-
FISIOLOGI TUMBUHAN KEBUTUHAN NUTRISI BAGI TUMBUHAN
BIOLOGICAL NITROGEN FIXATION (BNF) SEBAGAI BENTUK
PEMENUHAN NUTRISI BAGI TUMBUHAN DAN PERKEMBANGANNYA
DOSEN PENGAMPU MATA KULIAH:
Prof. Dr. Djukri, M.S.
DIBUAT OLEH:
Erie Agusta 13708251069
PROGRAM PASCASARJANA PENDIDIKAN SAINS
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2013/2014
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 1
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang Masalah Nitrogen adalah nutrisi terpenting
bagi tumbuhan untuk tumbuh dan
berkembang. Nitrogen adalah komponen utama penyusun klorofil
yang
merupakan organel terpenting pada peristiwa fotosintesis, sama
halnya dengan
asam amino asid, nitrogen juga berperan dalam pembentukan rantai
protein
(Wagner, 2012). Nitrogen juga ditemukan di bagian penting
biomolekul seperti
ATP dan nukleid asid. Walaupun begitu, nitrogen merupakan satu
dari banyak
elemen yang berlebih (yang paling banyak menyusun lapisan
atmosfer (N2) di
bumi), tumbuhan hanya bisa menggunakan turunan dari element ini.
Secara umum
tumbuhan memperoleh Nitrogen dengan 4 cara, cara tersebut
diantaranya 1)
tambahan ammonia dan/atau nitrat dari pupuk, 2) proses
dekomposisi bahan
organik 3) konversi nitrogen atmosfer kedalam bahan campuran
seperti petir, dan
terakhir 4) fiksasi nitrogen (Vance (2001) dalam Wagner,
2012).
Fiksasi nitrogen merupakan aspek terpenting bagi tanaman
untuk
memperoleh unsur hara (nitrogen) dengan cara melakukan simbiosis
dengan
bakteri. Bersama dengan fotosintesis, fiksasi nitrogen juga
merupakan dasar dari
semua kehidupan di bumi. Pemahaman dan perkembangan penelitian
saat ini
menunjukkan bahwa, tidak ada tanaman yang dapat melakukan
perbaikan
nitrogen secara sendiri (Cheng, 2008). Beberapa tanaman
(terutama kacang-
kacangan/polong) memperbaiki nitrogen melalui simbiosis
mikroorganisme
anaerobik (terutama rhizobia) (Cheng, 2008). Fikasi nitrogen
(BNF) ditemukan
oleh Beijerinck di tahun 1901 (Beijerinck (1901) dalam Wagner,
2012).
Penemuan ini dilakukan pada jenis prokariotik. Organisme ini
menggunakan
enzim nitrogenase untuk mengkatalis konversi nitrogen atmosfer
(N2) ke ammonia
(NH3). Tumbuhan bisa mengasimilasi NH3 untuk memproduksi
biomolekus
nitrogen tersebut. Prokatiotik ini merupakan organisme perairan,
seperti
cyanobacteria, bakteri tanah yang hidup bebas seperti
Azotobacter, bakteri yang
berasosiasi dengan tumbuhan seperti Azocspirillum, dan yang
terpenting, bakteri
seperti Rhizobium dan Bradyrhizobium, yang merupakan bakteri
simbiosis
dengan legume (tumbuhan polong) dan tumbuhan lainnya (Postgate
(1982) dalam
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 2
Wagner 2012). Seiring perkembangannya, berdasarkan penelitian
yang telah
banyak dilakukan, kontribusi global Biological Nitrogen Fixation
(BNF)
diperkirakan telah mencapai 200 dan 300 juta ton N tetap per
tahun, termasuk di
darat dan laut (Galloway et al, 1995 dalam Kumar dan Rao,
2012:2). Bahkan
Biological Nitrogen Fixation (BNF) dan teknologi dapat memainkan
peran
penting dalam menggantikan ketersediaan secara komersial
penggunaan pupuk N
dalam budidaya padi, sehingga mengurangi masalah lingkungan
dalam mencegah
penipisan materi organik di dalam tanah dan menjadi nilai
potensial tersendiri
untuk meningkatkan produksi hasil pertanian padi untuk memenuhi
kebutuhan
bahan pangan bagi manusia di masa depan (Jeyabal dan Kuppuswamy
2001 dalam
Choudhury dan Kennedy, 2002:1). Oleh karena itu, berdasarkan
perkembangan
penemuan ini, maka penulis ingin mengangkat Biological Nitrogen
Fixation
(BNF) sebagai judul permasalahan yang akan di bahas dari topik
kebutuhan
nutrisi.
