Betty Natalie FitriatinLab.Biologi dan Bioteknologi Tanah

MK. Biofertilisasi (Program Studi Agroteknologi) Sem. Genap 2011

Ada tiga kelompok bentuk P dalam tanah :1. P terlarut dalam bentuk H2PO4

- ; HPO42- ;

PO43- (ortofosfat)

2. P organik yang merupakan hasil pelapukanbahan organik dan m.o. tnh (Inositol fosfat,

fosfolipid, asam nukleat, glukosa 1-fosfat,gliserofosfat, dan fosfoprotein

3. P anorganik yang terikat dengan Ca, Fe, Aldan unsur mikro lainnya, logam fosfatyang tidak larut

ó diikat oleh ion-ion Al3+ atau Fe3+ yang larut dalam airAl3+ + H2PO4

- + H2O Al(OH)2 H2PO4 + 2H+

Ion terlarut mudah larut sukar larut

ó pengikatan oleh hidroksida Al atau FeOH OH-

Al OH + H2PO4- Al OH + OH-

OH H2PO4Mudah larut sukar larut

P dalam tanah dapat terikat ke dalam tiga bentuk (Hardjowigeno , 2003) :

ó Pengikatan oleh mineral liat tanah

ó (Al)---+ H2PO4- + 2H2O 2H+ + Al(OH)2 H2PO4

Dalam kristal mudah larut Sukar larutMineral liat

ó Sumber P dalam tanah :- hasil dekomposisi b.o. tnm- mikoorganisme- batuan fosfat

Bentuk P terlarut dlm tanah, berbedatergantung pada pH tanah :} Pada pH 5 - 6 → H2PO4

-

} Pada pH 6 - 7 → HPO42-

} Pada pH > 7 → PO43

Solubility of Soil P MineralsInsoluble Al Phosphates

Insoluble Ca Phosphates

3 4 5 6 7 8 9

Soil pH

P Fi

xatio

nin

Soi

l

Minimum Fixation = Maximum Availability

Soil pH is a critical factor

ó Ketersediaan P anorganik tanah ditentukanoleh faktor-faktor :

1. pH tanah2. Fe, Al, Ca, Mn, yang larut3. Tingkat dekomposisi bahan organik4. Kegiatan mikroorganisme

PERMASALAHAN FOSFATMasalah Utama Proses pengikatan

Pemupukan P (Fosfat) (Fiksasi P) oleh tanah

- Efisiensi rendah (10-30%); dimanfaatkan oleh tanaman- Tetap berada dalam tanah (70-90 %)

Pada tanah masam : Fiksasi P dilakukan aluminium (Al) & besi (Fe)(pH rendah) terbtk ikatan Al-P & Fe-PPada tanah basa : Fiksasi P dilakukan oleh kalsium (Ca) & terbtk(pH tinggi) ikatan Ca-P

MPF

Mikroorganisme Pelarut Fosfat

ó Yaitu mikroorganisme yang dapat melarutkan fosfat tidaktersedia menjadi tersedia

shg tersedia untuk tnmó Bakteri : Pseudomonas striata, P.malei, P. cerevisia, P. aeruginosa,

P. putida, P fluorescens, P. dimunita. Bacillus subtilis, B. polymyxa, B. megatherium,, Mycobacterium, Micrococcus, Flavobacterium, serratia, Thiobacillus, Achromobacter. Enterobacter

ó Fungi : Aspergillus niger, A. awamori, Penicillium sp.

ó Aktinomiset : Streptomyces

Mekanisme pelarutan P oleh mikroorganisme :

1. Secara kimia2. Secara Biologis

Seacara Kimia :M.o. Menghasilkan sejumlah asam organikberbobot molekul rendah seperti oksalat, suksinat, tartrat, sitrat, laktat, α-ketoglutarat, asetat, formiat, propionat, glikolat, glutamat, glioksilat, malat, fumarat (Ilmer & Schinner, 1992)

OH OHó Al OH + asam organik Al OH + H2PO4

-

H2PO4 asam organik

ó Mekanisme mikroorganisme dalam melarutkan P tanah yang terikat, karena asam-asam organik yang dihasilkan akan bereaksi dengan AlPO4, dan FePO4, dari reaksi tersebut terbentuk khelat organik dengan Al dan Fe

- asam anorganik yang dapat berperan dalam pelarutanP adalah : as. Nitrat, nitrit, sulfat.

