BIO-MATRICONDITIONING BENIH DENGAN RIZOBAKTERI UNTUK MENINGKATKAN MUTU FISIOLOGIS BENIH SORGUM (Sorghum bicolor L.)

Transkripsi

1 JURNAL AGROTEKNOS Maret 211 Vol.1.No.1. hal ISSN: BIO-MATRICONDITIONING BENIH DENGAN RIZOBAKTERI UNTUK MENINGKATKAN MUTU FISIOLOGIS BENIH SORGUM (Sorghum bicolor L.) Seed with Rhizobacteria to Increase Seed Physiological Quality of Sorghum (Sorghum bicolor L.) GUSTI AYU KADE SUTARIATI *, ANDI KHAERUNI DAN ABDUL MADIKI Pengajar di Jurusan Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Haluoleo Kendari ABSTRACT Rhizobacteria have been used for plant growth enhancement. The research was aimed on finding the best method of preplant seed treatment through seed invigoration plus rhizobacteria as biofertilizer to increase physiological quality of preplant sorghum seed. The research was undertaken in Agronomy Laboratory, Agriculture Faculty, Haluoleo University, Kendari Southeast Sulawesi. Research results showed that seed biomatriconditioning with rhizobacteria was effective in enhancing seed quality of sorghum. The most effective treatment was the integration of seed matriconditioning using rice hull charcoal or serbuk bata merah with rhizobacteria Pseudomonas fluorescens PG1 or Bacillus spp.ckd61. The seed treatment increased seedling growth by 12% compared to untreated seed. Based on this experiment, rhizobacteria P.fluorescens PG1 or Bacillus CKD61 integrated with rice hull charcoal or serbuk bata merah seed matriconditioning can be used as biological agents in improving seed quality of sorghum. Key words: bio-matriconditioning, rhizobacteria, seed quality, sorghum 4 PENDAHULUAN Permasalahan utama petani dalam meningkatkan produksi pada lahan marginal (tanah podsolik merah kuning) di Sulawesi Tenggara adalah tingginya kemasaman tanah dan miskinnya unsur hara. Aplikasi pupuk kimia belum mampu mengatasi masalah tersebut, apalagi ketersediaannya sangat terbatas di pasaran dan harganya mahal sehingga sulit dijangkau petani yang umumnya tidak memiliki modal dalam berusaha tani. Di samping itu keprihatinan terhadap kesehatan masyarakat dari dampak lingkungan penggunaan pupuk kimia secara terus menerus telah mendorong dilaksanakannya berbagai kajian tentang teknik budidaya pertanian yang berbasis agensia hayati dalam proses produksi tanaman. *) Alamat korespondensi: Telp.: , sutariati69@yahoo.com Sorgum (Sorghum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serealia yang mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena mempunyai daerah adaptasi yang luas. Tanaman sorgum toleran terhadap kekeringan dan genangan air, dapat berproduksi pada lahan marginal, serta relatif tahan terhadap gangguan hama/penyakit. Biji sorgum dapat digunakan sebagai bahan pangan serta bahan baku industri pakan dan pangan seperti industri gula, monosodium glutamat (MSG), asam amino, dan industri minuman. Dengan kata lain, sorgum merupakan komoditas penting untuk diversifikasi pangan dan industri (Sirrapa, 23; Anonim, 21; Soeranto, 21). Keberhasilan suatu program budidaya pertanian sangat ditentukan oleh keunggulan benih yang tersedia bagi konsumen. Penggunaan benih bermutu tinggi adalah prasyarat penting untuk menghasilkan produksi tanaman yang menguntungkan secara ekonomis. Sebaliknya, penggunaan

