Soal 1. Jelaskan hubungan timbal balik antara tanaman, mikoriza, bakteri pelarut fosfat dan bakteri lainnya dalam hal :a. Sifat fisik tanahb. Sifat kimia tanah c. Serapan N dan P oleh tanah, Ketersediaan N dan P ditanah, dan Pertumbuhan dan produksi tanaman2. Pengaruh pemberian Mikoriza dan Rhizobium, serta mekanismenya terhadap :a. Infeksi akar oleh Rhizobiumb. Jumlah bintil akar dan Bintil akar efektifc. Serapan N dan Pd. Pertumbuhan dan produksi tanaman3. Pengaruh Mikoriza dan Azetobacter terhadap :a. Infeksi Mikoriza pada akar, sporulasi dan kolonisasib. P tersedia dan serapan P4. pengaruh pemberian bahan kimia (pupuk NPK dan pestisida) terhadap:a. populasi mikroba pelarut fosfatb. kolonisasi Mikorizac. bakteri N simbiotik dan non simbiotik

Jawaban :1. a. Sifat fisika tanahLingkungan Mikoriza dapat meningkatkan struktur tanah dengan menyelimuti butir-butir tanah. Stabilitas agregat meningkat dengan adanya gel polysakarida yang dihasilkan cendawan pembentuk mikoriza. Karena bukan merupakan bahan kimia pupuk ini tidak mencemari lingkungan.Penggunaan pupuk hayati secara tepat akan menyebabkan tanah menjadi gembur. Tanah yang gembur akan memiliki pori-pori lebih banyak guna menyalur dan menyimpan air tanah untuk kebutuhan tanaman. Pada saat musim kemarau, tanah mampu menyediakan air. Sementara pada musim hujan, tanah mampu menahan air sehingga resiko erosi dan banjir dapat dikurangi. Sehingga ketersedian air untuk tanaman tetap tersedia dan tidak akan menyebabkan tanaman akan stress akan lingkungannya.

b. Sifat kimia tanah Menurut Riana (2003), mikroba pelarut fosfat dapat menurunkan pH tanah dari 4,11 menjadi 3,89. Hal ini disebabkan karena mikroba pelarut fosfatmengeluarkan asam asam organik dalam aktifitasnya. Hal ini ditegaskan oleh Rao (1982) yang menyatakan beberapa mikroba tanah terutama dari genus Pseudomonas dan Bacillus serta dari kelompok jamur dari genus Penicillium dan Aspergillus memiliki kemampuan merubah P tidak larut menjadi tersedia dengan menghasilkan asam asam organik seperti asam pormat, asetat, propionat, laktak, glikolat, fumarat dan asam asam suksinat.Pemberian mikroba pelarut fosfat dan mikroba selulotik bersama-sama kotoran ayam meningkatkan kandungan C organik tanah. Hal ini disebabkan karena sebagai bahan organik kotoran ayam menyumbangkan C organik kepada tanah dan dengan pemberian kotoran ayam mengakibatkan populasi mikroba meningkat karena sumber energi yang cukup tersedia yang akhirnya meningkatkan kandungan C organik tanah (Riana, 2003).Terjadinya peningkatan kadar N total tanah pada perlakuan Rhizobia dan mikroba pelarut fosfat. Karena Rhizobia dapat memfiksasi Ndari udara dan mikroba pelarut fosfat selain dapat meningkatkan ketersedian P juga dapat meningkatkan ketersediaan N (Riana, 2003). Begitu juga dengan kadar P tersedia di dalam tanah juga mengalami peningkatan karena adanya mikroba pelarut fosfat yang menginfeksi perakaran. Mikroba pelarut fosfat bersifat menguntungkan karena mengeluarkan berbagai macam asam organik seperti asam formiat, asetat, propionat, laktat, glikolat, fumarat, dan suksinat. Asam-asam organik ini dapat membentuk khelat (kompleks stabil) dengan kation Al, Fe atau Ca yang mengikat P, sehingga ion H2PO4- menjadi bebas dari ikatannya dan tersedia bagi tanaman untuk diserap.

c. Serapan N dan P oleh tanah, Ketersediaan N dan P ditanah, dan Pertumbuhan dan produksi tanaman?Interaksi antara dua spesies jamur MA Glomus mosseae dan G. fasciculatum dengan bakteri pelarut fosfat Azospirillum spp., Pseodomonas spp., Bacillus spp., dan Enterobacter spp. pada tanaman legum Pueraria phaseolides telah diteliti oleh (Toro et al., 1996 dalam Pujiyanto, 2001).Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa secara umum simbiosis antara tanaman, baik MA maupun BPF dapat meningkatkan pertumbuhan serta serapan nutrisi tanaman. Kondisi tanaman yang lebih baik tersebut terjadi karena inokulasi bakteri mampu melarutkan fosfat, dari bentuk terikat sehingga tidak tersedia bagi tanaman, menjadi bentuk terlarut yang tersedia bagi tanaman diikuti oleh serapan yang lebih intensif karena adanya MA.Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Widyati (2007) bahwa formulasi inokulum mikroba yang diisolasi dari lahan bekas tambang batubara, yang paling baik untuk bibit A. crassicarpa adalah inokulum tinggal MA atau konsorsium rhizobia, MA dan BPF. MA mempunyai peran ganda terhadap tanaman inangnya; meningkatkan pertumbuhan dan meningkatkan optimasi inokulasi rhizobium dan BPF pada bibit A. crassicarpa 4 bulan di persemaian. Inokulasi dengan konsorsium mikroba memberikan hasil yang paling baik dalam meningkatkan tinggi (26%), biomas (137%) dan serapan N (164%), P (335%) dan K (167%) dalam tanaman. Inokulasi MA secara murni dapat meningkatkan serapan N tanaman 80%, P 383% serta K 51% dibanding kontrol. Peningkatan serapan hara dengan perlakuan MA murni dapat meningkatkan biomas 91% dan pertambahan tinggi 114% dibanding kontrol.Jamur MA yang diinokulasikan mampu merubah fisiologi tanaman, sehingga eksudat tanaman bermikoriza akan berbeda dengan tanaman yang tidak bermikoriza. Spesies jamur MA yang berbeda juga akan memberikan pengaruh berbeda terhadap tanaman. Seperti halnya pada interaksi antara jamur MA dengan bakteri penambat N, interaksi antara jamur MA dengan bakteri pelarut fosfat juga bersifat spesifik, tergantung pada spesies jamur MA, spesies bakteri, dan spesies tanamannya (Pujiyanto, 2001).

2. a. Mekanisme infeksi akar oleh RhizobiumBintil akar adalah hasil simbiosis tanaman dari jenis Leguminosae dengan Rhizobium yang mampu melakukan penambatan N2. Bintil akar terbentuk melalui serangkaian proses yang diawali kolonisasi bakteri Rhizobium pada rambut akar tanaman polong. Kolonisasi bakteri Rhizobium ini diduga bisa terjadi karena adanya suatu protein tanaman yang disebut "lektin" yang rnungkin berinteraksi dengan Rhizobium spesiifik sehingga memungkinkan tanaman untuk mengenal dan menerima tipe Rhizobium yang cocok. Rhizobium masuk tumbuhan inang melalui rambut akar yang kemudian berubah bentuk karena substansi seperti hormon yang dihasilkan oleh bakteri. Kemudian bakteri bermigrasi ke dalam struktur seperti benang, memperbanyak diri yang pada akhirnya bakteri tersebut tersebar di sepanjang rambut akar sampai ke jaringan akar. Kolonisasi sel-sel akar dalam jaringan tanaman inang terjadi apabila bakteri dibebaskan dari benang infeksi dan hal ini melibatkan enzim pektinase dari Rhizobium dan selulase dari sel tanaman. Dalam perkembangannya bakteri secara terus menerus mengalami modifikasi baik struktur maupun fungsi dan menjadi bakteroid yang kaya enzim nitrogenase, suatu enzim yang mampu mengikat/menambat nitrogen. Satu atau beberapa bakteroid dilindungi oleh struktur bermembran yang mungkin merupakan tempat terbentuknya pigmen merah, leghaemoglobin. Pigmen ini menentukan ciri warna bintil akar yang aktif menambat nitrogen. Bakteri simbiotik mampu mengikat nitrogen bebas bila memenuhi 3 persyaratan pokok seperti :1. adanya bintil akar;2. terjadinya diferenensiasi bakteri menjadi bakteroid;3. menghasilkan leghaemoglobinSelain hal tersebut di atas, faktor lingkungan juga dapat mempengaruhi penambatan nitrogen pada tanaman jenis legum seperti temperatur, kelembaban, air, salinitas, pH, nutrien dan adanya bakteri Rhizobium yang cocok.

b. Jumlah bintil akar dan bintil akar efektifKata mikoriza berasal dari bahasa Yunani yang mempunyai arti jamur akar yaitu merupakan suatu kerja sama saling menguntungkan antara jamur tertentu dengan akar tanaman tingkat tinggi (Hendromono, 1996). Hubungan kerja sama yang saling menguntungkan tersebut ialah tanaman inang menerima nutrisi yang berupa mineral, di lain pihak jamur menerima karbon sebagai hasil fotosintesis dari inang (Harley & Smith, 1983; Harley, 1989 dalam Bundrett et al, 1996). Penggunaan mikoriza dari daerah asal (indigenous) menunjukkan kecocokan dengan inangnya, sehingga penggunaan mikoriza indigenous pada daerah asalnya memungkinkan kecocokan yang lebih tinggi dalam bersimbiosis dengan tanamannya (Bertham, 2007).Bakteri Rhizobium adalah salah satu contoh kelompok bakteri yang berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman. Bila bersimbiosis dengan tanaman legum seperti kacang tanah, kelompok bakteri ini akan menginfeksi akar tanaman dan membentuk bintil akar di dalamnya, dan memfiksasi nitrogen atmosfer bila berada di dalam bintil akar dari mitra legumnya. Rhizobium berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman khususnya berkaitan dengan masalah ketersediaan nitrogen bagi tanaman inangnya (Sutanto, 2002).Pembbentukan bintil akar tanaman kedelai perlu ditingkatkan melalui inokulasi Rhizobium dan mikoriza. Rhizobium dapat bersimbiosis dengan tanaman, dengan cara mengenfeksi akarnya dan membentuk bintil akar didalamnya. Rhizobium mengikat N dari udara, kemudian dilepas kembali untuk pertumbuhan tanaman. sedangkan mikoriza dapat meningkatkan penyerapan fosfat yang diperlukan untuk sintesis energi yang digunakan untuk pembentukan bintil akar. Ketersediaan P yang banyak dapat meningkatkan pembentukan bitil akar dan jumlah bintil akar efektif.Namun, apabila pada suatu pertanaman taman diberikan perlakuan mikoriza lebih dari satu spesies akan menyebabkan penurunan jumlah bintil akr efektif, dikarenakan terjadi persaingan nutrisi antar mikoriza tersebut.

c. Serapan N dan PMikoriza dapat meningkatkan penyerapan fosfat karena mikoriza menghasilkan enzim phosphatase, hal ini snagt membantu ketersediaan ATP (Adenosine tri phosphate) yang sangat berfungsi dalam penyerapan hara mineral melalui membran sel akar tanaman. Unsur P diperlukan untuk pembentukan bintil akar dan aktifitas bintil akaryang maksimal.Kemampuan Rhizobium dan mikoriza sebagai bakteri penambat N dan jamur peningkat serapan P secara terpisah telah banyak diuji. Beberapa hasil penelitian tentang Rhizobium menunjukkan bahwa jumlah N yang ditambat dari udara melalui simbiosis adalah sekitar 40 70 % dari seluruh N yangh diperlukan untuk pertumbuhan tanaman kedelai (yutono, 1985). Hubungan simbiosis mutualisme antara keduanya berperan penting dalam silkus P dan serapannya oleh akar.

d. Pertumbuhan dan produksi tanamanPenambahan mikroba pelarut fosfat dan bakteri perangsang pertumbuhan tanaman, mampu meningkatkan ketersediaan hara P didalam tanah dan merangsang pertumbuhan akar tanaman sehingga penyerapan hara N dan P meningkat. Asosiasi rhizobium dan mikoriza vesikular arbuskular dapat meningkatkan pertumbuhan, serapan N dan P tanaman serta hasil kedelai (Hasibuan, 2006). Dalam penelitian Gonggo (1998), tanaman kedelai yang diberikan pupuk hayati rhizobium dan mikoriza memberikan bobot batang dan daun yang lebih berat dibandingkan jika hanya mendapatkan rhizobium atau mikoriza saja.

3. a. Infeksi Mikoriza pada akar, sporulasi dan kolonisasi.Pemberian mikoriza dan Azetobacter pada tanaman padi menunjukkan derajat infeksi CMA yang tinggi, akibat pengaruh CMA yang menunjukkan adanya kompatibilitas antara CMA dengan akar tanaman padi gogo. Simbiosis yang saling menguntungkan ini disebabkan oleh adanya fotosintat yang berguna bagi CMA di sekitar perakaran tanaman padi gogo, sehingga CMA berkembang baik disekitar perakaran. Peningkatan kecepatan fotosintesis juga akan meningkatkan kandungan karbohidrat yang selanjutnya meningkatkan infeksi CMA. Menurut Marschner (2002) infeksi dipengaruhi oleh spesies jamur, tumbuhan inang dan faktor lingkungannya. Hal ini menunjukkan bahwa besar kecilnya infeksi akar mungkin ditentukan oleh populasi dan distribusi spora yang ada di dalam tanah, sedangkan populasi dan distribusi spora sendiri ditentukan oleh kemampuan akar bermikoriza untuk membentuk spora-spora baru (Mansur, 2003). Jadi, infeksi akar akan meningkat begitu juga dengan kemampuan kolonisasi spora terhadap akar tanaman juga akan meningkat.Dalam penelitian ini masih ditemukan akar tanaman padi gogo yang terinfeksi tanpa adanya aplikasi CMA, yaitu sekitar 20%, hal ini membuktikan bahwa masih terdapat CMA alami, karena spora-spora dari CMA mampu bertahan hidup pada kondisi tanah yang tidak subur sehingga meningkatkan sporulasi yang terjadi diperakaran tanaman. Menurut Mansur (2003), bahwa spora merupakan sumber inokulum yang paling penting karena ketahanannya terhadap pengaruh lingkungan. konsentrasi P di dalam tanaman mengontrol tingkat infeksi dan sporulasi cendawan mikoriza arbuskula. Hal ini berhubungan dengan eksudat akar. Infeksi akar yang rendah akan menghasilkan jumlah spora yang rendah pula.b. P tersedia dan serapan PPemberian mikoriza dan Azetobacter secara bersamaan dapat meningkatkan serapan N dan P juga ketersediaan N dan P pada tanah. Adanya peningkatan ketersediaan N dan P dengan adanya inokulasi mikoriza, azotobakter dan pemberian Bahan organik disebabkan azotobakter mampu memfiksasi N dari udara secara non simbiotik. Selanjutnya N tersebut akan dilepaskan ke dalam tanah setelah azotobakter tersebut mengalami penguraian.Dari hasil penguraian selain melepaskan N juga akan melepaskan P yang selanjutnya akan meningkatkan juga ketersediaan P dalam tanah disebabkan mikoriza dengan bantuan miseliumnya mampu memperluas jangkauann perakaran tanaman, sehingga dapat meningkatkan serapan hara bagi tanaman khususnya hara P dan N. Hal ini sesuai dengan Bolan (1991) yang menyatakan bahwa peningkatan serapan P oleh tanaman karena 1) adanya perluasan volume tanah yang dapat dijelajahi oleh akar tanaman, dan 2) adanya percepatan gerakan P ke dalam hipa. Selanjutnya Smith et al. (1993) menyatakan bahwa P yang diambil oleh hipa eksternal ditransfer ke arbuskul melalui hipa internal sehingga serapan P oleh tanaman dapat meningkat.Sedangkan azotobakter akan memfiksasi N dari udara yang selanjutnya mikroba tersebut akan melepaskan N ke dalam tanah bersama-sama tubuhnya melalui proses penguraian, sehingga nitrogen dalam tanah cukup tersedia yang menyebabkan serapan N meningkat.

