Menara Perkebunan ,  2008, 76 (2), 93 - 103

## Peningkatan kemantapan agregat tanah mineral oleh bakteri penghasil eksopolisakarida
Aggregate stability improvement of mineral soil by exopolysaccharide-producing bacteria
Laksmita Prima SANTI 1) , Ai DARIAH 2) & Didiek Hadjar GOENADI 1)
1) Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan, Bogor 16151, Indonesia
2) Balai Penelitian Tanah, Bogor, Indonesia

## Summary
Pseudomonas fluorescens PG7II.1 , Flavobacterium sp . PG7II.2 , and Pseudomonas  diminuta PG7II.9 have  a potential  to  produce  exopolysaccharide  which help  the    formation  and  stabilization  of  soil aggregate.  These  bacteria  have  been  isolated from the rhizosphere of Saccharum officinarum. Exopolysaccharide production  in ATCC  14  liquid  medium  with  sucrose  was higher  than  that  obtained  from  glucose, lactose,  and  4-hydroxyphenil  acetic  acid (4-HAA)  as  a  carbon  sources.  Producing  of exopolysaccharide  from  these  bacteria  were 8.04  (P.  fluorescens PG7II.1 ),  2.0  (Flavo- bacterium sp.  PG7II.2) and  1.82  mg/mL (P.  diminuta PG7II.9 ) .  Aggregate  Stability Index  (ASI)  of  mineral  soil  material  was  114 when inoculated by these isolates after 60 days incubation period at ambient temperature. The ASI  value  of  inoculated  mineral  soil  material significantly  different  with  uninoculated.  The optimum  of  bacterial  suspension  to  increase aggregate stability of mineral soil material was 12.5% (v/w) consisted of 10 9 CFU per mL.
[ Key word : Exopolysaccharide,   soil aggregate Flavobacterium sp. P.  fluorescens,
Aggregate Stability-Index]

## Ringkasan
Pseudomonas fluorescens PG7II.1, Flavobacterium sp. PG7II.2 , dan Pseudomonas diminuta PG7II.9, memiliki  potensi  dalam
menghasilkan  eksopolisakarida  untuk  pem- bentukan  dan  kemantapan  agregat  tanah. Ketiga  bakteri  tersebut  diisolasi  dari  rhizosfer Saccharum  officinarum . Sukrosa  merupakan sumber karbon terbaik untuk produksi eksopolisakarida  di  dalam  medium  cair  ATCC 14  apabila  dibandingkan  dengan  glukosa, laktosa,  dan 4-hydroxyphenil  acetic  acid
(4-HAA).  Eksopolisakarida  yang  dihasilkan dari ketiga bakteri tersebut masing-masing 8,04 ( P.  fluorescens PG7II.1);  2,0 (Flavobacterium sp. PG7II.2 ) dan  1,82  mg/mL  ( P.  diminuta PG7II.9).  Inokulasi  ketiga  isolat  tersebut  ke dalam bahan tanah mineral memberikan indeks stabilitas  agregat  ( ASI )  sebesar  114  setelah  60 hari inkubasi pada suhu ruang. Nilai indeks ini berbeda  secara  nyata  apabila  dibandingkan dengan  bahan  tanah  mineral  tanpa  inokulan. Jumlah suspensi bakteri yang diperlukan untuk meningkatkan  nilai  indeks  stabilitas  agregat  di dalam  bahan  tanah  mineral  secara  optimum ialah  12,5%  (v/b),  dengan  jumlah  populasi bakteri 10 9 CFU   per mL.