2 22 SUTARIATI ET AL. J. AGROTEKNOS benih yang bermutu rendah akan menghasilkan persentase pemunculan bibit yang rendah dan kurang toleran terhadap cekaman abiotik, lebih sensitif terhadap penyakit tanaman, serta memberikan pengaruh negatif terhadap mutu dan hasil tanaman. Perlakuan invigorasi benih dilakukan untuk mengatasi rendahnya produktivitas yang disebabkan penggunaan benih bervigor rendah. Salah satu perlakuan invigorasi adalah seed matriconditioning, untuk mempercepat dan menyeragamkan pertumbuhan serta meningkatkan persentase pemunculan kecambah dan bibit. Teknik invigorasi benih terbukti efektif meningkatkan viabilitas dan vigor benih berdasarkan hasil penelitian sebelumnya (Ilyas et al. 22; Wahid et al., 28; Snapp et al., 28; Moradi dan Younesi, 29). Teknologi ini dapat diintegrasikan dengan agensia hayati. Integrasi teknik invigorasi priming dengan agensia hayati disebut biopriming, sedangkan integrasi dengan matriconditioning disebut biomatriconditioning. Penggunaan teknologi invigorasi benih plus agensia hayati mampu melindungi benih yang ditanam dari cendawan tular benih dan tular tanah (Ahmad, et al., 25; Wahid et al., 28; Snapp et al., 28; Moradi and Younesi, 29). Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan metode perlakuan benih pratanam yang mampu meningkatkan mutu fisiologis benih sorgum melalui pemanfaatan rizobakteri yang diintegrasikan dengan teknik invigorasi benih menggunakan media serbuk arang sekam dan serbuk bata merah sebagai media matriconditioning. METODE PENELITIAN Kegiatan Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli sampai dengan September 21 di Laboratorium Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Haluoleo Kendari. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah benih sorgum varietas Numbu, rizobakteri potensial berdasarkan hasil penelitian sebelumnya (Bacillus spp. CKD61, P. fluorescens PG1, dan Serratia spp. CMN175), berbagai bahan dan peralatan untuk perbanyakan dan pemeliharaan isolat rizobakteri, serbuk arang sekam, serbuk bata merah, aquades, agar, aluminium foil, kertas label, plastic wrap, alkohol 7%, kapas, Tripthic Soy Broth (TSB), protease pepton, glycerol, K 2HPO 4, MgSO 4.7H 2O, dextrosa, dan kentang. Persiapan Bahan Invigorasi Benih dan Perbanyakan Inokulum Rizobakteri Bahan/material yang digunakan dalam teknik invigorasi benih (menggunakan bahan padatan atau disebut matriconditioning) adalah serbuk arang sekam dan serbuk bata merah, masing-masing dengan ukuran partikel lolos saringan,5 mm. Rizobakteri yang digunakan dalam percobaan ini adalah Bacillus spp. CKD61, P. fluorescens PG1, dan Serratia spp. CMN175. Ketiga isolat rizobakteri tersebut terlebih dahulu diperbanyak dalam media TSA (Bacillus spp. dan Serratia spp.) atau King s B (P. fluorescens) lalu diinkubasi selama 48 jam. Koloni bakteri yang tumbuh disuspensikan dalam akuades steril sampai mencapai kerapatan populasi 1 9 cfu/ml (Bai et al. 22). Uji Efek Perlakuan Benih dengan Teknik Invigorasi Plus Rizobakteri terhadap Viabilitas dan Vigor Benih Sorgum. Percobaan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) terdiri atas 7 perlakuan yaitu Kontrol (M), Bio-matri Bacillus CKD61 + Serbuk Bata Merah (M1), Bio-matri P. fluorescens PG1 + Serbuk Bata Merah (M2), Bio-matri Serratia CMN175 + Serbuk Bata Merah (M3), Bio-matri Bacillus CKD61 + Serbuk Arang Sekam (M4), Bio-matri P. fluorescens PG1 + Serbuk Arang Sekam (M5), Bio-matri Serratia CMN175 + Serbuk Arang Sekam (M6). Total keseluruhan unit percobaan adalah 21 unit percobaan (3 ulangan). Sebelum diberi perlakuan, benih sorgum didisinfeksi dengan natrium hipoklorit 5% selama 1 menit, dicuci tiga kali dengan air steril, dan dikering-anginkan dalam laminar air flow cabinet selama satu jam. Benih yang telah dikering-anginkan selanjutnya diberi perlakuan. Perlakuan benih dengan biomatriconditioning dilakukan dengan cara memasukkan 1 g benih ke dalam botol kultur kemudian dicampur 7,5 ml suspensi rizobakteri dan ditambahkan 5 g serbuk arang sekam atau serbuk bata merah (sebagai media matriconditioning) sehingga nisbah benih:media:air adalah 1:7,5:5. Suspensi rizobakteri dibuat dengan cara memasukkan air steril 5 ml pada cawan petri ( 9 cm) yang mengandung rizobakteri (Bacillus spp.

