7 DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman 3.1 Rancangan penulisan Jumlah bakteri dalam biofertilizer Rata-rata tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar cabai rawit (C. frutescens L.) pada umur 12 minggu (panen) 40 Rata-rata tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar cabai keriting (C. annum L.) pada umur 10 minggu (panen) 48 Rata-rata produktivitas tanaman cabai rawit (C. frutescens L.) pada umur 12 minggu (panen) 55 Rata-rata produktivitas tanaman cabai keriting (C. annum L.) pada umur 10 minggu (panen) Hasil perhitungan populasi bakteri tanah sebelum tanam Hasil perhitungan populasi bakteri setelah tanam pada media NA 69 Hasil perhitungan populasi bakteri setelah tanam pada media Nfb 71 Hasil perhitungan populasi bakteri setelah tanam pada media pikovskaya 73 Hasil perhitungan populasi bakteri setelah tanam pada media CMC Kadar hara tanah sebelum tanam Kadar hara tanah setelah panen Kadar N, P, C tanaman Hasil uji MPN sampel tanah setelah panen Aktivitas enzim fosfatase Aktivitas enzim selulase vii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman 1 Bakteri pemfiksasi nitrogen 8 2 Bakteri pelarut fosfat 9 3 Bakteri dekomposer 10 4 Reaksi fiksasi nitrogen 13 5 Reaksi dengan enzim fosfatase 13 6 Pemecahan selulosa dengan enzim selulase 14 7 Skema kerangka konsep penulisan 16 8 Rumus penentuan enzim nitrogenase 29 9 Rumus penentuan enzim fosfatase Rumus penentuan enzim selulase Hasil TPC populasi bakteri didalam biofertilizer Pengaruh pemberian biofertilizer dengan dosis pemupukan yang berbeda terhadap tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar cabai rawit (C. frutescens, L.) pada saat panen Pengaruh pemberian biofertilizer dengan dosis pemupukan yang berbeda terhadap tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar cabai rawit (C. frutescens, L.) pada saat panen Mekanisme mineralisasi nitrogen Pengaruh pemberian biofertilizer dengan dosis pemupukan yang berbeda terhadap tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar cabai keriting (C. annum, L.) pada saat panen Reaksi dekomposisi karbon Pengaruh pemberian biofertilizer dengan dosis pemupukan yang berbeda terhadap jumlah buah dan viii

9 berat buah cabai rawit (Capsicum frutescens, L.) pada saat panen Reaksi perombakan oleh bakteri dekomposer Pengaruh pemberian biofertilizer dengan dosis pemupukan yang berbeda terhadap jumlah buah dan berat buah cabai keriting (C. annum, L.) pada saat panen Mekanisme pelarutan fosfat Hasil TPC populasi bakteri pada tanah sebelum tanam Hasil TPC populasi bakteri pada tanah sebelum tanam dan setelah panen di media NA Hasil TPC populasi bakteri pada tanah sebelum tanam dan setelah panen di media Nfb Hasil TPC populasi bakteri pada tanah sebelum tanam dan setelah panen di media Pikovskaya Hasil TPC populasi bakteri pada tanah sebelum tanam dan setelah panen di media CMC Mekanisme plant growth promotion oleh bakteri pelarut fosfat Reaksi fiksasi nitrogen Reaksi pelarutan fosfat Reaksi dekomposisi karbon Akar tanaman menyerap mineral Hasil kromatografi gas perlakuan kontrol negatif cabai rawit (C. ftutescens L.) Hasil kromatografi gas perlakuan kontrol positif (NPK) cabai rawit (C. ftutescens L.) Hasil kromatografi gas perlakuan biofertilizer dosis 5 ml/tanaman cabai rawit (C. ftutescens L.) Hasil kromatografi gas perlakuan biofertilizer dosis 15 ml/tanaman cabai rawit (C. ftutescens L.) 97 ix

10 34 Hasil kromatografi gas perlakuan biofertilizer dosis 25 ml/tanaman cabai rawit (C. ftutescens L.) Hasil kromatografi gas kontrol negatif cabai keriting (C. annum L.) Hasil kromatografi gas kontrol positif cabai keriting (C. annum L.) Hasil kromatografi gas biofertilizer dosis 5 ml/tanaman cabai keriting (C. annum L.) Hasil kromatografi gas biofertilizer dosis 15 ml/tanaman cabai keriting (C. annum L.) Hasil kromatografi gas biofertilizer dosis 25 ml/tanaman cabai keriting (C. annum L.) Reduksi asetilen menjadi etilen oleh nitrogenase Mineralisasi melalui enzim fosfatase Mekanisme pemecahan selulosa menjadi glukosa Grafik populasi bakteri penyedia N, hara N tanaman, dan aktivitas nitrogenase (kualitatif) pada tanaman cabai rawit (C. frutescens L.) Grafik populasi bakteri penyedia N, hara N tanaman, dan aktivitas nitrogenase (kualitatif) pada tanaman cabai keriting (C. annum L.) Grafik populasi bakteri pelarut P, hara P tanaman, dan aktivitas fosfatase pada tanaman cabai rawit (C. frutescens L.) Grafik populasi bakteri pelarut P, hara P tanaman, dan aktivitas fosfatase pada tanaman cabai keriting (C. annum L.) Grafik populasi bakteri dekomposer C, hara C tanaman, dan aktivitas selulase pada tanaman cabai rawit (C. frutescens L.) 118 x

11 48 Grafik populasi dekomposer C, hara C tanaman, dan aktivitas selulase pada tanaman cabai keriting (C. annum L.) 119 xi

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Halaman Hasil Uji Statistik Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai Keriting (C. annum L.) L-1 2 Bahan Penelitian L-2 3 Alat Penelitian L-3 4 Tahap Persiapan Awal Lahan Tanah L-4 5 Tahapan Penanaman cabai rawit L-5 6 Tahapan Pembuatan biofertilizer L-6 7 Tahapan Uji enzim selulase L-7 8 Tahapan Uji enzim fosfatase L-8 9 Tahapan Uji enzim nitrogenase L-9 10 Tahapan Persiapan sampel daun L Hasil MPN Tanah L Hasil TPC Tanah Setelah Panen L Keadaan Tanaman Cabai Saat panen L Kriteria Penilaian Sifat Kimia Tanah L Perhitungan Aktivitas Fosfatase L Perhitungan Aktivitas Selulase L Perhitungan Kadar N Daun L Perhitungan Kadar P Daun L Perhitungan Uji Efektifitas Biofertilizer (RAE) L-19 xii