4. a. Populasi mikroba pelarut fosfatPenggunaan pupuk NPK dengan dosis rendah dan tidak berlebihan akan meningkatkan jumlah populasi mikroba pelarut fosfat, karena pada dasarnya mikroba pelarut fosfat membutuhkan unsur hara P diawal pertumbuhannya yang digunakan sebagai ssumber nutrisi utama mikroba pelarut fosfat tersebut. Namun, apabila penggunaan pupuk terlalu banyak justru akan menurunkan populasi mikroba pelarut fosfat karena kebutuhan hara P bagi tanaman terpenuhi sehingga tanaman tidak mengeluarkan senyawa sekunder berupa eksudat akar yang dibutuhkan oleh mikroba pelarut fosfat dan mikroba menguntungkan lainnya.Begitu juga dengan penggunaan pestisida kimia dalam dosis yang rendah juga akan menimbulkan dampak terhadap jumlah populasi mikroba pelarut fosfat namun masih bisa di toleransi oleh mikroba tersebut. Namun, jika penggunaan peestisida kimia dalam dosis yang rendah bukan hanya mikroba pelarut fosfat saja yang akan mengalami penurunan jumlah populasi, mikroba lain yang terdapat di dalam tanah juga akan mengalami hal yang sama. Bahkan untuk penggunaan secara berkelanjutan bisa mengancam keberadaan mikroba didalam tanah akan musnah.

b. Kolonisasi MikorizaPembentukan kolonisasi mikoriza dipengaruhi oleh jumlah akar yang terinfeksi. Berdasarkan jawaban diatas pada penggunaan pupuk NPK dalam dosis rendah akan meningkatkan jumlah kolonisasi mikoriza pada akar tanaman. Begitu juga sebaliknya, apabila punggunaan dalam dosis tinggi justru akan mengurangi tingkat kolonisasi akar oleh mikoriza.Hal ini terjadi dikarenakan tanaman sudah terpenuhi kebutuhan P dari pemupukan sehingga tanaman tidak lagi membutuhkan hara P dari mikoriza. Dengan demikian tanaman tidak mengelusrksn eksudat akar, dimana eksudat akar tersebut dibutuhkan oleh mikoriza sebagai sumber nutrisi.

c. Bakteri N simbiotik dan non simbiotikAzotobacter merupakan bakteri pemfiksasi nitrogen heterotrof yang hidup bebas dan banyak ditemukan pada tanah yang asam menuju netral. Pemupukan dengan NPK dapat meningkatkan Azotobacter, tetapi apabila dilakukan pemupukan dengan pupuk anorganik secara terus-menerus akan menurunkan tingkat kesuburan tanah, karena unsur K merupakan salah satu unsur hara yang mudah tercuci, sehingga tanah akan kekurangan unsur K yang dapat menurunkan kesuburan tanah. Azotobacter mempunyai pengaruh yang menguntungkan dalam tingkat perkembangan biji, pertumbuhan tanaman, tegakan tanaman dan pertumbuhan vegetatif. Sehingga dengan peningkatan Azotobacter, dapat meningkatkan hasil tanaman budidaya. Azospirillum merupakan bakteri yang bersifat simbiosis asosiatif untuk menyebutkan adanya pemfiksasi nitrogen dalam tanaman. Bakteri Azospirillum membutuhkan kondisi oksigen rendah, dan dapat tumbuh cepat pada lingkungan yang mengandung amonium tanpa memfiksasi nitrogen. Azospirillum merupakan bakteri yang dapat mendorong pertumbuhan berbagai jenis tanaman, dimana kemampuan yang menguntungkan ini karena kemampuannya menghasilkan fitohormon, termasuk giberelin. Meskipun produksi dengan pemberian pupuk NPK mampu meningkatkan produksi tetapi dengan pemberian pupuk anorganik secara terus menerus dapat menyebabkan terjadinya kemunduran produktivitas tanah baik kimia, fisika maupun biologi tanah. Sedangkan dengan pupuk kandang mampu meningkatkan jumlah populasi Azospirillum dan menyumbang jasad renik ke dalam tanah. Bakteri Azospirillum, dapat membantu dalam mengefisiensi penggunaan pupuk nitrogen. Selain itu Azotobacter dan Azospirillum juga mempunyai kemampuan memproduksi hormon tumbuh yang berguna untuk pertumbuhan akar sehingga meningkatkan pertumbuhan.