3 Daya Berkecambah K B+AS P+AS S+AS B+BM P+BM S+BM Vol. 1 No. 1, 211 Bio-Matriconditioning Benih dengan Rizobakteri 23 CKD61, P. fluorescens PG1, dan Serratia spp. CMN175). Air steril dan rizobakteri diaduk hingga tercampur dan siap digunakan dalam perlakuan benih. Botol kultur kemudian ditutup plastik atau aluminium foil dan diikat dengan karet gelang. Untuk mencegah kondisi anaerob, plastik penutup dilubangi dengan jarum pentul sebanyak tiga lubang. Benih yang telah mendapat perlakuan diletakkan pada suhu kamar selama 24 jam Setelah perlakuan, benih dibersihkan dari media yang melekat kemudian dikering-anginkan dalam laminar air flow cabinet lalu disimpan sampai siap digunakan. Benih yang telah diberi perlakuan invigorasi plus rizobakteri kemudian diuji viabilitas dan vigornya dengan cara dikecambahkan dalam bak plastik berukuran 2x15x1 cm (panjang x lebar x tinggi) berisi arang sekam steril sebagai media perkecambahan. Untuk setiap perlakuan ditanam 25 benih, dengan empat ulangan. Pengaruh perlakuan benih terhadap vigor dan viabilitas benih yang diuji dievaluasi dengan mengamati potensi tumbuh maksimum, daya berkecambah, keserempakan tumbuh, kecepatan tumbuh relatif, indeks vigor, bobot kering kecambah normal, laju pertumbuhan kecambah dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai 5% total pemunculan kecambah (T 5). Perhitungan terhadap peubah pengamatan tersebut dilakukan dengan menggunakan rumus berikut: 1. Daya berkecambah (DB), menggambarkan viabilitas potensial benih (Sadjad et al. 1999), dihitung berdasarkan persentase kecambah normal (KN) hitungan pertama yaitu 5 hari setelah tanam (hst) dan kedua (7 hst) dengan rumus: KN hitungan I KN hitungan II DB 1% benih yang ditanam 2. Keserempakan tumbuh (K ST), menggambarkan vigor benih (Sadjad et al. 1999), dihitung berdasarkan persentase kecambah normal (KN) pada hari antara hitungan pertama (7 hst) dan kedua (14 hst) yaitu pada 1 hst. 3. Indeks vigor (IV), menggambarkan vigor kecepatan tumbuh (Copeland & McDonald 1995), dihitung berdasarkan persentase kecambah normal pada hitungan pertama (7 hst) dengan rumus : KN hitungan I IV= 1% benih yang ditanam 4. Bobot Kering Kecambah Normal (BKKN), menggambarkan vigor benih yang ditunjukkan dengan kemampuan mengoptimalkan cadangan makanan dalam benih ke dalam bentuk akumulasi bobot kering kecambah. Pengujian dilakukan di akhir pengamatan. Seluruh kecambah normal dicabut, dibungkus dengan aluminium foil dan dikeringkan dalam oven dengan suhu 6 o C selama 3 hari, setelah itu dimasukkan ke dalam desikator + 3 menit kemudian ditimbang. HASIL Pengaruh Perlakuan Benih dengan Teknik Invigorasi yang Diintegrasikan dengan Rizobakteri terhadap Viabilitas Benih Cabai. Dibandingkan dengan kontrol, perlakuan benih menggunakan teknik invigorasi yang diintegrasikan dengan rizobakteri nyata meningkatkan daya berkecambah (DB) benih sorgum. Diantara perlakuan benih yang diuji, rizobakteri Pseudomonas fluorescens PG1 yang diintegra-sikan dengan teknik invigorasi menggunakan matriconditioning serbuk arang sekam memberikan persentase daya berkecambah tertinggi (77%) dan berbeda nyata dengan kontrol dan perlakuan benih lainnya namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan Bacillus CKD61 yang diintegrasikan dengan matricon-ditioning serbuk bata merah dan Bacillus CKD61 yang diintegrasikan dengan matricon-ditioning serbuk arang sekam (Gambar 1) Gambar 1. Pengaruh perlakuan teknik invigorasi rizobakteri terhadap daya berkecambah benih sorgum. K (kontrol), B (Bacillus CKD61), P (Pseudomonas fluorescens PG1), S (Serratia CMN