13 Hikmah Rizka Maslahatin. 2015, Pengaruh Aplikasi Biofertilizer Terhadap Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai Keriting (C. annum L.) Tesis ini dibawah bimbingan : Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA dan Dr. Y. Sri Wulan Manuhara M.Si, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK Formulasi biofertilizer diketahui memiliki fungsi menyediakan hara di tanah untuk tanaman. Formulasi biofertilizer terdiri dari Azotobacter sp., Azospirillum sp. sebagai bakteri pemfiksasi N, Bacillus megaterium, Pseudomonas fluorescens sebagai bakteri pelarut fosfat, dan Cellulomonas cellulans sebagai bakteri dekomposer telah diteliti. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh aplikasi dosis biofertilzer yang berbeda terhadap pertumbuhan dan produktivitas cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.), populasi bakteri tanah, kadar hara tanaman, dan aktivitas enzim. Parameter pertumbuhan yang diukur adalah tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panajng akar. Parameter produktivitas yang diukur adalah jumlah buah dan berat buah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental. Variabel bebas pada penelitian ini adalah pemberian dosis biofertilizer sebanyak 0, 5, 15, dan 25 ml/tanaman dan perlakuan kontrol positif NPK 5 gram masing-masing pada cabai rawit dan cabai keriting. Total perlakuan dalam penelitian ini adalah 10 perlakuan yaitu P1 adalah kontrol negatif, P2 kontrol positif, P3 biofertilizer 5 ml/tanaman, P4 biofertilizer 15 ml/tanaman, P5 biofertilizer 25 ml/tanaman, dengan kode C1 adalah cabai rawit dan C2 untuk cabai keriting. Setiap perlakuan dalam penelitian ini terdiri dari 3 ulangan dan setiap ulangan terdiri dari 3 tanaman. Hasil penelitian pertumbuhan dan produktivitas diuji dengan one way ANOVA dilanjutkan dengan uji Duncan. Hasil penelitian ini diketahui bahwa aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman cabai rawit dan cabai keriting. Hasil pertumbuhan terbaik pada cabai rawit (C. frutescens L.) ditunjukan dengan perlakuan pemberian biofertilizer dosis 25 ml/tanaman untuk parameter tinggi tanaman, dosis 15 ml/tanaman untuk parameter biomassa tanaman, dan 5 ml/tanaman untuk parameter panjang akar. Hasil pertumbuhan terbaik pada cabai keriting (C. annum L.) ditunjukan perlakuan pemberian biofertilizer dosis 5 ml/tanaman untuk parameter tinggi tanaman, dosis 25 ml/tanaman untuk parameter biomasa tanaman, dan dosis 15 ml/tanaman untuk parameter panjang akar tanaman. Hasil produktivitas terbaik pada cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) ditunjukan pada perlakuan pemberian biofertilizer dosis 5 ml/tanaman. Kata kunci: Biofertilizer, cabai rawit (C. frutescens, L.), cabai keriting (C. annum L.), dosis, pertumbuhan, produktivitas. xiii

14 Hikmah Rizka Maslahatin. 2015, The Effect of Applying Biofertilizer for The Growth and Productivity of Cayenne Pepper (C. frutescens L.) and Curly Chili (C. annum L.) This Magister degree thesis under the guidance : Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA and Dr. Y. Sri Wulan Manuhara M.Si, Department of Biology, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya. ABSTRACT The formulation of biofertilizer is known for having a function that can provide plant nutrient in the soil. The formulation of biofertilizer consist of Azotobacter sp., Azospirillum sp as N fixation bacteria, Bacillus megaterium, Pseudomonas fluorescens as phosphate solubility bacteria, and Cellulomonas cellulans as decomposer bacteria that has been observed. This study aims to determine the effect of different dose of biofertilizer on growth and productivity cayenne pepper (C. frutescens L.) and curly chili (C. annum L.), the population of soil bacteria, the concentration of soil nutrients and enzyme activity. For growth the parameters that measured was plant height, biomass of the plant, and the length of root. Meanwhile, for the productivity the parameters were fruit weight and the number of fruits. This research uses experimental methods. The independent variable in this study is the biofertilizer for the plant with doses of 0, 5, 15, and 25 ml/plant and the positive control is treatment of NPK 5 grams each for cayenne pepper and curly chili. The total treatment in this study were 10 treatments. Those are P1 is a negative control, P2 is positive control, P3 is biofertilizer 5 ml/plant, P4 is biofertilizer 15 ml/plant, P5 is biofertilizer 25 ml/plant with C1 for cayenne pepper and C2 for curly chili. Each treatment in this study consisted of three replications and each replication consisted of three plants. The results of the study of growth and productivity were tested by one-way of ANOVA and followed by Duncan's test. The results of this research indicate that the different dose of different biofertilizer give an effect on the growth and productivity of cayenne pepper plant and curly chili. The result for the best growth of cayenne pepper (C. frutescens L.) is in the treatment of using biofertilizer 25 ml/plant for plant height parameter, 15 ml/plant for plant biomass, and 5 ml/pant for root length. The result for the best growth of curly chili (C. annum L.) is in the treatment of using biofertilizer 5mL/plant for plant height, 25 ml/plant for plant biomass, and 15 ml/plant for root length. The best productivity for cayenne pepper(c. frutescens L.) and curly chili (C. annum L.) is in the treatment of using biofertilizer 5 ml/plant. Keywords : Biofertilizer, cayenne pepper (C. frutescens, L.), curly chili (C. annum L.), dosage, growth, productivity. xiv