2. Rumusan Masalah.
1. Apa itu Biological Nitrogen Fixation (BNF)?.
2. Apa penyebab terjadinya variasi penyerapan nitrogen pada
tumbuhan?.
3. Bagaimana perkembangan penggunaan pupuk nitrogen sintetik
bagi
pertanian?. 4. Apakah BNF (Biological Nitrogen Fixation) dan
teknologi dapat
membantu manusia dalam menggantikan ketersediaan komersial
penggunaan pupuk N dalam pertanian?
3. Tujuan Penulisan.
1. Untuk mengetahui apa itu Biological Nitrogen Fixation
(BNF).
2. Untuk mengetahui penyebab terjadinya variasi penyerapan
nitrogen pada
tumbuhan.
3. Untuk mengetahui bagaimana perkembangan penggunaan pupuk
nitrogen sintetik bagi pertanian.
4. Untuk mengetahui apakah BNF (Biological Nitrogen Fixation)
dan
teknologi dapat membantu manusia dalam menggantikan
ketesediaan
komersial penggunaan pupuk N dalam pertanian.
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 3
BAB II
PEMBAHASAN
1. Simbiosis Tumbuhan dan Bakteri
A. Simbiotic Nitrogen Fixation Banyak mikroorganisme fiksasi
nitrogen bersimbiosis dengan
tumbuhan inang. Tumbuhan menyediakan karbohidrat (glukosa) dari
proses
fotosintesis yang digunakan oleh bakteri fiksasi nitrogen
sebagai energi yang
dibutuhkan dalam proses fiksasi nitrogen. Pada penukaran
sumber
karbondioksida, mikroba menyediakan nitrogen yang sudah di
fiksasi kepada
tumbuhan inang untuk tumbuh dengan bantuan enzim nitrogenase
(Wagner,
2012). Berikut penjelasan gambar 1 mengenai struktur kimia
protein
nitrogenase.
Gambar 1. Struktur Kimia Protein Nitrogenase (Sumber: Cheng,
2008)
Satu contoh dari jenis fiksasi nitrogen ini adalah simbiosis
bakteri
Azollas yang bersimbiosis dengan cyanobakterium Anabaena
azollae.
Anabaena berkolonisasi rongga yang terbentuk di dasar daun
Azolla. Ada
cyanobacteria memperbaiki sejumlah besar nitrogen dalam sel
khusus yang
disebut heterosis. (Wagner, 2012). Simbiosis ini telah terjadi
sekitar 1000
tahun yang lalu sejak biofertilizer di lahan basah persawahan di
asia tenggara
(Wagner, 2012). Sawah biasanya ditutupi dengan Azolla "bloom"
hingga 600
Fe-Protein
MoFe-Protein P-cluster
[4Fe;4S]
FeMo-cofactor
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 4
Kg N ha-1-yr 1 selama musim tanam (Postgate (1982), Fattah
(2005) dalam
Wagner (2012)).
