BAB I PENDAHULUAN. Beberapa populasi mikroorganisme yang terdapat di dalam tanah memiliki

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Tanah merupakan bagian bumi yang mengandung banyak sekali komponen, salah satunya adalah berbagai macam populasi mikroorganisme. Beberapa populasi mikroorganisme yang terdapat di dalam tanah memiliki peranan dalam kesuburan tanah dan pertumbuhan tanaman. Unsur P yang terkandung dalam senyawa fosfat (PO4) adalah unsur esensial kedua setelah N yang berperan penting dalam fotosintesis dan perkembangan akar. Menurut Ginting, dkk. (2006: 144) fosfat di dalam tanah dapat berbentuk organik dan anorganik merupakan sumber fosfat penting bagi tanaman. Fosfat organik berasal dari bahan organik, sedangkan fosfat anorganik berasal dari mineralmineral mengandung fosfat. Pelarutan senyawa fosfat oleh mikroorganisme pelarut fosfat berlangsung secara kimia dan biologis baik bentuk fosfat organik maupun anorganik. Mikroorganisme pelarut fosfat membutuhkan adanya fosfat dalam bentuk tersedia dalam tanah untuk pertumbuhannya. Ketersediaan fosfat dalam tanah umumnya masih dalam bentuk terikat yaitu pada tanah masam membentuk Al-fosfat, Fe-fosfat, dan Ca3(PO4)2 pada tanah alkali, sehingga tidak bisa diserap langsung oleh tanaman dan perlu ditransfromasikan terlebih dahulu menjadi bentuk P anorganik agar dapat diserap tanaman dalam bentuk ion H2PO4 -, HPO4 2-, dan PO4 - (Sylvia et al., 2005 dalam Setiawati, 2014: 31). Oleh karena itu, petani tetap melakukan pemupukan P di lahan sawah walaupun sudah terdapat kandungan P yang cukup memadai. 1

2 Hal tersebut dapat menyebabkan tanah jenuh oleh fosfat sehingga diperlukan alternatif pemupukan fosfat yang dapat langsung diserap oleh tanaman tanpa mencemari tanah. Salah satu alternatif untuk meningkatkan efisiensi pemupukan fosfat dalam mengatasi rendahnya fosfat tersedia dalam tanah adalah dengan memanfaatkan kelompok mikroorganisme pelarut fosfat, yaitu mikroorganisme yang dapat melarutkan fosfat tidak tersedia menjadi tersedia sehingga dapat diserap oleh tanaman. Mikroorganisme ini dapat diaplikasikan ketika proses fermentasi pupuk. Namun, pada proses tersebut dibutuhkan mikroorganisme yang mampu bertahan pada suhu tinggi. Erupsi Gunung Merapi tahun 2010 membawa dampak positif dan negatif bagi kehidupan manusia. Salah satu dampak positif adalah ditemukannya bakteri termofilik yang mampu hidup pada suhu tinggi. Jenis bakteri tersebut yang mampu tumbuh pada lingkungan yang memiliki temperatur lebih tinggi dari 45 0 C dan seringnya dapat tumbuh optimal pada temperatur antara 55 0 C hingga 65 0 C dengan temperatur tertinggi yaitu 80 0 C. Bakteri termofil ini biasanya dapat dijumpai di sekitar sumber air panas, atau daerah hydrothermal yang mempunyai temperatur hingga C (Prescott dkk., 2005: 124). Penelitian yang telah dilakukan oleh Anna Rakhmawati dan Evy Yulianti pada tahun 2012 berhasil mengisolasi bakteri dari air dan pasir Sungai Gendol atas dengan metode dillution dan enrichment. Hasilnya ditemukan bakteri termofilik sebanyak 348 isolat pada suhu inkubasi 55 0 C. Dari 348 isolat tersebut 2