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Biofertilizer merupakan kelompok fungsional mikroba tanah yang dapat berfungsi sebagai penyedia hara dalam tanah (Simanungkalit et al., 2006). Biofertilizer terdiri dari formulasi berbagai jenis mikroba, salah satunya adalah bakteri yang memiliki fungsi sebagai agen biokontrol serta merangsang pertumbuhan dan produksi tumbuhan, sehingga dikatakan sebagai plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Bakteri hasil formulasi tersebut akan berkoloni di daerah rizosfer dan akan membentuk interaksi positif dengan meningkatkan pertumbuhan melalui penyediaan nutrisi dan hormon pertumbuhan tanaman. Selain itu, dapat bersifat antagonistik terhadap bakteri dan fungi patogen. Bakteri dalam biofertilizer memiliki kemampuan untuk menyediakan dan memfasilitasi absorbsi berbagai jenis nutrien seperti nitrogen dan fosfat yang secara bersama juga dilakukan sintesis fitohormon (Kesaulya et al., 2015). Bakteri dalam biofertilizer memiliki peranan penting dalam simbiosis dengan tanaman. Mekanisme tersebut terjadi secara aktif, yaitu bakteri menyediakan unsur hara makro tumbuhan melalui penyediaan hasil fiksasi N, produksi hormon, dan meningkatkan daya serap tanaman (Abbas et al., 2014). Secara umum penggunaan biofertilizer memiliki manfaat yang sangat penting bagi tanaman maupun media tanam yaitu sebagai penyedia hara, meningkatkan ketersediaan hara, pengontrol organisme pengganggu tanaman, pengurai bahan organik dan pembentuk humus, serta perombak persenyawaan kimia (Gunalan, 1996). 1

16 Para petani banyak membudidayakan buah cabai karena komoditas cabai merupakan primadona di kalangan masyarakat, terutama bagi para pecinta pedas. Kelompok cabai (Capsicum) adalah salah satu komoditas unggulan hortikultura di Indonesia yang sangat berpotensi untuk dikembangkan (Chandra, 2014). Pemilihan kedua jenis cabai dalam penelitian ini yaitu, cabai rawit (Capsicum frutescens L.) dan cabai keriting (Capsicum annum L.), didasarkan pada data yang menyatakan bahwa keduanya menempati urutan teratas dari jenis tanaman cabai yang dibudidayakan petani, karena paling banyak dikonsumsi oleh masyarakat (Alpian, 2013). Kebutuhan cabai meningkat terus - menerus di setiap tahun sejalan dengan meningkatnya jumlah penduduk dan berkembangnya industri yang membutuhkan bahan baku cabai. Produksi cabai di Indonesia belum dapat memenuhi kebutuhan cabai nasional sehingga pemerintah harus mengimpor cabai yang mencapai lebih dari ton per tahun. Rata-rata produksi cabai nasional baru mencapai 4,35 ton/ha, sementara potensi produksi cabai dapat mencapai lebih 10 ton/ha (Chandra, 2014). Seiring dengan kebutuhan masyarakat yang terus meningkat dengan tidak diimbangi oleh ketersediaan komoditas cabai, maka berakibat pada harga produk cabai yang meningkat. Selain itu, harga yang meningkat juga disebabkan oleh lahan pertanian yang semakin menyempit dan petani cenderung menanam tanaman lain seperti padi, jagung, dan kacang-kacangan sehingga produktivitas cabai menurun sedangkan permintaan terus meningkat dan kenaikan harga terus terjadi. Cara yang ditempuh oleh para petani untuk mengatasi kendala tersebut adalah dengan melakukan pemupukan menggunakan pupuk kimia. Namun, keberadaan pupuk kimia sering mengalami kelangkaan sehingga mengakibatkan harga yang melonjak tinggi. Dilihat dari kondisi tanah, penggunaan pupuk kimia berdampak pada pencemaran tanah, menurunkan ph tanah, cepat terserapnya zat hara dan dapat 2

17 membuat tanah miskin akan unsur hara khususnya unsur hara mikro yang penting untuk meningkatkan hasil dan daya tahan tanaman terhadap serangan hama dan penyakit (Syaifudin et al., 2010). Mineral berlebih yang diperoleh dari pupuk kimia dan tidak diserap oleh tumbuhan adalah pemborosan karena kemungkinan tercuci secara cepat dari tanah oleh air hujan dan irigasi, aliran mineral tersebut memasuki air tanah dan akhirnya juga mencemari air sungai dan danau (Campbell et al., 2003). Pupuk kimia menyebabkan pencemaran tanah yaitu berubahnya kondisi fisik, kimiawi, dan biologi tanah, kondisi ini tidak sesuai untuk pertumbuhan tanaman dan beberapa mikroba tanah, sehingga dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan berkurangnya produktivitas tanaman (Cahyono, 2008). Parameter kesuburan mengindikasikan sifat kimia tanah mempunyai ph 4,0-6,0 namun yang terbaik adalah 5-5,5. Kandungan unsur hara tinggi, rasio C/N mendekati 10 dengan C: 1% dan N: 0,1% (Nugraha, 2013). Beberapa sifat fisik tanah yang seringkali dikaitkan dengan kesuburan adalah struktur, kemantapan agregat, daya pegang (retensi) air, drainase, aerasi, dan lain-lain. Sifat-sifat ini bertanggung jawab terhadap penyediaan udara dan air bagi pertumbuhan tanaman. Kecukupan unsur hara berkaitan dengan sifat kimia tanah, karena unsur hara yang dibutuhkan tanaman berupa unsur-unsur kimia. Interaksi antara sifat fisik dan kimia dikenal sebagai sifat fisikokimia, meliputi: reaksi tanah (ph), potensial reduksi-oksidasi (Eh), kapasitas tukar kation (KTK), dan persentase kejenuhan basa (KB), yang seringkali dijadikan sebagai parameter kemampuan tanah dalam menyediakan medium dan unsur hara. Selanjutnya, sifat biologi tanah bertanggung jawab terhadap kehidupan mikroorganisme maupun makro tanah. Keberadaan mikro dan makroorganisme ini sangat penting dalam proses perombakan (dekomposisi dan mineralisasi) bahan organik, perubahan (transformasi) 3