Contoh lainnya adalah simbiosis antara pohon dan semak
actinorhizal,
seperti Alder (Ainus sp), dengan actinomycetes Frankia. Tumbuhan
ini adalah
tumbuhan khas Amerika Utara dan cenderung tmbuh subur di
lingkungan
yang kadar nitrogennya rendah. Di banyak wilayah mereka
biasanya
merupakan tanaman non-legume nitrogen fixer dan sering menjadi
komunitas
tumbuhan perintis yang sukses. Tumbuhan Actinorphizal banyak
ditemukan di
ekosistem pegunungan, kering, chapparal, hutan, daerah air
panas, rimparian,
bukit pesisir dan lingkungan tundra artik (Benson &
Silvester (1993) dalam
Wagner, 2012).
Walaupun simbiosis diatas menggambarkan peran yang penting
dalam dunia fiksasi nitrogen ekologi, sejauh ini asosiasi
simbiotik fikasi
nitrogen yang paling penting adalah hubungan antara tumbuhan
polong/legume dengan bakteria Rhizobium dan Bradyrhizobium.
Tumbuhan
polong yang banyak digunakan dalam sistem pertaninan meliputi
alfalfa,
kacang-kacangan, semanggi, cowpeas, lupin, kacang tanah,
kedelai, dan
vetches. Dari tumbuhan polong dalam produksi pertanian, kedelai
tumbuh
50% dari area tumbuh tumbuhan polong, dan mewakili 68% total
produksi
global tanaman polong (Vance (2001) dalam Wagner, 2012).
B. Legume Nodule Formation Bakteri Rhizobium atau Bradyrhizobium
merupakan koloni utama di
sistem akar tumbuhan inang dan menyebabkan nodul dari akar
tanaman inang
menjadi rumah bagi bakteri ini seperti yang terlihat pada gambar
2.
Gambar 2. Extensive Nodulation of a Peanut Root after
Inoculation with Bradyrhizobium Strain 32H1
(Sumber: Wagner, 2012)
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 5
Bakteri mulai memfikasasi nitrogen yang diperlukan oleh
tumbuhan. Akses
fikasisi nitrogen memeberikan tanaman untuk menghasilkan daun
yang
diperkaya dengan nitrogen dan dapat didaur ulang di seluruh
tumbuh
tumbuhan. Proses ini meningkatkan kapasitas fotisntesis, yang
menghasilkan
benih yang kaya akan nitrogen. Konsekuensi dari tumbuhan polong
tidak
membuat nodul berdiam diri ketika tumbuhan polong tumbuh dengan
kadar
nitrogen tanah yang rendah. Hasil dari proses ini menghasilkan
tumbuhan
dengan tipe klorosis, tumbuhan dengan kadar nitrogen rendah,
dan
menghasilkan biji yang sedikit seperti yang terlihat pada gambar
3 dan 4.
Gambar 3. Mutant Non-Nodulated Soybeans (foreground) With
normal, Nodulated Soybeans (background)
(Sumber: Wagner, 2012)
Gambar 4. Comparison of Peanut Plants with and without
Bradyrhizobia. Plants are (left to right), uninoculated with
Bradyrhizobium, inoculated with
Bradyrhibium, non-nodulating mutant peanut inoculated with
Bradyrhizobium, and non-nodulating mutant peanut uninoculated
with
Bradyrhizobium (Sumber: Wagner, 2012)
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 6
Proses nodulasi menggambarkan interaksi diatur antara bakteri
dan
tanaman inang (Napoli & Hubbell (1975), Kamst et al. van
Rhyn &
Vanderleyden (1995), Cheng & Walker (1998) dalam Wagner,
2012). Proses
dimulai ketika bakteri rhizobia tertarik pada pembebasan
flavonoid oleh akar
dari tumbuhan polong. Untuk kacang-kacangan seperti alfalfa,
semanggi, dan
kedelai (tumbuhan lainnya seperti lupines dan tumbuhan polong
yang
membentuk nodul dengan cara clain) bakteri kemudian mulai
melekatkan diri
pada perluasan dari sel-sel akar rambut akar yang disebut rambut
akar. Proses
perlekatan bakteri pada sel-sel di rambut akar sebenarnya adalah
proses dua
langkah di mana bakteri pertama melampirkan menggunakan Ca2+
binding
protein yang disebut rhicadhesin. Setelah bakteri terakumulasi
dan
menguatkan diri ke permukaan akar rambut, keterikatan akan lebih
kuat
dengan melibatkan lektin dan / atau jaringan firbril selulosa
dan fimbriae yang
dihasilkan oleh tumbuhan inang dan bakteri, masing-masing
(Wagner, 2012).
