Aplikasi Konsorsium Bakteri untuk Menurunkan Emisi Gas Rumah Kaca di Lahan Padi Sawah

Abstract

Budi daya padi sawah berkontribusi terhadap pelepasan gas rumah kaca (GRK) ke atmosfer seperti CH4, CO2 dan N2O. Pengukuran emisi CH4 dan N2O selama periode pertumbuhan tanaman padi menjadi fokus utama dalam perhitungan emisi GRK di lahan sawah seiring dengan penerapan teknologi budi daya dan pemupukan. Kondisi lahan sawah tergenang, kandungan oksigen terbatas (anaerob), dan redoks potensial tanah yang rendah merupakan kondisi optimum pembentukan emisi CH4. Pemberian pupuk N dapat meningkatkan emisi N2O dari lahan budi daya padi sawah yang bersumber dari proses nitrifikasi dan denitrifikasi oleh mikroorganisme dalam tanah. Pupuk N juga dapat menstimulasi peningkatan emisi CH4 ke atmosfer. Salah satu upaya mitigasi untuk menekan emisi GRK di lahan sawah yaitu dengan pemanfaatan bakteri pereduksi GRK. Balai Penelitian Lingkungan Pertanian memiliki koleksi isolat bakteri potensial seperti SI5, OF4, TH6 dan BD4 yang dapat mereduksi konsentrasi GRK pada skala laboratorium. Selain itu, digunakan juga Priestia aryabhattai (Bacillus aryabhattai) untuk meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Tujuan penelitian adalah (1) Mengidentifikasi isolat bakteri potensial yang mampu menekan emisi GRK di lahan padi sawah; (2) Mengkaji pengaruh aplikasi konsorsium bakteri dan bahan organik dalam menurunkan emisi GRK pada budi daya padi sawah skala lapang; dan (3) Mengetahui dinamika populasi bakteri metanotrof, pendenitrifikasi, dan bakteri total tanah selama fase kritis pertumbuhan tanaman padi. Penelitian dilaksanakan di Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Pati, Jawa Tengah dan Balai Besar Litbang Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian, Bogor. Identifikasi isolat bakteri SI5, OF4, TH6, dan BD4 dilakukan berdasarkan sekuen 16S rRNA menggunakan primer 27F dan 1492R. Penelitian skala lapang menggunakan rancangan acak kelompok (RAK) dua faktor dan tiga kelompok dengan ukuran plot 6 m x 6 m. Faktor pertama adalah aplikasi konsorsium bakteri, R0 = tanpa konsorsium bakteri, R1 = SI5, OF4, BD4; R2 = SI5, TH6, OF4; dan R3 = SI5, BD4, P. aryabhattai. Faktor kedua yaitu pemberian bahan organik, O0 = tanpa bahan organik dan O1 = pupuk kandang sapi 2 ton ha-1. Tiga tahap aplikasi konsorsium bakteri yaitu pada saat persemaian (seed treatment), fase vegetatif (30 hari setelah tanam, HST) dan fase generatif (awal primordia berbunga, 55 HST). Varietas padi yang digunakan adalah Inpari 32 dengan jarak tanam 20 cm x 20 cm. Dosis pupuk NPK diberikan berdasarkan hasil uji kandungan hara tanah, yaitu 120 kg N + 45 kg P2O5 + 60 kg K2O per hektar. Parameter utama dalam penelitian adalah emisi CH4 dan N2O dari budi daya padi sawah. Pengukuran fluks harian CH4 dan N2O dilakukan setiap satu minggu sekali dengan menggunakan sungkup tertutup. Konsentrasi gas CH4 dan N2O dianalisis menggunakan gas chromatography (GC) Shimadzu 2014. Parameter pendukung yang diamati yaitu analisis kandungan hara tanah, jumlah anakan, tinggi tanaman, dan hasil gabah. Dinamika jumlah populasi bakteri tanah dihitung pada fase anakan aktif (23 HST), anakan maksimum/awal generatif (58 HST), dan pemasakan biji (80 HST). Metode penghitungan populasi bakteri metanotrof dan pendenitrifikasi menggunakan most probable number (MPN) lima seri tabung. Hasil positif ditandai dengan terbentuknya gas di dalam tabung Durham. Perhitungan populasi bakteri total tanah menggunakan total plate count (TPC) dengan metode pour plate. Isolat bakteri OF4 dan SI5 diidentifikasi berturut-turut sebagai Ciceribacter sp. dan Amorphomonas oryzae. Kedua bakteri tersebut tergolong bakteri diazotrof non simbiotik dari famili Rhizobiaceae. Isolat bakteri BD4 dan TH6 diidentifikasi sebagai Bordetella petrii dan Rhodanobacter rhizosphaerae yang merupakan kelompok bakteri pendenitrifikasi. B. petrii dikenal sebagai bakteri yang memiliki nitrate-, nitrite-, nitrous oxide reductase yang berperan dalam proses denitrifikasi nitrat menjadi N2, sedangkan R. rhizosphaerae mampu mereduksi NO3- menjadi NO2-. P. aryabhattai merupakan kelompok bakteri plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) yang mampu meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman. Hasil penelitian skala lapang menunjukkan bahwa aplikasi konsorsium bakteri R3 (A. oryzae, B. petrii, P. aryabhattai) dapat menurunkan emisi CH4 dengan penurunan 19,63% dibandingkan perlakukan tanpa aplikasi konsorsium bakteri (R0). Aplikasi konsorsium bakteri R1, R2, ataupun R3 juga dapat menurunkan emisi N2O sebesar 27,05% sampai 33,49% dibandingkan perlakuan R0. Pemberian pupuk kandang sapi 2 ton ha-1 di lahan sawah tidak memberikan pengaruh nyata terhadap penurunan emisi GRK. Aplikasi konsorsium bakteri R3 dapat menurunkan emisi CH4 dan N2O di lahan sawah, sehingga dapat menjadi salah satu opsi mitigasi prospektif dalam mewujudkan sistem pertanian ramah lingkungan. Dinamika populasi bakteri metanotrof, pendenitrifikasi, dan bakteri total tanah memberikan tren yang berdeda pada setiap fase kritis pertumbuhan tanaman padi. Aplikasi konsorsium bakteri R3 dapat meningkatkan kelimpahan bakteri metanotrof di lahan sawah. Selain itu, pemberian pukan sapi juga dapat meningkatkan kelimpahan populasi bakteri metanotrof, pendenitrifikasi, dan bakteri total tanah.