18 senyawa-senyawa inorganik, berkaitan dengan siklus perharaan dan ketersediaan unsur hara (Syekhfani, 2013). Proses perombakan atau mineralisasi bahan organic menjadi unsure hara yang tersedia tersebut dilakukan dengan reaksi biokimia. Reaksi biokimia tersebut merupakan reaksi hidrolisis yang mengubah senyawa kompleks menjadi senyawa yang sederhana untuk diserap oleh tanaman dalam bentuk ion. Dalam reaksi hidrolisis tersebut terdapat mekanisme produksi enzim oleh mikroorganisme sebagai katalisator reaksi. Oleh karena itu, perlu dilakukan juga penelitian mengenai aktivitas enzim tanah untuk mengetahui keberlangsungan reaksi biokimia yang terjadi di tanah oleh mikroorganisme. Berdasarkan parameter kesuburan tanah secara biologis maupun kimia, penggunaan formulasi biofertilizer merupakan solusi yang tepat dalam mengatasi permasalahan penggunaan pupuk kimia tersebut. Formulasi biofertilizer yang digunakan yaitu gabungan bakteri Azotobacter sp. dan Azospirillum sp. sebagai bakteri pemfiksasi nitrogen, Bacillus megaterium dan Pseudomonas fluorescens sebagai bakteri pelarut fosfat, dan Cellullomonas cellulans sebagai bakteri dekomposer. Penggunaan formulasi tersebut berdasarkan penelitian peneliti sebelumnya mengenai penentuan dosis optimal biofertilizer terhadap pertumbuhan dan produktivitas cabai rawit (C. frutescens, L.), yang memberi hasil dosis optimal yaitu penggunaan 5 ml dan 15 ml biofertilizer dengan frekuensi pemupukan tiga kali. Namun, penelitian belum dilakukan terhadap penggunaan dosis yang tepat untuk jenis tanaman cabai keriting. Hal ini didukung juga oleh penelitian sebelumnya yaitu pada Pesakovic et al. (2013) mengenai efektivitas biofertilizer terhadap produktivitas, karakteristik kualitas strawberry (Fragaria ananassa Duch.) dan jumlah mikroorganisme tanah, yang menggunakan formulasi bakteri penambat nitrogen dan pelarut fosfat, memberi hasil 4

19 yang meningkat terhadap ketiga variabel tersebut. Berdasarkan latar belakang tersebut maka perlu dilakukan penelitian mengenai mekanisme biofertilizer terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman cabai rawit (C. frutescens, L.) dan cabai merah (C. annum L.). 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Apakah aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap pertumbuhan (tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.)? 2. Apakah aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap produktivitas (jumlah buah dan berat buah) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.)? 3. Apakah aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap kandungan zat hara (N, P, dan C) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.)? 4. Apakah aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap populasi bakteri tanah? 5. Apakah aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap aktivitas enzim tanah (Nitogenase, Fosfatase, dan Selulase)? 5

20 1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap pertumbuhan (tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 2. Mengetahui pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap produktivitas (jumlah buah dan berat buah) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 3. Mengetahui pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap kandungan zat hara (N, P, dan C) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 4. Mengetahui pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap populasi bakteri tanah 5. Mengetahui pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap terhadap aktivitas enzim tanah (Nitogenase, Fosfatase, dan Selulase) 1.4 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah kepada para petani khususnya dan para pengambil kebijakan umumnya, mengenai aplikasi dosis optimal biofertilizer, untuk meningkatkan kuantitas, kualitas, dan stabilitas pertumbuhan, produktivitas cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.), daya serap tanaman melalui kandungan hara tanaman, populasi bakteri tanah serta aktivitas enzim. Selain itu, penelitian ini juga memberi referensi mengenai aplikasi pertanian organik (organic farming) tanpa penggunaan pupuk kimia untuk menunjang kualitas produk pertanian dan kesehatan manusia. 6

21 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Tentang Cabai Rawit (C. frutescens L.) dan Cabai keriting (C. annum L.) Cabai rawit merupakan tanaman perdu yang tingginya sekitar cm. Cabai rawit memiliki batang utama yang tumbuh tegak dan kuat. Percabangan terbentuk setelah batang tanaman mencapai ketinggian berkisar antara cm (Cahyono, 2003). Daun cabai rawit merupakan daun tunggal yang bertangkai. Helaian daun bulat telur memanjang atau bulat telur bentuk lanset, dengan pangkal runcing, dan ujung yang menyempit (Tjandra, 2011). Bunga cabai rawit terletak di ujung atau nampak di ketiak dengan tangkai tegak (Steenis et al., 2002). Cabai keriting (C. annum L.) merupakan tanaman perdu yang tingginya mencapai 1,5-2 m dan lebar tajuk tanaman dapat mencapai 1,2 m. Daun cabai keriting berwarna hijau cerah dan berbentuk bulat telur, lonjong dan oval dengan ujung runcing (Cahyono, 2008). Bunga berbentuk terompet atau campanulate, buah berbentuk bulat sampai bulat panjang, mempunyai 2-3 ruang yang berbiji banyak berbentuk bulat pipih seperti ginjal dan berwarna kuning kecoklatan (Cahyono, 2008). 2.2 Tinjauan Tentang Biofertilizer Biofertilizer merupakan kelompok fungsional mikroba tanah yang dapat berfungsi sebagai penyedia hara dalam tanah (Simanungkalit et al., 2006). Secara umum penggunaan biofertilizer memiliki manfaat yang sangat penting bagi tanaman maupun media tanam, yaitu sebagai penyedia hara, meningkatkan ketersediaan hara, pengontrol organisme pengganggu tanaman, pengurai bahan organik dan pembentuk humus, serta 7