## Pendahuluan
Kemantapan  agregat  sangat  penting bagi  tanah  pertanian  dan  perkebunan. Agregat  yang  stabil  akan  menciptakan kondisi  yang  baik  bagi  pertumbuhan tanaman. Agregat dapat menciptakan ling- kungan  fisik  yang  baik  untuk  perkem- bangan akar tanaman melalui pengaruhnya terhadap  porositas,  aerasi  dan  daya menahan air.  Pada tanah yang agregatnya,
Santi et al.
kurang  stabil  bila  terkena  gangguan  maka agregat tanah tersebut akan mudah hancur. Butir-butir  halus  hasil  hancuran      akan menghambat  pori-pori  tanah  sehingga bobot  isi  tanah  meningkat,  aerasi  buruk dan permeabilitas menjadi lambat. Kemantapan agregat juga sangat menentu- kan tingkat kepekaan tanah terhadap erosi. Kemampuan  agregat  untuk  bertahan  dari gaya  perusak  dari  luar  (stabilitas)  dapat ditentukan  secara  kuantitatif  melalui Aggregate Stability Index ( ASI ). Indeks ini merupakan  penilaian  secara  kuantitatif terhadap kemantapan agregat.
Faktor-faktor  yang  mempengaruhi kemantapan  agregat  antara  lain  pengolah- an  tanah,  aktivitas  mikroorganisme  tanah, dan  penutupan  tajuk  tanaman  pada permukaan  tanah  yang  dapat  menghindari splash  erotion akibat  curah  hujan  tinggi. Agregat  tanah  terbentuk  karena  proses flokulasi  dan  fragmentasi.    Flokulasi  ter- jadi jika partikel tanah yang pada awalnya dalam  keadaan  terdispersi,  kemudian bergabung  membentuk  agregat.  Sedang- kan  fragmentasi  terjadi  jika  tanah  dalam keadaan  masif,  kemudian  terpecah-pecah membentuk  agregat  yang  lebih  kecil. Kemper  &  Rosenau  (1986)  mengatakan bahwa  makin  stabil  suatu  agregat  tanah, makin  rendah kepekaannya terhadap erosi (erodibilitas tanah).
Akar  tanaman  memberikan  konstri- busi  terhadap  kelimpahan  bahan  organik tanah  dan  kemantapan  agregat  tanah secara  langsung  melalui  material  akar tersebut dan secara tidak langsung melalui stimulasi  aktivitas  mikroorganisme  di daerah  sekitar  perakaran  (Watt et  al. , 1993). Adapun agensia organik yang dapat meningkatkan  kemantapan  agregat  tanah ialah  produk  dekomposisi  biomas,  ekso- polisakarida  (EPS)  asal  bakteri,  miselium fungi,  dan  produk  hasil  sintesis  tanaman.
Azotobacter  vinelandii , P.  aeruginosa , P.  fluorescens ,  dan P.  putida menghasil- kan  beberapa  jenis  polisakarida  penting. Polisakarida  tersebut  antara  lain  poli- sakarida  ekstraselular,  kapsular,  dan  lipo- polisakarida (Kim et al. , 1996; Sutherland, 1997). Pembentukan agregat tanah umum- nya  dipengaruhi  EPS  yang  merupakan hasil dari aktivitas mikroorganisme (Lynch & Bragg, 1985; Goenadi, 1995). Eksopolisakarida  asal  bakteri  Gram negatif  akan  mengikat  partikel  tanah  dan membentuk  agregasi.  Umumnya  agregat yang  terbentuk  akibat  EPS  cukup  stabil (UWA,  2004).  Peran  eksopolisakarida bagi bakteri  adalah  untuk  melindungi dari berbagai  macam  cekaman  lingkungan. Bakteri Pseudomonas sp.  meningkatkan produksi  EPS  selama  musim  kering. Dengan  memproduksi  EPS  memungkin- kan  untuk  meningkatkan  retensi  air sehingga  dapat  mengatur  difusi  sumber karbon  seperti  glukosa  ke  dalam  sel bakteri  (Amellal et  al. ,  1998).    Burdman et al., (2000) mengatakan bahwa Azospirillum brasilense menghasilkan eksopolisakarida  dalam  bentuk  arabinosa yang  berkorelasi  dengan  tingkat  kemam- puannya  membentuk  agregat.  Di  dalam medium  fruktosa  sintetik,  strain  tipe  liar menghasilkan  EPS  yang  kaya  akan glukosa  selama  fase  pertumbuhan  ekspo- nensial dan EPS yang kaya akan arabinosa selama  fase  pertumbuhan  stasioner  dan fase kematian.
Hasil  penelitian  tersebut  juga  meng- indikasikan bahwa EPS yang mengandung arabinosa  memegang  peranan  penting dalam agregasi sel.  Di lain pihak, rata-rata produksi  EPS  oleh Vibrio  harveyi strain VB23  lebih  tinggi  selama  masa  pertum- buhan  eksponensial  akhir  apabila  diban- dingkan dengan masa pertumbuhan stasioner  (Bramhachari  &  Dubey,  2006).
Peningkatan kemantapan agregat tanah mineral oleh bakteri ....
Rhizobium yang  diisolasi  dari  rhizosfer bunga matahari, Pantoea agglomerans dan Paenibacillus  polymyxa dari  rhizosfer Triticum spp.  berperan  dalam  mening- katkan agregat di daerah sekitar perakaran (Amellal et  al .,  1998;  Alami et  al .,  2000; dan  Bezzate et  al .,  2000).  Beberapa bakteri penghasil eksopolisakarida lainnya yang telah diteliti antara lain P.aeruginosa (Castaneda et  al .,  2000), Erwinia sp..
(Deretie et  al .,  1987) Ralstonia sp.  (Kao et  al .,  1992)  dan Azotobacter  vinelandii (Saile et  al., 1997).  Namun  demikian, perhatian terhadap peranan eksopo- lisakarida  yang  dihasilkan  oleh  rhizobac- teria  dalam  meningkatkan  kemantapan agregat tanah masih sangat sedikit (Alami et al ., 2000).
Penelitian ini bertujuan menguji efektivitas rhizobacterium penghasil eksopolisakarida  dalam  meningkatkan  ke- mantapan  agregat  tanah  mineral.  Pema- haman terhadap potensi bakteri tanah serta mekanisme interaksi dengan tanah mineral akan  memudahkan  pengelolaan  tanah yang kurang produktif.