Tumbuhan polong inang kemudian merasakan bahan kimia yang
diproduksi oleh bakteri rhizobia yang disebut sebagai faktor Nod
yang
menyebabkan rambut akar menggulung dan membentuk apa yang
disebut
shepherds crook. Kemudian bakteri rhizobia berpenetrasi ke dalam
rambut
akar dan biasanya membentuk struktur tubular yang disebut benang
infeksi
(Wagner, 2012). Setelah bakteri mampu memasuki akar itu sendiri,
meraka
akan merangsang pembelahan sel cortical untuk membentuk nodul
(Wagner,
2012). Saat nodul mulai terbentuk, bakteri akan dikelilingi oleh
membran
yang diturunkan dari tumbuhan dan dilepaskan dalam sel tumbuhan
yang
membentuk nodul. Bakteri selanjutnya kehilangan dinding sel
mereka dan
mengalami perubahan mendasar dalam morfologi sel membentuk
ukuran yang
lebih besar, sel-sel bercabang yang berbentuk tidak teratur dan
proses ini
disebut bakteroid. Mereka kemudian menjadi tergantung pada
tanaman inang
untuk memperoleh energi yang mereka butuhkan. Dan sebagai
imbalannya,
bakteri memfiksasi nitrogen untuk tumbuhan (Wagner, 2012).
Interaksi antara bakteri dan tumbuhan polong inang begitu rumit,
hal
ini dilihat bahwa partikel Rhizobium atau Bradryzobium hanya
akan
menodulasi berdasarkan genus tanaman yang terpilih saja. Sebagai
contoh,
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 7
Rhizobium melilotti hanya akan menodulasi tumbuhan jenis
alfalfa, sedangkan
Rhizobium leguminosarum biovar trifolii hanya akan menodlasi
tumbuhan
genus Trifolium (Wagner, 2012). Penerimaan yang spesifik ini
menunjukan
interaksi sinyal kelompok sel (faktor Nod) antara kelompok sel
bakteri dan
tumbuhan polong inang. Faktor Nod tersebut telah diidentifikasi
sebagai
oligosakarida lipoprotein (Wagner, 2012). Variasi struktur
oligasakarida ini
ditentukan spesialisasi penerimaan dari bakteri (Wagner, 2012).
Berikut ini,
tabel 1 mengenai kelompok bakteri dan jenis tumbuhan yang dapat
di
nodulisasi.
Tabel 2. Tabel Jenis Tumbuhan dan Bakteri Fiksasi Nitrogen
Jenis Tumbuhan Bakteri Alfalfa Sinorhizobium melilotii
Kacang Rhizobium legumninosarum biovar phaseoli and Rhizobium
tropici Semanggi Rhizobium leguminosarum biovar trifolii
Teratai Mesorhizobium loti Kacang polong Rhizobium leguminosarum
biovar viceae
Kedelai Bradyrhizobium japonicum, Bradyrhizobium elkanii,
Rhizobium fredii Sesbania Azorhizobium caulinodans
Sumber: Wagner, 2012
C. Variasi Kemampuan Tumbuhan dalam Mengikat Nitrogen
Berdasarkan kajian fiksasi nitrogen simbiotik pada kedelai
varietas
orba dan lokon, dapat disimpulkan bahwa varietas kedelai
memiliki
kemampuan mengikat N2 udara yang berbeda (Sisworo, Rasjid &
Elsje, 1985).
Varietas Orba mengikat N2 udara lebih banyak dari Lokon.
Varietas kedelai
dengan daya hasil yang lebih tinggi memerlukan zat hara nitrogen
yang lebih
banyak. Orba membutuhkan nitrogen dua kali lebih banyak dari
Lokon.
Bagian terbesar dari kebutuhan N tanaman disediakan oleh tanah
(kira-kira 56
persen). Fiksasi N, simbiotik menyediakan kira-kira 39 persen
dari seluruh
kebutuhan N tanaman kedelai.
Kajian fiksasi nitrogen simbiotik pada kedelai varietas orba dan
lokon
(Sisworo, Rasjid & Elsje, 1985) ini juga di dapat juga
sebuah teori bahwa
takaran pemupukan N yang dibutuhkan dalam budidaya kedelai lebih
rendah
(dibandingkan dari takaran pemupukan) yang dibutuhkan untuk
tanaman
sereal. Akan tetapi zat hara nitrogen yang diserap untuk
perkembangan dan
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 8
pertumbuhan kedelai jauh lebih banyak dari tanaman sereal. Hal
ini dapat
terjadi karena kedelai mampu mengikat N2 dari udara secara
simbiotik. Ini
disebabkan kedelai menimbun protein dalam biji yang jauh lebih
banyak dari
tanaman sereal, sehingga selama pertumbuhannya kedelai
memerlukan zat
hara N yang lebih banyak. Menurut Nelson dan Weaver (1980)
dalam
Sisworo, Rasjid & Elsje (1985), varietas kedelai yang
sekarang banyak
ditanam mampu menghasilkan biji sebanyak 3500 kg per hektar dan
zat hara
nitrogen yang dibutuhkan lebih dari 300 kg N/ha.
Selain itu, berdasarkan kajian fiksasi nitrogen yang dilakukan
oleh
kelompok alga Anabaena, di dapat sebuah kesimpulan bahwa dari
empat
spesises Anbaena yang menunjukan proses dalam kapasitas fiksasi
nitrogen,
hanya dari spesies Nostoc yang mampu membuktikan proses
asimilasi
nitrogen dalam bentuk unsur (De, 1939 dalam Fogg, 1941).
Sedangkan Alga
biru-hijau lainya sulit untuk mendapatan asimilasi nitrogen
bebas (Fogg,
1941). Ini menjadi sebuah gambaran variasi fiksasi nitrogen
sangat mungkin
terjadi dalam tingkat spesies walau dalam satu genus Alga.
Pada tumbuhan tingkat tinggi, variasi ini bisa terjadi terjadi
karena
interaksi antara bakteri dan tumbuhan polong inang begitu rumit
dan bahkan
bakteri pengikat nitrogen hanya akan menodulasi berdasarkan
genus tanaman
yang terpilih saja (Wagner, 2012). Perbendaan spesifik ini
terjadi karena
interaksi sinyal kelompok sel (faktor Nod) antara kelompok sel
bakteri dan
tumbuhan polong inang. Faktor Nod tersebut telah diidentifikasi
sebagai
oligosakarida lipoprotein (Wagner, 2012). Variasi struktur
oligasakarida ini
ditentukan spesialisasi penerimaan dari bakteri (Wagner, 2012).
Berikut
penjelasan lebih lanjut pada table 2 mengenai variasi penyerapan
nitrogen oleh
beberapa tanaman.
Tabel 3. Variasi Penyerapan Nitrogen oleh Beberapa Tanaman.