22 perombak persenyawaan kimia (Gunalan, 1996). Berikut kelompok mikroba yang tergabung dalam formulasi biofertilizer dalam penelitian ini Mikroba fiksasi nitrogen Unsur N merupakan nutrien yang terbatas untuk pertumbuhan tanaman, karena unsur N di atmosfer tidak dapat diambil untuk dipergunakan tanaman (Rai, 2006). Berikut jenis mikroba fiksasi nitrogen yang digunakan: Gambar 1 Bakteri pemfiksasi nitrogen a) Azotobacter sp. dan b) Azospirillum sp. (Garrity et al., 2004) Azotobacter sp. (Gambar 1a) merupakan salah satu rizobakteri yang dikenal sebagai PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), yaitu bakteri yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman karena mampu memfiksasi nitrogen dan memproduksi fitohormon, antara lain auksin (IAA), sitokinin, dan giberelin (GA) (Rai, 2006). Azospirillum sp. (Gambar 1b) selain mampu menambat nitrogen dan menghasilkan hormon pertumbuhan, juga mampu merombak bahan organik di dalam tanah. Bahan organik yang dimaksud adalah bahan organik yang berasal dari kelompok karbohidrat, seperti selulosa, amilosa, dan bahan organik yang mengandung sejumlah lemak dan protein (Rai, 2006). 8

23 2.2.2 Mikroba pelarut fosfat Pelarutan fosfat oleh perakaran tanaman dan mikroba tergantung pada ph tanah. Pada tanah basa atau netral yang memiliki kandungan kalsium yang tinggi, terjadi pengendapan kalsium fosfat. Mikroba dan perakaran tanaman mampu melarutkan fosfat, dan mengubahnya sehingga dengan mudah dapat diserap bagi tanaman. Sebaliknya, tanah yang asam umumnya miskin akan ion kalsium, sehingga fosfat diendapkan dalam bentuk senyawa besi atau aluminium yang tidak mudah dilarutkan oleh perakaran tanaman atau oleh mikroba tanah (Rao, 1994). Berikut jenis mikroba pelarut fosfat yang digunakan. Gambar 2 Bakteri pelarut fosfat a) Bacillus megaterium dan b) Pseudomonas fluorescens (Garrity et al., 2004) Bacillus megaterium (Gambar 2a) termasuk bakteri Gram positif, berbentuk batang, memproduksi endospora, aerobik, akan tetapi dapat tumbuh pada kondisi anaerob dalam keadaan tertentu dan ditemukan di tanah. Bacillus megaterium merupakan bakteri sporofit yang mendaur ulang bahan organik yang ada di tanah dan dapat melarutkan fosfat (Rai, 2006). Pseudomonas fluorescens (Gambar 2b) merupakan bakteri aerobik Gram negatif berbentuk batang dengan jumlah di dalam tanah berkisar 3-15 % dari populasi bakteri, dapat menghasilkan pigmen bercahaya, pergerakannya dibantu oleh flagela polar, kebanyakan spesiesnya dapat tumbuh pada kondisi asam (ph 4,5). Peran bakteri 9

24 ini sebagai salah satu bakteri pelarut fosfat yang populasinya banyak ditemukan di rizosfer (Handayanto dan Hairiah, 2009) Mikroba dekomposer Mikroba selulolitik merupakan mikroba yang menghasilkan enzim selulase yang akan mempercepat berlangsungnya proses pembusukan bahan organik (Rai, 2006). Jenis mikroba dekomposer yang digunakan dalam penelitian ini adalah Cellullomonas cellulans. Bakteri ini terdapat pada kultur yang masih muda berbentuk batang, tidak teratur, dan ramping, beberapa batang membentuk hurtuf V, dapat membentuk rantai namun tidak membentuk misellium (Holt, et al., 2000). Berikut jenis mikroba dekomposer yang digunakan. Gambar 3 Bakteri dekomposer Cellullomonas cellulans (Garrity et al., 2004) Cellullomonas cellulans (Gambar 3) merupakan bakteri Gram positif yang mudah mengalami dekolorisasi, bersifat motil dengan satu atau beberapa flagel, tidak membentuk spora, serta fakultatif anaerob (Holt et al., 2000). 2.3 Tinjauan Tentang Pertumbuhan, Biomassa, Produktivitas, dan Kandungan Hara (N, P, dan C) Tanaman Pertumbuhan secara umum diartikan sebagai pertambahan ukuran, karena organisme multisel tumbuh dari zigot. Pertumbuhan tidak hanya dalam volume, tetapi juga dalam bobot, jumlah sel, banyaknya protoplas, dan tingkat kerumitan (Salisbury 10

25 dan Ross, 1995). Pada masa fase vegetatif, energi pertumbuhan hanya digunakan untuk perkembangan batang, daun, dan perakaran. Batang yang besar dan kokoh, daun yang tebal, lebar, dan hijau serta perakaran yang luas selama masa pertumbuhan fase vegetatif sangat menentukan jumlah dan bobot buah yang akan dihasilkan kelak. Pada fase generatif, energi pertumbuhan mulai terbagi untuk perkembangan buah, selain untuk perkembangan batang, serta untuk percabangan produktif, daun, dan perakaran (Wahyudi, 2011). Parameter pertumbuhan dalam penelitian ini akan diukur aspek pertambahan tinggi tanaman dan jumlah percabangan yang terbentuk. Menurut Mitchael (1994) biomassa didefinisikan sebagai jumlah total bahan hidup pada suatu waktu tertentu suatu luas tertentu. Biomassa dapat dinyatakan sebagai biomassa volume, biomassa berat kering dan organo bimassa. Menurut sitompul dan guritno (1995) pengukuran biomassa total tanaman merupakan parameter yang baik yang dapat digunakan sebagai indikator pertumbuhan tanaman. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa taksiran biomassa tanaman relatif mudah diukur dan merupakan integrasi dari hampir semua peristiwa yang dialami tanaman sebelumnya. Selain itu, juga dilihat dari pengukuran berat buah hasil panen. Produktivitas tanaman diartikan sebagai kemampuan suatu tanaman untuk menghasilkan suatu produk atau hasil yang bisa dilihat dari pengukuran berat buah hasil panen. Dalam produksi tanaman budidaya modern, produksi tanaman ditujukan untuk memaksimalkan laju pertumbuhan melalui manipulasi genetik dan lingkungan sehingga mendapatkan hasil panen yang maksimal. Dengan kata lain produksi suatu tanaman bisa diartikan sebagai sebuah hasil akhir dari suatu tanaman yang diperoleh setelah proses pertumbuhan selesai (Gardner dkk., 1991). Dalam jaringan tumbuhan, N merupakan komponen penyusun dari banyak senyawa esensial seperti protein, asam amino, amida, asam nukleat, nukleotida, 11