## Bahan dan Metode

## Pelaksanaan Penelitian
Penelitian  dilaksanakan  di  Labora- torium  Mikroba  dan  Bioproses,  Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan,
Bogor,  Laboratorium  Fisika  Tanah,  Balai Penelitian Tanah, dan Pusat Penelitian dan
Pengembangan  Teknologi  Mineral  dan Batubara,  Bandung.  Penelitian  berlang- sung pada bulan Januari sampai November 2007.

## Isolasi dan seleksi bakteri potensial
Bakteri pemantap agregat diisolasi dari rhizosfer  tanaman Pueraria  javanicum ,
Setaria plicata , Mikania micranta , Centrosema  pubescens , Calopogonium mucunoides , dan Saccharum  officinarum . Sebanyak  1,0  gram  contoh  tanah  secara aseptik  disuspensikan  ke  dalam  larutan garam  fisiologi  (0,85%)  lalu  dibuat  seri pengenceran  sampai  10 -6 .  Selanjutnya 1000  uL  suspensi  ini  disebar  ke  dalam medium  agar  MacConkey  (Holt  &  Krieg, 1994;  Remel,  2005).    Inkubasi  dilakukan selama  tujuh  hari    pada  suhu    ruang. Koloni  bakteri  Gram  negatif  yang menunjukkan lactose  fermentative (famili Enterobacteriaceae )  dan non-fermentative (genus Pseudomonas ) selanjutnya  dipilih dan  dimurnikan  untuk  pengujian  lebih lanjut.  Perlakuan pengenceran serial yang sama  juga  dilakukan  untuk  mengisolasi famili Spirillaceae dan Azotobacteraceae. Identifikasi  bakteri  gram  negatif potensial  penghasil  eksopolisakarida  di- lakukan  dengan  menggunakan Microbact Identification Kits. Seleksi awal terhadap bakteri  potensial  penghasil  eksopoli- sakarida  dilakukan  dengan  cara  menum- buhkan  isolat-isolat  bakteri  yang  berhasil diisolasi  dari  rhizosfer  ke  dalam  medium ATCC  14  (per  liter  medium):  0,2  g KH 2 PO 4; 0,8 g K 2 HPO 4; 0,2 g MgSO 4 .7H 2 O; 0,1 g CaSO 4 .2H 2 O; 2,0 mg FeCl 3; Na 2 MoO 4 .2H 2 O  ( trace );  0,5  g ekstrak  kamir;  20  g  sukrosa;  dan  15  g bakto agar dengan pH 7,2.  Koloni bakteri yang  membentuk slime tebal  (Gambar  1) di  dalam  medium  padat  ATCC  14  diuji lebih  lanjut  dalam  menghasilkan  eksopo- lisakarida (Emtiazi et al., 2004).