4 Bobot Kering Kecambah Normal (mg) Keserempakan Tumbuh (%) Indeks Vigor (%) 24 SUTARIATI ET AL. J. AGROTEKNOS 175), AS (serbuk arang sekam), BM (serbuk bata merah) Pengaruh Perlakuan Benih dengan Teknik Invigorasi yang Diintegrasikan dengan Rizobakteri terhadap Vigor Benih Cabai. Perlakuan benih menggunakan teknik invigorasi yang diintegrasikan dengan rizobakteri secara signifikan meningkatkan keserempakan tumbuh benih sorgum dibandingkan dengan kontrol. Diantara perlakuan benih yang diuji, rizobakteri Pseudomonas fluorescens PG1 yang diintegrasikan dengan teknik invigorasi menggunakan matriconditioning serbuk arang sekam, Bacillus CKD61 yang diintegrasikan dengan matriconditioning serbuk bata merah dan Bacillus CKD61 yang diintegrasikan dengan matriconditioning serbuk arang sekam memberikan persentase keserempakan tumbuh benih yang lebih baik dibandingkan dengan kontrol dan perlakuan benih lainnya (Gambar 2) Gambar 2. Pengaruh perlakuan teknik invigorasi rizobakteri terhadap keserempakan tumbuh benih sorgum. K (kontrol), B (Bacillus CKD61), P (Pseudomonas fluorescens PG1), S (Serratia CMN 175), AS (serbuk arang sekam), BM (serbuk bata merah) Dibandingkan dengan kontrol, perlakuan benih menggunakan teknik invigorasi plus rizobakteri nyata meningkatkan indeks vigor benih sorgum. Diantara perlakuan benih yang diuji, rizobakteri Pseudomonas fluorescens PG1 yang diintegrasikan dengan matriconditioning serbuk arang sekam dan Bacillus CKD61 plus matriconditioning serbuk bata merah memberikan persentase indeks vigor yang lebih tinggi dan berbeda nyata dengan kontrol dan perlakuan benih lainnya namun tidak berbeda nyata dengan Bacillus CKD61 plus (Gambar 3) serbuk arang sekam Gambar 3. Pengaruh perlakuan teknik invigorasi rizobakteri terhadap indeks vigor benih sorgum. K (kontrol), B (Bacillus CKD61), P (Pseudomonas fluorescens PG1), S (Serratia CMN 175), AS (serbuk arang sekam), BM (serbuk bata merah) Perlakuan benih menggunakan teknik invigorasi plus rizobakteri nyata meningkatkan bobot kering kecambah normal benih sorgum. Diantara perlakuan benih yang diuji, rizobakteri Pseudomonas fluorescens PG1 yang diintegrasikan dengan matriconditioning serbuk arang sekam dan Bacillus CKD61 plus matriconditioning serbuk bata merah memberikan persentase indeks vigor yang lebih tinggi dan berbeda nyata dengan kontrol dan perlakuan benih lainnya namun tidak berbeda nyata dengan Bacillus CKD61 plus serbuk arang sekam (Gambar 4) Gambar 4. Pengaruh perlakuan teknik invigorasi rizobakteri terhadap bobot kering kecambah normal benih sorgum. K (kontrol), B (Bacillus CKD61), P (Pseudomonas fluorescens PG1), S (Serratia CMN 175), AS (serbuk arang sekam), BM (serbuk bata merah)

5 Vol. 1 No. 1, 211 Bio-Matriconditioning Benih dengan Rizobakteri 25 PEMBAHASAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa teknik invigorasi benih yang diintegrasikan dengan rizobakteri secara nyata mampu meningkatkan mutu fisiologis benih sorgum dibandingkan dengan kontrol. Hasil penelitian ini sejalan dengan hasil-hasil penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa penggunaan rizobakteri sebagai perlakuan benih mampu memperbaiki/meningkatkan mutu benih (Sutariati et al., 26a, 26b). Secara umum dari semua peubah mutu fisiologis benih yang diamati, penggunaan rizobakteri Pseudomonas fluorescens dan Bacillus spp. yang diintegrasikan dengan teknik invigorasi menggunakan matriconditioning serbuk arang sekam atau serbuk bata merah memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan Serratia spp. CMN175. Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, Pseudomonas fluorescens dan Bacillus spp adalah kelompok bakteri PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) yang cukup efektif meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Peranan kedua jenis bakteri ini sebagai PGPR karena bakteri rizosfer ini memiliki kemampuan melarutkan fosfat, memfiksasi nitrogen, memproduksi auksin (IAA) dan sitokinin (ElSorra et al., 27; Gholami et al., 28). Hasil penelitian sebelumnya yang relevan dengan penelitian ini dilaporkan oleh Landa et al. (24) bahwa penggunaan rizobakteri secara nyata meningkatkan hasil benih dan mutu fisiologis serta patologis benih chickpea dibandingkan dengan benih yang tidak mendapat perlakuan rizobakteri. Inokulasi benih dengan rizobakteri juga dilaporkan meningkatkan hasil benih dan kandungan protein benih kedelai dibandingkan dengan tanpa perlakuan rizobakteri (Dashtil et al. 25). Selain perbaikan yang disebabkan oleh penggunaan rizobakteri secara mandiri, aplikasi seed matriconditioning sebagai media inokulasi rizobakteri pada benih jyga memberikan peran positif yang tidak dapat diabaikan. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, seed conditioning yang bertujuan untuk mempercepat dan menyeragamkan pertumbuhan serta meningkatkan persentase pemunculan kecambah dan bibit. Prinsipnya adalah memobilisasi sumber daya yang dimiliki benih (internal) ditambah sumberdaya dari luar (eksternal) untuk memaksimumkan perbaikan pertumbuhan dan hasil tanaman. Seed conditioning merupakan perbaikan fisiologis dan biokimiawi yang berhubungan dengan kecepatan dan keserempakan, perbaikan dan peningkatan potensial perkecambahan dalam benih selama penundaan perkecambahan oleh media potensial matriks rendah (matriconditioning) atau oleh media berpotensial osmotik rendah (priming atau osmoconditioning) (Desai et al. 1997). Penggunaan teknik invigorasi benih terbukti efektif meningkatkan viabilitas dan vigor benih (Ilyas et al. 22). Penggunaan teknologi invigorasi benih plus rizobakteri juga mampu melindungi benih yang ditanam dari cendawan tular benih dan tular tanah (Silva et al. 24). KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa matriconditioning benih dengan rizobakteri dapat meningkatkan mutu fisiologis benih sorgum. Penggunaan rizobakteri P. fluorescens PG1 dan Bacillus spp. CKD61 yang diintegrasikan dengan matriconditioning serbuk arang sekam ataupun serbuk bata merah mampu memberikan hasil yang lebih baik dan efektif meningkatkan mutu fisiologis benih sorgum dibandingkan dengan kontrol dan perlakuan lainnya. Perlakuan benih dengan integrasi teknik invigorasi benih dengan rizobakteri P. fluorescens PG1 dan Bacillus spp. CKD61 yang diintegrasikan dengan matriconditioning serbuk arang sekam atau serbuk bata merah dapat digunakan untuk meningkatkan mutu fisiologis benih sorgum. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui efektivitas rizobakteri tersebut dalam memperbaiki pertumbuhan dan hasil sorgum pada lahan marginal di lapangan. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi melalui Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat atas bantuan dana yang diberikan untuk membiayai kegiatan penelitian ini.