26 koenzim dan banyak senyawa penting untuk metabolisme (Salissbury & Ross, 1995). Tanaman menyerap unsur nitrogen dalam bentuk NO3- dan NH4+, sedangkan fosfat dengan ion H2PO4-. Menurut Barker et al (2008) secara umum pergerakan hara ke akar tanaman adalah melalui difusi ion dalam larutan tanah dan gerakan ion bersama gerakan massa dari air dalam tanah. Oleh karena itu, untuk mengetahui serapan hara tanaman dari tanah atas bantuan formulasi bakteri, maka akan diukur kandungan N, P, dan C tanaman. 2.4 Tinjauan Tentang Enzim Mikroorganisme Tanah Reaksi biokimia dalam tanah merupakan reaksi yang dikatalis oleh berbagai macam enzim. Enzim tersebut dapat bersifat intraselular di dalam sel hidup atau organisme mati dan ada pula yang bersifat ekstraselular. Enzim tersebut dapat bergerak menjauhi sumber atau bahkan dalam bahan cair, serta dapat terikat pada koloid tanah (Anas, 1989). Unsur-unsur utama yang dibutuhkan tanah yaitu N, P, dan K dihasilkan dari katalisasi enzim di dalam substrat tanah dengan bantuan enzim nitrogenase, fosfatase, dan selulase. Enzim nitrogenase berperan dalam proses katalisis penambatan N2. Proses tersebut memerlukan sumber elektron dan proton yang bersumber dari karbohidrat dan molekul ATP. Reaksi tersebut juga diperlukan peran kompleks enzim yang disebut nitrogenase, yang mengkatalisis reduksi beberapa substrat lain seperti asetilen (Salisbury dan Ross, 1995). Oleh karena itu dasar perhitungan aktivitas Nitrogenase dihitung berdasarkan reduksi gas etilen. Berikut adalah reaksi fiksasi N yang dilalukan dengan enzim Nitrogenase: 12

27 Nitrogenase Gambar 4 Reaksi Fiksasi Nitrogen (Rusmana, 1994) Hasil penelitian Goenadi et al (1999) menjelaskan bahwa MPF (Mikroba Pelarut Fosfat) mampu memineralisasi fosfat organik menjadi fosfat anorganik melalui aktivitas fosfatase. Mikroba MPF mampu memperbaiki status nutrisi tanaman terutama P dan meningkatkan resistensi tanaman terhadap kekeringan (Fitriatin, 2008). Enzim fosfatase terlibat dalam proses transformasi unsur hara fosfor (P) di dalam tanah. Fosfatase termasuk ke dalam kelompok enzim hidrolase. Berikut adalah gambar reaksi yang dilakukan oleh enzim fosfatase: Gambar 5 Reaksi dengan Enzim Fosfatase (Fitriatin, 2008) Enzim selulase adalah enzim ekstraseluler yang dihasilkan oleh bakteri selulolitik jika di dalam media hidupnya terdapat selulosa sebagai sumber karbon dan energi (Wahyuningtyas, 2013). Selulase merupakan nama umum atau trivial bagi enzim,sedang nama sistematiknya adalah β-1,4 glukan-4-glkanohidrolase (E.C ). Istilah selulase mula- mula digunakan khusus untuk enzim yang dapat memecah selulosa kapas saja. Kini digunakan dalam arti yang lebih luas yaitu asal dapat memecahkan ikatan glukosidik β-1,4 (Munifah, et al., 2014). Selanjutnya Kulp (1984) menambahkan bahwa enzim selulase adalah enzim yang dapat menghidrolisis selulosa dengan memutus ikatan glikosidik β- 13

28 1,4 dalam selulosa, selodektrin, selobiosa, dan turunan selulosa lainnya menjadi gula sederhana atau glukosa. Berikut adalah mekanisme sederhana pemecahan selulosa menjadi glukosa oleh β-glukosidase yang merupakan kelompok dari enzim selulase. Gambar 6 Pemecahan selulosa dengan enzim selulase (Munifah et al., 2014). 2.5 Kerangka Konsep Penelitian Formulasi biofertilizer (pupuk hayati) yang merupakan kombinasi dari berbagai macam mikroba potensial untuk mendukung kesuburan tanah terdiri dari 3 komponen utama. Komponen pertama yaitu bakteri penyedia hara N melalui fungsi bakteri pemfiksasi nitrogen yang dilakukan oleh Azotobacter sp. dan Azospirillum sp. Komponen kedua yaitu bakteri penyedia hara P melalui mekanisme pelarutan fosfat yang dilakukan oleh B. megaterium dan P. fluorescens. Komponen ketiga yaitu bakteri pendekomposisi hara C yang diperoleh melalui hidrolisis selulosa menjadi glukosa yang dilakukan oleh bakteri Cellulomonas cellulans. Komponen formulasi tersebut mampu menyediakan hara dalam bentuk sederhana sehingga mudah diserap oleh tanaman, sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan dan produktivitas tanaman. Pengaruh biofertilizer terhadap pertumbuhan dan produktivitas akan diuji pada dua spesies yaitu cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.). Pertumbuhan dan produktivitas tanaman cabai dapat terjadi bila kadar hara ditanah cukup dan dapat diserap oleh tanaman. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan analisis mengenai kadar hara tanah (N, P, dan C) sebelum dan setelah panen, dan populasi bakteri tanah yang dapat menyediakan kadar hara di tanah tersebut melalui 14

29 penghitungan TPC secara kuantitatif. Oleh karena itu, analisis mengenai aktivitas enzim tanah dilakukan dalam penelitian ini untuk melihat mekanisme bakteri dalam menyediakan hara dalam tanah. Variabel selanjutnya adalah analisis kadar hara tanaman (N, P, dan C) untuk melacak daya serap tanaman terhadap hara N, P, dan C, sehingga dapat digunakan untuk pertumbuhan dan produktivitas. Berikut adalah skema kerangka konsep penelitian. 15