## Optimasi produksi eksopolisakarida.
Tiga  isolat  bakteri  gram  negatif penghasil  eksopolisakarida  terpilih  ditum- buhkan  di  dalam  50  mL  medium  ATCC 14. Sumber karbon yang digunakan untuk optimasi medium pertumbuhan terdiri dari
Santi et al.
Gambar  1.  Koloni Flavobacterium sp  PG7II.2 yang  membentuk slime di  dalam medium ATCC 14 masa inkubasi 72 jam pada suhu ruang.
Figure 1 . Slime of Flavobacterium sp PG7II.2 colony  on  ATCC  14  medium,  72  h incubation at ambient temperature .
sukrosa,  glukosa,  laktosa,  dan  4- hydroxy- phenil acetic acid (4-HAA) dengan tingkat konsentrasi sumber karbon masing-masing adalah 1, 2, dan 3% (w/v). Bakteri ditum- buhkan  pada  suhu  ruang,  di  atas  mesin pengocok  200  rpm  selama  72  jam. Eksopolisakarida  diukur  dengan  meng- gunakan metode Emtiazi et al ., (2004).

## Uji  keefektifan  meningkatkan  kemantapan agregat tanah
Pada  tahap  awal  dilakukan  analisis terhadap  bahan  tanah  mineral  yang  akan digunakan  untuk  penelitian.  Analisis tersebut  meliputi  kemantapan  agregat awal,    N  (Kjeldahl),  P 2 O 5 dan  K 2 O (terekstrak  HCl  25%),  kandungan  pasir, debu,  liat,  pH,  konduktivitas  elektrik,  C- organik  (Walkley-Black),  KTK,  dan CaCO 3 . Bahan  tanah  uji  ditimbang  masing- masing  seberat  1  kg  dan  dimasukkan  ke dalam  kantong  plastik  tahan  panas. Sterilisasi  bahan  tanah  dilakukan  dengan menggunakan  Gamma  radiasi  40  Kgray selama  11  jam.    Sementara  itu  sebanyak dua  lup  inokulan  bakteri  terpilih  masing- masing  ditumbuhkan  dalam  medium
ATCC  14  dan Aspergillus  niger dalam medium ekstrak jagung.
Selanjutnya  untuk  mengetahui  penga- ruh  aktivitas  inokulan  tunggal  dan  cam- puran  terhadap  peningkatan  nilai  ASI maka  sebanyak  25%  (v/b)  suspensi  ino- kulan tunggal dan/atau campuran dari tiga isolat bakteri potensial penghasil eksopoli- sakarida terpilih  dengan  populasi  10 8 -10 10 CFU/mL atau 10 6 -10 7 propagul/mL A.  niger diinokulasikan  secara  aseptik  ke dalam masing-masing kantong berisi 1 kg bahan  tanah  steril.    Inkubasi  dilakukan pada  suhu  ruang  selama  30,  60,  dan  90 hari. Penetapan  kemantapan agregat menggunakan  metode  pengayakan  ganda (pengayakan  kering  dan  pengayakan basah)  dilakukan  di  Laboratorium  Fisika Tanah, Balai Penelitian Tanah. Metode ini dikembangkan  oleh  De  Leenheer  & De  Boodt  (1959).  Diameter  pori  ayakan yang  digunakan  berturut-turut  8;  4,76; 2,83;  dan  2  mm.  Adapun  nilai  indeks stabilitas  agregat  adalah  sebagai  berikut: >  80  (sangat  stabil),  80-65  (stabil),  65-50 (agak stabil), 50-40 (tidak stabil), dan < 40 (sangat tidak stabil).