3 dilakukan penelitian aktivitas enzim menggunakan susbstrat selektif. Evy Y. dan Anna R. (2014) melakukan isolasi dan uji aktivitas enzim amilase dan protease termostabil dari bakteri termofilik pasca erupsi Merapi. Sedangkan Drajat P., Anna R., dan Evy Y. (2014) melakukan seleksi bakteri termofilik pasca erupsi Merapi sebagai panghasil enzim lipase. Pada penelitian-penelitian tersebut belum dilakukan uji terhadap pelarutan fosfat sehingga pada tahun 2017 dilakukan penelitian kembali oleh Evy Y. dan Anna R.. Berdasarkan penelitian tersebut diketahui bahwa bakteri termofilik juga mampu menghidrolisis fosfat. Bakteri termofilik dari erupsi Gunung Merapi sudah teruji mampu bertahan di suhu tinggi. Selain itu bakteri termofilik ini juga penghasil enzim fosfatase yang dapat melarutkan fosfat tidak tersedia menjadi tersedia. Bakteri termofilik dipengaruhi ph, suhu dan jenis substrat untuk pertumbuhannya. Penelitian mengenai bakteri termofilik pelarut fosfat dengan berbagai jenis sumber fosfat belum banyak dilakukan. Berdasarkan hal tersebut maka peneliti ingin melakukan uji kemampuan bakteri termofilik Sungai Gendol pasca erupsi Merapi 2010 dalam melarutkan fosfat organik dan anorganik. Fosfat organik yang digunakan dalam penelitian ini adalah pupuk guano fosfat dan fosfat alam. Kedua pupuk tersebut berasal dari batuan fosfat alam dan memiliki kadar P2O5 lebih tinggi dibandingkan dengan pupuk organik lainnya. Namun demikian, batuan fosfat alam umumnya mempunyai kelarutan fosfat relatif rendah, sehingga perlunya penambahan pupuk hayati (biofertilizer) yang berisi mikroba pelarut fosfat. Sedangkan fosfat anorganik yang digunakan 3

4 berasal dari trikalsium fosfat (Ca3(PO4)2) dan amonium hidrogenfosfat ((NH4)2HPO4) merupakan pupuk kimia superfosfat. B. Identifikasi Masalah Dari uraian latar belakang, maka masalah-masalah yang dapat diidentifikasi adalah sebagai berikut: 1. Ketersediaan fosfat dalam tanah umumnya masih dalam bentuk terikat yaitu pada tanah masam membentuk Al-fosfat, Fe-fosfat, dan Ca3(PO4)2 pada tanah alkali, sehingga tidak bisa diserap langsung oleh tanaman dan perlu ditransfromasikan terlebih dahulu menjadi bentuk P anorganik agar dapat diserap tanaman dalam bentuk ion H2PO4 -, HPO4 2-, dan PO4 -. Oleh karena itu diperlukan mikroorganisme yang mampu melarutkan fosfat terikat menjadi fosfat tersedia. 2. Petani tetap melakukan pemupukan P di lahan sawah walaupun sudah terdapat kandungan P yang cukup memadai. Hal tersebut dapat menyebabkan tanah jenuh oleh fosfat sehingga diperlukan bakteri pelarut fosfat untuk efisiensi pemupukan. 3. Salah satu alternatif untuk meningkatkan efisiensi pemupukan fosfat dalam mengatasi rendahnya fosfat tersedia dalam tanah adalah dengan memanfaatkan kelompok mikroorganisme pelarut fosfat. Mikroorganisme ini diaplikasikan ketika proses fermentasi saat pembuatan pupuk. Oleh karena itu, pada proses fermentasi tersebut dibutuhkan mikroorganisme yang mampu bertahan pada suhu tinggi. 4

5 4. Pelarutan fosfat oleh isolat bakteri termofilik Sungai Gendol pasca erupsi Merapi 2010 dalam media sumber fosfat organik dan anorganik belum diketahui sehingga diperlukan penelitian untuk mengetahui hal tersebut. C. Batasan Masalah Penelitian ini hanya dibatasi pada permasalahan mengenai pertumbuhan dan kemampuan melarutkan fosfat optimal bakteri termofilik pelarut fosfat dari isolat D75, D92, dan D110a bakteri termofilik Sungai Gendol pasca erupsi Gunung Merapi 2010 menggunakan sumber fosfat organik (guano fosfat dan fosfat alam) dan anorganik berupa trikalsium fosfat (Ca3(PO4)2) dan amonium hidrogenfosfat ((NH4)2HPO4). D. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang, maka rumusan masalah dalam penelitian ini yaitu: 1. Bagaimana pertumbuhan isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi 2010 dalam media fosfat organik dan anorganik? 2. Bagaimana kemampuan bakteri termofilik pasca erupsi Merapi 2010 dalam melarutkan fosfat organik dan anorganik? E. Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah, tujuan dari penelitian ini yaitu: 1. Mengetahui pertumbuhan isolat bakteri termofilik pasca erupsi Merapi 2010 dalam media fosfat organik dan anorganik. 2. Mengetahui kemampuan bakteri termofilik pasca erupsi Merapi 2010 dalam melarutkan fosfat organik dan anorganik. 5

6 F. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi: 1. IPTEK Penelitian ini bermanfaat untuk memberikan informasi awal terkait potensi bakteri termofilik yang berasal dari Sungai Gendol dalam melarutkan fosfat. 2. Masyarakat Penelitian ini bermanfaat untuk memberikan informasi tentang sumber enzim fosfatase termostabil yang berpotensi dalam proses produksi pupuk. 3. Mahasiswa Penelitian ini bermanfaat untuk mengetahui peranan bakteri termofilik dalam melarutkan fosfat organik dan anorganik, mengembangkan ilmu pengetahuan dalam bidang mikrobiologi dan mengangkat potensi bakteri termofilik. G. Batasan Operasional 1. Bakteri pelarut fosfat adalah mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk memutus ikatan logam dengan fosfat seperti Al-P, Fe-P, dan Ca-P. Mikroorganisme ini menghasilkan asam-asam organik dan enzim ekstraseluler fosfatase dalam menyediakan fosfat anorganik yang dapat digunakan tanaman. 2. Bakteri pelarut fosfat termofilik adalah kelompok bakteri yang dapat melarutkan fosfat dan mampu hidup pada suhu tinggi. Penelitian ini menggunakan isolat D75, D92 dan D110a yang berasal dari Sungai Gendol pasca erupsi Merapi

7 3. Pelarutan fosfat merupakan proses bakteri pelarut fosfat mengeluarkan asam-asam organik atau enzim fosfatase yang akan bereaksi dengan bahan pengikat fosfat seperti Al 3+, Fe 3+, atau Ca membentuk khelat organik yang stabil sehingga mampu membebaskan ion fosfat terikat menjadi bentuk yang tersedia. 4. Fosfat organik yang digunakan dalam penelitian ini berupa pupuk guano fosfat dan fosfat alam yang ditambahkan dalam media selektif pikovskaya cair. Jenis fosfat organik dalam media selektif pikovskaya bertujuan untuk mengetahui potensi bakteri termofilik dalam melarutkan fosfat terikat pada media organik. 5. Fosfat anorganik yang digunakan dalam penelitian ini berupa trikalsium fosfat Ca3(PO4)2 dan amonium hidrogenfosfat ((NH4)2HPO4). Jenis fosfat organik dalam media selektif pikovskaya bertujuan untuk mengetahui potensi bakteri termofilik dalam melarutkan fosfat terikat pada media anorganik. 6. Pengukuran pertumbuhan merupakan pengukuran terhadap banyaknya jumlah bakteri pelarut fosfat yang tumbuh dalam media pertumbuhan/ substrat per 3 jam menggunakan spektrofotometer UV-Vis panjang gelombang 600nm. 7. Uji pelarutan fosfat merupakan pengukuran kemampuan melarutkan fosfat per 3 jam menggunakan spektrofotometer UV-Vis panjang gelombang 880nm. 7