30 Biofertilizer (Pupuk hayati) Penyedia hara N (Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.) Penyedia hara P (B. megaterium dan P. fluorescens) Dekomposisi bahan C (Cellulomonas cellulans) Diserap dari tanah oleh tanaman cabai rawit dan cabai merah besar 2 Komoditas utama sayuran Mempengaruhi: - Pertumbuhan tanaman - Produktivitas tanaman Hara di tanaman Hara di tanah Dikatalisis oleh enzim: Dilacak melalui: Nitrogenase Kadar N daun Fosfatase Kadar P daun Selulase Kadar C daun Dilakukan oleh populasi mikroba formulasi Dilakukan TPC mikroba pemfiksasi N, pelarut P, dan dekomposisi C Gambar 7 Skema kerangka konsep penelitian 16

31 2.6 Hipotesis Penelitian Berikut adalah hipotesis penelitian pengaruh aplikasi biofertilizer terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) : 1. Aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap pertumbuhan (tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 2. Aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap produktivitas (jumlah buah dan berat buah) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 3. Aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap kandungan zat hara (N, P, dan C) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting(c. annum L.) 4. Aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap populasi bakteri tanah 5. Aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda berpengaruh terhadap terhadap aktivitas enzim tanah (Nitogenase, Fosfatase, dan Selulase) 2.7 Hipotesis Statistik H01: Tidak ada pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap pertumbuhan (tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) Ha1: Ada pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap pertumbuhan (tinggi tanaman, biomassa tanaman, dan panjang akar) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 17

32 H02: Tidak ada pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap produktivitas (jumlah buah dan berat buah) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) Ha2: Ada pengaruh aplikasi dosis biofertilizer yang berbeda terhadap produktivitas (jumlah buah dan berat buah) cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) 18

33 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di area persawahan Kabupaten Kediri, Jawa Timur, sebagai tempat budidaya cabai rawit dan Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, Surabaya, sebagai tempat pembuatan biofertilizer. Uji kadar hara dilakukan di laboratorium teknik lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Uji sifat kimia tanah dilakukan di laboratorium kimia tanah Universitas Brawijaya. Penelitian ini dilaksanakan selama lima bulan, mulai Agustus 2015 sampai dengan bulan Desember Bahan dan Alat Penelitian Bahan penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Benih cabai Benih cabai rawit dan cabai merah diperoleh dari biji yang sudah ditanam di polybag dengan usia siap tanam 25 hari dan tinggi 10 cm. Benih merupakan hasil pembenihan dari BISI International Tbk. 2. Biofertilizer Bahan yang digunakan untuk membuat biofertilizer adalah lima mikroba koleksi Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya. Komposisi mikroba yang digunakan adalah Azotobacter sp., Azospirillum sp., Bacillus megaterium, Pseudomonas fluorescens, dan Cellulomonas cellulans. Identifikasi mikroba dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi 19

34 FST Universitas Airlangga Surabaya. Media pertumbuhan yang digunakan adalah NB (Nutrient Broth), NA (Nutrient Agar), aquades, glukosa, molase, larutan garam fisiologis. Media yang digunakan untuk menghitung jumlah mikroba secara spesifik adalah Nfb (Nitrogen free bromothymol blue), media Pikovskaya untuk bakteri pelarut fosfat dengan substrat uji aktivitas enzim fosfatase adalah larutan PNPP, media CMCA (Carboxy Methyl Cellulose Agar) untuk bakteri selulolitik sekaligus substrat uji aktivitas enzim selulase. 3. Bahan kimia Bahan kimia yang digunakan adalah alkohol 70% dan spirtus yang digunakan untuk sterilisasi alat dan lingkungan kerja. 4. Pupuk kimia Pupuk kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah pupuk NPK Mutiara sedangkan insektisida yang digunakan bermerk Marshal atau Buldok yang diperoleh toko pertanian di daerah Kabupaten Kediri Alat penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah botol kultur, pipet volum, pipetor, autoclave, spektrofotometer (inscienpro), erlemeyer, vortex (Velp Scientifica), nereca analitik (Ohaus), soil ph & moisture tester (Model DM-15), kompor listrik, tabung reaksi pyrex, rak tabung reaksi, spatula, gelas beaker pyrex, jerigen 5 liter, gelas ukur 100 ml dan 1 L, Laminar Air Flow (LAF), Colony Counter, cawan petri, bunsen, ose, cufet, magnetic stirrer, water bath (Julabo), kapas, aluminium foil, seal/selotip, kertas coklat, label, kamera, cangkul, gelas ukur 10 ml, alat penyedot, ember plastik, plastik penutup tanah Mulsa hitam perak, penggaris serta timbangan. 20

35 3.3. Rancangan Penelitian Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental. Penelitian ini terdiri atas 10 perlakuan. Setiap perlakuan dilakukan 3 ulangan menggunakan 3 tanaman setiap ulangan. Penelitian ini membentuk rancangan faktorial 2x5 seperti pada tabel berikut: Tabel 3.1 Rancangan penelitian C D C1 C2 P1 P2 P3 P4 P5 C1P1 C1P2 C1P3 C1P4 C1P5 C2P2 C2P3 C2P4 C2P5 C2P1 Keterangan: P1C1: Kontrol negatif (tidak diberi perlakuan) cabai rawit; P2C1: Kontrol NPK (pemberian pupuk NPK 5 g/tanaman) cabai rawit; P3C1: Dosis biofertilizer 5 ml/tanaman cabai rawit; P4C1: Dosis biofertilizer 15 ml/tanaman cabai rawit; P5C1: Dosis biofertilizer 25 ml/tanaman cabai rawit; P1C2: Kontrol negatif (tidak diberi perlakuan) cabai keriting; P2C2: Kontrol NPK (pemberian pupuk NPK 5 g/tanaman) cabai keriting; P3C2: Dosis biofertilizer 5 ml/tanaman cabai keriting; P4C2: Dosis biofertilizer 15 ml/tanaman cabai keriting; P5C2: Dosis biofertilizer 25 ml/tanaman cabai keriting 3.4. Cara Kerja Pembuatan biofertilizer a. Peremajaan isolat Peremajaan isolat dilakukan dengan cara membuat media NA miring dan menginokulasikan masing-masing isolat secara aseptik. Setelah koloni pada media NA miring tumbuh, isolat bakteri diambil sebanyak 2 ose dan diinokulasikan pada 100 ml media NB + glukosa 1% kemudian diinkubasi selama 24 jam. b. Pengukur kekeruhan (optical density) dengan nilai 1 21