Plant Scientific Name Nitrogen Fixed (Kg N/ha/yr)
Horse Bean Vicia faba 45552 Pigeon pea Cajanus cajan 168280
Cowpea Vigna unguiculata 73354 Mung bean Vigna mungo 63342 Soybean
Glycine max 60168 Chickpea Cicer arietinum 103 Lentil Lens
esculenta 88114 Peanut Arachis hypogaea 72124
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 9
Pea Pisum sativum 5577 Bean Phaseolus vulgaris 4070 Leucaena
Leucaena leucocephala 74584 Alfalfa Medicago sativa 229290 Clover
Trifolium spp. 128207
Sumber: Silva and Uchida, 2000 2. Perkembangan Penggunaan
Nitrogen Sintetik (Pupuk Urea) dan Peran
(Biological Nitrogen Fixation) BNF Sebagai Solusi
Reduksi nitrogen di atmosfer adalam sebuah proses kompleks
yang
memerlukan proses masukan energi yang banyak (Postgate (1982)
dalam Wagner,
2012). Molekul nitrogen adalah komposisi dua nitrogen yang
dihubungkan
dengan ikatan rangkap tiga kovalen, ini membuat molekul sangat
stabil dan tidak
reaktif. Nitrogenase mengkatalis pemecahan ikatan ini serta
melakukan
penambahan tiga atom hidrogen untuk setiap atom nitrogen.
Mikroorganisme memperbaiki nitrogen membutuhkan 16 mol
adenosin
trifosfat (ATP) untuk mengurangi setiap mol nitrogen (Hubbell
& Kidder (2009)
dalam Wagner, 2012). Organisme ini membutuhkan energi dari
oksidasi molekul
organik. Mikroorganisme non-fotosintesis harus memerlukan
molekul dari
organisme lain, sedangkan mikroorganisme fotosintesis seperti
cyanobacteria
menggunakan gula produksi dari fotosintesis. Mikroorganisme
asosiatif dan
simbiosis penambat nitrogen memperoleh senyawa ini dari tumbuhan
inang
rhizospheres (National Research Council 1994, Hubbell &
Kidder (2009) dalam
Wagner, 2012).
Industri menggunakan proses Haber-Bosch untuk mengurangi
nitrogen
esensial dengan cara yang sama. Pertanian konvensional telah
bergantung pada
proses ini untuk menghasilkan pupuk komersial yang dibutuhkan
untuk tumbuh
sebagian besar tanaman hibrida di dunia. Tetapi pendekatan ini
dilengkapi dengan
banyak konsekuensi, termasuk menggunakan bahan bakar fosil untuk
energi yang
dibutuhkan untuk memproduksi pupuk ini, emisi karbon dioksida
yang dihasilkan
dan polusi dari pembakaran bahan bakar ini, dapat berdampak
buruk pada
kesehatan manusia (Vitousek (1997) dalam Wagner, 2012).
Terlalu sering menggunakan pupuk kimia telah menyebabkan
ketidak
seimbangan dalam siklus nitrogen dan akibatnya permukaan air
serta pencemaran
air tanah. Pernyataan ini juga disampaikan oleh tim peneliti
University of Illinois
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 10
yang dipimpin oleh profesor Richard Mulvaney, Saeed Khan, dan
Tim Ellsworth
dalam Philpott (2010), mereka menyatakan bahwa pupuk nitrogen
dapat
merangsang mikroba tanah untuk mengkonskumsi bahan organik, akan
tetapi
seiring waktu, dampak ini akan meningkatan nafsu makan mikroba
melebihi
manfaat dari kemampuan tanaman. Menurut mereka, ini akan
menciptakan
semacam efek treadmill. Sebagai bahan organik yang menghilang,
kemampuan
tanah untuk menyimpan nitrogen organik menalami penurunan.
Sejumlah besar
nitrogen kemudian larut pergi, mencemari air tanah dalam bentuk
nitrat, dan
memasuki atmosfer sebagai nitrous oksida (N2O), gas rumah kaca
dengan sekitar
300 kali kekuatan panas-perangkap karbon dioksida. Peningkatan
beban pupuk
nitrogen ini telah berdampak ke air tawar, serta ekosistem laut
bahkan telah
menyebabkan eutrofikasi (suatu proses dimana menjamurnya
mikroorganisme,
terutama ganggang). Ini merupakan "penghijauan" di atas
permukaan air dan telah
menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut (DO) di perairan
bawah seperti
alga planktonik dan mikroba bahan bakar. Ini tingkat kekurangan
DO yang
mengakibatkan kematian besar organisme air dan menciptakan apa
yang disebut
zona mati, daerah di mana kehidupan air sedikit atau tidak dapat
ditemukan, hal
ini dapat dilihat pada gambar Gambar 5.
Gambar 5. True-color image of Mississippi River sediment
deposition into the Gulf of Mexico. Courtesy of NASA
(Sumber: Wagner, 2012).
Sejak tahun 1960-an, zona mati telah meningkat secara
eksponensial di
seluruh dunia, dan kini telah didokumentasikan dari lebih dari
400 sistem,
yang mempengaruhi lebih dari 245.000 kilometer persegi wilayah
pesisir
(Diaz & Rosenberg (2008) dalam Wagner, 2012), hal ini dapat
dilihat pada
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 11
Gambar 6. Fenomena ini sekarang dianggap sebagai stressor pada
ekosistem
laut.
Gambar 6. Aquatic Dead Zones Across The World. Courtesy of NASA
(Sumber: Wagner, 2012)
Berdasarkan fakta yang telah diuraikan, lantas bagaimana
peran
Biological Nitrogen Fixation (BNF) sebagai solusi dari
permasalahan tersebut.
BNF sendiri merupakan sistem yang berbeda sehingga memiliki cara
yang
berbeda pula dalam memberikan suplemen N. Beberapa penelitian
yang telah
dilakukan di seluruh dunia dalam mengevaluasi potensi sistem BNF
untuk
tanaman padi menunjukkan bahwa biota air Cyanobacteria dan
Azolla dapat
melengkapi persyaratan kebutuhan N bagi tanaman, dan mampu
menggantikan 30-50 % dari yang dibutuhkan pupuk urea (Choudhury
dan
Kennedy, 2002:1). Berdasarkan data penelitian yang ada, BNF
(Bilogical
Nitrogen Fixation) yang dilakukan oleh beberapa bakteri
diazotrophic seperti
Azotobacter, Clostridium, Azospirillum, Herbaspirillum dan
Burkholderia
dapat menggantikan penggunaan pupuk urea yang biasa digunakan
oleh
petani, sedangkan bakteri Rhizobium dapat meningkatkan
pertumbuhan
fisiologi atau meningkatkan morfologi akar beras tanaman
(Choudhury dan
Kennedy, 2002:1). Berikut penjelasan lebih lanjut pada tabel 4
mengenai
peningkatan hasil gabah padi dengan jenis bakteri pemfiksasi
yang berbeda.
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 12
Tabel 4. Peningkatan Hasil Gabah Padi Dengan Jenis Bakteri
Pemfiksasi yang Berbeda
N2-fixing
system Experiment type Increase in rice grain yield
Estimated
amount of fixed N2
Refference Amount %
Azolla-Anabaena symbiosis
Field 1.5 t ha-1 50 48.2 kg ha-1 Milan (2002)
Cyanobacteria Field 1.4 ha-1 29 24.2 kg ha-1 Hashem (2001)
Bacterial inoculant biofertilizer
Azotobacter sp. Field 0.4-09 t ha-1 7-20 11-52 kg ha-1 Yanni and
El-Fattah (1999) Azospirillum lipoferum Greenhouse 6.7 g plant
-1 81 58.9% Ndfa Mirza et al. (2000) Herbaspirillum spp.
Greenhouse 3.7-7.5 g plant
-1 45-90 38.1-58.2% Ndfa
Bukholderia vietnamiensis Field 0.5-0.8 t ha
-1 13-22 Data not available Tran Van et al. (2000)
Rhizobium leguminosarum Greenhouse 0.6-7.9 g pot
-1 2-22 23-31 mg pot-
1 Biswas et al.
(2000a) Sumber: Choudhury dan Kennedy, 2002:3
Dengan meilihat potensi ini, maka dapat dirasakan bahwa
teknologi dan
proses BNF dapat saling bersinergi untuk membantu manusia
dalam
meningkatkan produksi pertanian.
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 13
BAB III
PENUTUP
Adapun simpulan yang dapat saya sampaikan adalah sebagai
berikut:
1. Fiksasi nitrogen merupakan faktor penting bagi tumbuhan
(terutama kacang-
kacangan) untuk memenuhi asupan nutrisi/unsur hara.
2. Variasi penyerapan fiksasi nitrogen terjadi karena interaksi
sinyal kelompok
sel (faktor Nod) antara kelompok sel bakteri dan tumbuhan polong
inang,
variasi faktor Nod ini dipengarui oleh spesialisasi penerimaan
dari bakteri.
3. Penggunaa pupuk nitrogen sintetik oleh para petani telah
menyebabkan
eutrofikasi (suatu proses dimana menjamurnya mikroorganisme,
terutama
ganggang) di perarira dan berdampak pada penurunan kadar oksigen
terlarut
(DO) di perairan bawah seperti alga planktonik dan mikroba bahan
bakar. 4. BNF dan perkembangan teknologi dapat membantu manusia
dalam
menggantikan ketesediaan komersial penggunaan pupuk N dalam
pertanian
dan mencegah penipisan materi organik di dalam tanah.
-
Plant Physiology Biological Ntirogen Fixation 14
DAFTAR PUSTAKA Choudhury, A. T. M. A. dan Kennedy, I. R.2004.
Prospects and Potentials for
Systems of Biological Nitrogen Fixation (BNF) in Sustainable
Rice Production. Biol Fertil Soils, 39:219227
Cheng, Qi.2008. Perspectives in Biological Nitrogen Fixation
Research. Journal
of Integrative Plant Biology, 50 (7): 784796 Fogg, G. E. 1941.
Studies on nitrogen fixation by Blue-green algae Nitrogen
fixation by anabaena cylindrica lemm. Diambil 7 Maret 2014, dari
http://
www.researchgate.net%2Fpublication_Botany_School_cambridge%2F226594946_Studies_on_nitrogen_fixation_by_blugereen_algae%2Ffile%2Fd912f50c63c0478925.pdf
Kumar, S.R. Sathish and Rao, K.V.Bhaskara.2012. Biological
Nitrogen Fixation :
A Review. International Journal of Advanced Life Sciences
(IJALS), Vol.1. Jan. 2012
Philpott, Tom. 2010. New research: Synthetic Nitrogen Destroys
Soil Carbon, Undermines Soil Health. Diambil 18 Maret 2014, dari
http://grist.org/article/2010-02-23-new-research-synthetic-nitrogen-destroys-soil-carbon-undermines/
Sisworo, Widjang H., Rasjid, Havid., & L, Elsje.1985.
Fiksasi Nitrogen Simbiotik pada Kedelai Varietas Orba dan Lokon.
Diambil 27 Februari 2014,dari
http://digilib.batan.go.id/eprosiding/File%20Prosiding/Pertanian_Peternakan/pertanianpeternakan_1985/data/Widjang_Sisworo_227.pdf.
Wagner, S. C.. 2012. Biological Nitrogen Fixation. Nature
Education
Knowledge, 3(10):15. Silva, J. A and Uchida, R.2000. Biological
Nitrogen Fixation Natures
Partnership for Sustainable Agricultural Production. Diambil 18
Maret 2014, dari
http://www.ctahr.hawaii.edu/oc/freepubs/pdf/pnm13.pdf.
REVIEW ARTICLE