- P dalam tanah dalam bentuk anorganik yang relatiftidak larut adalah berupa Ca3(PO4)2 , garam ini dapatdilarutkan oleh as. nitrat, as. Sulfat atau oleh asamorganik : as. Oksalat, fumarat, asetat

- Asa-asam organik yg dihhslkan m.o. berbeda kualitasdan kuantitasnya dlm membebaskan fosfat

ó Kemampuan as. Organik dalam melarutkan P dari yang terkuat sampai terlemah menurut urutan sbb (Kim, et al., 1997) :sitrat > oksalat > tartrat> malat

ó As. Organik dapat meningkatkan ketersediaan P di dalam tanah mll beberapa mekanisme :1. Anion organik bersaing dgn ortofosfat pada permukaan jerapan koloid tanah yg bermuatan positif2. Pelepasan ortofosfat dari ikatan logam-P melalui pembentukkan kompleks logam organik3. Modifikasi muatan permukaan jerapan oleh ligan organik

Mekanisme pelarutan P secara Biologisó M.o. menghasilkan enzim fosfatase (Saparatka, 2003;

Lynch, 1993) dan fitase (Alexander, 1977).

Fosfatase adl enzim yg dihasilkan apabila ketersediaan P rendah.Enzim ini menghidrolisis P organik menjadi P anorganik

MINERALISASI P-ORGANIK

P organik P anorganikm.o. (enzim : fosfatase)

- Mikroorganisme yang berperan : Bakteri, Fungi,Aktinomisetes(Aspergillus, Penicillium, Arthrobacter,Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus,Flavobacterium)

Reaksi Hidrolisis P organik

O O║ ║

ROHPOH + H2O ROH + HOPOH │ Fosfatase │

OH OH

MEKANISME PELARUTAN FOSFAT ó Mekanisme pelarutan P dari

bahan yang sukar larut terkaiterat dengan aktivitas mikrobabersangkutan dalammenghasilkan asam-asamorganik. Selain itu MPF jugamenghasilkan enzim fosfatase(enzim yang menghidrolisis Porganik menjadi Panorganik.....disebut prosesMineralisasi)

ó Kemampuan cendawanmelarutkan P lebih besardibanding bakteri. Cendawandapat melarutkan P hingga duakali dibandingkan kontrol padapH 4,6-2,9, dan bakteri sekitar1,5 kali pada pH 6,5-5,1

OH-

ROPOH

OH-

H2O ROH

O

HOPOH

OH-

Al3+

OH-

OH-

H2PO4-

Al3+

OH-

OH-

H2PO4-

Asam organik

Fosfatase

Mekanisme Pelarutan P oleh adanya asam organik dan Fosfatase

Isolasi dan Seleksi pada Medium Padat

1 ml 1 ml 1 ml 1 ml

1 ml 1 ml1 ml 1 ml 1 ml

SeleksiSeleksiSeleksi dilanjutkandilanjutkan untukuntuk mengujimenguji dayadaya pelaritanpelaritan P P padapada medium medium caircair

Kocok 30 menit

10 g tanah

90 ml NaCl 0,85%1 ml

Agar cawan PikovskayaInkubasi 48– 72 jam 28°C

Zona BeningKoloni

Luas halozone menunjukkan secarakualitatif daya pelarutan fosfat

Pemurnian

ó Sumber fosfat yg dpt diguankan dalam medium agar antara lain : Ca(PO4), FePO4, AlPO4, apatit, fosfat alam, atau senyawa P yang tidak larut misalnya trikalsium fosfat (Ca3(PO4)2) yg disuspensikan ke dlm medium agar.

ó Isolat yang menghasilkan zona bening, ditentukan nilai indeks pelarutan fosfatnya (Premono et al, 1996)

Indeks pelarutan fosfat = A/BA = diameter total (koloni + zona

bening)B = diameter koloni

ó

Bakteri Pelarut Fosfat

Pseudomonas pseudoalcaligenes

Bacillus subtilis

Jamur Pelarut Fosfat

Aspergillus niger

Teknik produksi Inokulanó Dibutuhkan isolat unggul dalam pelarutan Pó Media perbanyakanó Bahan pembawa (gambut, tanah mineral, zeolit, arang

sekam, sabut kelapa, batu bara, vermikulit, kompos)ó Populasi inokulan yg baik > 10 pangkat 8 sel pergram

media pembawa.- Hasil penelitian Premono (1994) : komposisi kompos-

zeolit (9:1, v/v) mrpk bahan pembawa terbaik- Fitriatin dkk (2010) : Campuran gambut-kompos-

arang-sekam (1:1:1) terbaik

kontrol BPF JPF MPF +MVA

28 HST

Pertumbuhan Tanaman jagung yang dipengaruhi MPF dan MVA

Sumber : Fitriatin dkk., 2007

Pemanfaatan MPF untuk efisiensi pemupukan P

ó Fitriatin dkk (2009 dan 2010) melaporkan bahwa inokulasi MPF dapat mengurangi kebutuhan pupuk P sebesar 25 % dengan peningkatan hasil tanaman padi gogo 20 %

ó Sunarlim (2000) melaporkan penggunakaan MPF dapat menekan kebutuhan pupuk P pada kedelai hingga 50 – 60 %

Perbandingan pertumbuhan tanaman padi gogo antara kontrol (kiri) dengan yang diberi BPF (kanan)

Sumber : Fitriatin dkk., 2006