6 26 SUTARIATI ET AL. J. AGROTEKNOS DAFTAR PUSTAKA Ahmad, F., I. Ahmad and M.S. Khan. 25. Indoleacetic acid production by the indigenous isolates of Azotobacter and fluorescent pseudomonad in the presence and absence of tryptophan. Turk J Biol 29: Anonim, 21. Sorgum Sumber Pangan Alternatif. [2 Januari 21]. Bai Y, Pan B, Charles TC, Smith DL. 22. Coinoculation dose and root zone temperature for plant growth promoting rhizobacteria on soybean [Glycine max (L.) Merr] grown in soilless media. Soil Biol Biochem 34: Desai BB, Kotecha PM, Salunkhe DK Seeds Handbook, Biology, Production, Processing and Storage. USA: Marcel Dekker Inc. ElSorra, E. I., J. I. Domingo, T. Manuel and R. Borriss. 27. Tryptophan-Dependent Production of Indole-3-Acetic Acid (IAA) Affects Level of Plant Growth Promotion by Bacillus amyloliquefaciens FZB42. MPMI 2(6): Gholami, A., A. Biari and S. Nezarat. 28. Effect Of Seed Priming With Growth Promoting Rhizobacteria At Different Rhizosphere Condition On Growth Parameter Of Maize. International Meeting On Soil Fertility Land Management and Agroclimatology. Turkey, P: Ilyas S, Sutariati GAK, Suwarno FC, Sudarsono. 22. Matriconditioning improved quality and protein level of medium vigor hot pepper seed. Seed Technol. 24: Landa BB, Navas-Cortes JA, Jimenez-Diaz RM. 24. Integrated management of fusarium wilt of chickpea with sowing date, host resistance and biological control. Phytopathology 94: Moradi, A. and O. Younesi. 29. Effects Of Osmo- And Hydro-Priming On Seed Parameters Of Grain Sorghum (Sorghum Bicolor L.). Australian Journal Of Basic And Applied Sciences, 3(3): Silva HSA, Romeiro RSR, Macagnan D, Vieira BAH, Pereira MCB, Mounteer A. 24. Rhizobacterial induction of systemic resistance in tomato plants: non-specific protection and increase in enzyme activities. Biol Control 29: Sirappa, M. P,. 23. Prospek Pengembangan Sorgum di Indonesia sebagai Komoditas Alternatif untuk Pangan, Pakan, dan Industri. Jurnal Litbang Pertanian, 22(4): Soeranto, H. 21. Prospek dan Potensi Sorgum sebagai Bahan Baku Bioetanol [2 Pebruari 21]. Sutariati GAK, Widodo, Sudarsono, Ilyas S. 26a. Pengaruh perlakuan Plant Growth Promoting Rhizobacteria terhadap pertumbuhan bibit tanaman cabai. Buletin Agronomi 34(1): Sutariati GAK, Widodo, Sudarsono, Ilyas S. 26b. Efektivitas agens biokontrol untuk meningkatkan pertumbuhan dan hasil cabai serta mengendalikan penyakit antraknosa di rumah kaca. Agriplus 16: Wahid, A., A. Noreen, M.A. Shahzad, Basra, S. Gelani, and M. Farooq. 28. Priming-Induced Metabolic Changes In Sunflower (Helianthus Annuus) Achenes Improve Germination and Seedling Growth. Botanical Studies 49: