biological nitrogen fixation
DESCRIPTION
“BIOLOGICAL NITROGEN FIXATION (BNF) SEBAGAI BENTUK PEMENUHAN NUTRISI BAGI TUMBUHAN DAN PERKEMBANGANNYA”TRANSCRIPT
-
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