36 c. Pencampuran kultur bakteri dengan larutan molase 2% dan pembuatan starter biofertilizer Masing-masing kultur bakteri dalam 100 ml media NB + glukosa 1% dicampur ke dalam labu erlenmeyer ukuran 1000 ml sehingga diperoleh 500 ml kultur bakteri dalam media NB + glukosa 1%. Pencampuran kultur bakteri dengan larutan molase 2% dilakukan dengan menyiapkan larutan molase 2% yaitu dengan cara mengambil 10 ml molase murni dan melarutkannya ke dalam 490 ml akuades steril. 500 ml larutan molase 2% dicampurkan ke dalam 500 ml kultur bakteri dalam media NB + glukosa 1% dan diinkubasi selama 24 jam, sehingga diperoleh 1 L starter biofertilizer. Untuk aplikasi biofertilizer terhadap tanaman cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.), konsentrasi starter biofertilizer yang digunakan adalah 10%. Pada penelitian ini, stok biofertilizer yang dibutuhkan sebanyak 10 L sehingga jumlah starter biofertilizer yang ditambahkan adalah 1 L dan dicampurkan ke dalam 9 L larutan molase 2% kemudian diinkubasi selama 48 jam. Setelah itu, dilanjutkan penghitungan jumlah bakteri pada media spesifik dengan parameter TPC. d. Penghitungan jumlah bakteri Penghitungan jumlah bakteri dilakukan dengan parameter TPC dengan menggunakan media spesifik. Media spesifik tersebut adalah Nfb untuk bakteri pemfiksasi N, pikovskaya untuk bakteri pelarut P, dan CMC untuk bakteri dekomposer Uji kesuburan tanah (pre penanaman) Uji kesuburan tanah dilakukan dengan tujuan menentukan lokasi tanah yang akan ditanam dan memiliki tingkat homogenitas dalam kesuburan. Uji kesuburan ini dilakukan dengan menanam jagung di lokasi yang dipilih dan diamati tingkat pertumbuhan yang seragam. 22

37 Penanaman cabai a. Persiapan bibit Benih cabai cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) ditanam di polybag agar didapatkan bibit yang siap tanam di lahan sawah dengan usia 25 hari dan tinggi 10 cm. b. Persiapan lahan Persiapan lahan dilakukan dengan pencangkulan tanah dan pemberian kompos 0,7 kg perplot dengan dasar 1 ton kompos per hektar. Pada tahap ini ditambahkan formulasi biofertilizer ditanah perlakuan sebagai proses adaptasi mikroba. c. Pembuatan plot Setelah plot dibuat maka dilanjutkan dengan pelapisan plastik Mulsa dan pelubangan tanah. d. Penanaman benih cabai rawit (C. frutescens L.) dan cabai keriting (C. annum L.) Penanaman benih cabai rawit lebih baik dilakukan ketika pagi atau sore hari namun lebih baik pada sore hari. Bibit yang ditanam berusia 25 hari dengan tinggi 10 cm, kemudian diberi biofertilizer sesuai dengan perlakuan Perlakuan penelitian Perlakuan pertama (P1) adalah tidak memberikan perlakuan apapun pada tanaman (kontrol negatif). Perlakuan kedua (P2) adalah memberikan pupuk kimia berupa NPK Mutiara masing masing sebanyak 5 g per tanaman (kontrol NPK). Perlakuan ketiga (P3), keempat (P4), dan kelima (P5) disebut dengan perlakuan yaitu dengan memberikan biofertilizer dengan dosis masing-masing 5 ml, 15 ml, dan 25 ml per tanaman dengan frekuensi 3 kali dalam jangka waktu yang sama yaitu 7, 30, dan 50 hari setelah tanam (HST). C1 untuk tanaman cabai rawit dan C2 untuk cabai merah. Semua perlakuan dalam uji coba dilakukan ulangan menggunakan 3 ulangan dengan 3 tanaman cabai 23

38 setiap ulangan. Sehingga membentuk rancangan penelitian dengan pola 2x5. Berikut adalah jenis perlakuan yang digunakan: P1 : Kontrol negatif (tidak diberi perlakuan) P2 : Kontrol NPK (diberi pupuk kimia NPK Mutiara masing-masing sebanyak 5 gram/tanaman) P3 : Perlakuan diberi biofertilizer sebanyak 5 ml/tanaman P4 : Perlakuan diberi biofertilizer sebanyak 15 ml/tanaman P5 : Perlakuan diberi biofertilizer sebanyak 25 ml/tanaman C1 : Perlakuan terhadap jenis cabai rawit (C. frutescens L.) C2 : Perlakuan terhadap jenis cabai keriting (C. annum L.) Pemanenan cabai rawit dan cabai keriting dilakukan ketika buah sudah matang secara morfologis dan fisiologis, yaitu tanaman cabai rawit dan cabai keriting sudah menunjukkan perubahan warna oranye kemerah-merahan dengan ukuran yang proposional dan bertekstur lunak segar. Kemudian buah ditimbang untuk mengetahui berat basah hasil panen dan dihitung jumlah buah per tanaman. Tinggi tanaman diukur mulai dari batang yang nampak dari permukaan tanah hingga batang yang paling tinggi. Selain itu, dihitung biomassa tanaman dengan menimbang berat kering batang dan daun, berat kering akar, dan panjang akar Pengujian kimia tanah Sampel tanah diambil di setiap plot dan dilakukan pengkompositan sampel dan dilakukan pengujian keadaan fisik dan kimia tanah. Pengujian ini dilakukan untuk melihat kandungan hara di dalam tanah, terutama N, P, dan C. Uji lengkap dilakukan pada sampel tanah sebelum ditanam cabai rawit dan cabai keriting, sedangkan uji N, P, dan C dilakukan pada masing-masing sampel tanah setelah ditanam cabai rawit dan cabai keriting dari setiap perlakuan. Pengujian dilakukan di laboratorium Kimia Tanah 24