Percobaan  disusun  dalam  Rancangan Acak  Lengkap  (RAL),  enam  perlakuan untuk  setiap  masa  inkubasi  dengan  tiga ulangan  (6  x  3  x  3  contoh  bahan  tanah mineral).  Data  yang  diperoleh  diolah dengan  analisis  sidik  ragam  dan  apabila ada  beda  nyata  dilanjutkan  dengan  Uji Jarak  Berganda  Duncan  pada  taraf  5%. Berdasarkan  ASI  terbaik  yang  diperoleh pada  60  hari  inkubasi  dari  perlakuan tersebut  di  atas,  pengujian  dilanjutkan dengan  variasi  konsentrasi  inokulan. Konsentrasi  suspensi  inokulan  yang  diuji adalah  0;  12,5;  25;  37,5  dan  50%  (v/b) dengan  masa  inkubasi  30  hari.  Untuk mengetahui  pembentukan  agregat  tanah karena  aktivitas  bakteri  maka  dilakukan analisis Scanning  Electron  Microscopy
Peningkatan kemantapan agregat tanah mineral oleh bakteri ....
(SEM) di Pusat Penelitian dan Pengembangan  Teknologi  Mineral  dan Batubara, Bandung.

## Hasil dan Pembahasan

## Isolasi dan seleksi bakteri potensial
Dari  hasil  penelitian  ini,  sebanyak 219  isolat  bakteri  telah  berhasil  diisolasi dari  rhizosfer P.  javanicum , S.  plicata , M.  micranta , C.  pubescens , C.  mucu- noides , S.  officinarum, dan Z.  mays .
Sebagian  besar  isolat  diperoleh  dari rhizosfer P.  javanicum (63  isolat)  dan S.  officinarum (55  isolat).    Sedangkan isolat  lainnya  diperoleh  dari  rhizosfer S.  plicata (21  isolat), M.  micranta (22 isolat), C. pubescens (22 isolat), C. mucu- noides (16 isolat), dan Z. mays (20 isolat). Indikasi  awal  adanya  eksopolisakarida pada koloni bakteri dicirikan oleh pembentukan slime sebagaimana  yang dikemukakan  oleh  Gorin  &  Spencer (1966).
Berdasarkan  pengamatan  di  dalam medium padat ATCC 14, diketahui bahwa dua  puluh  empat  isolat  memiliki  potensi menghasilkan  eksopolisakarida  yang  cu- kup  baik.  Potensi  ini  ditandai  dengan pembentukan slime tebal  (cembung/ mucoid ).    Sementara  itu,  lima  belas  isolat lainnya  membentuk slime tipis  (rata/ transparan).  Koleksi isolat terbanyak yang membentuk slime diperoleh    dari    rhi- zosfer S.  officinarum (17  isolat)  dan P.  javanicum (9  isolat).  Selanjutnya  per- olehan  dari  rhizosfer Z.  mays (5  isolat), C.  mucunoides (3  isolat), C . Pubescens (2  isolat), S.  plicata (2  isolat)  dan M.  micranta (1  isolat). Ketiga  puluh sembilan  isolat  bakteri  penghasil slime kemudian  ditumbuhkan  dalam  medium MacKonkey.  Berdasarkan  pengamatan diketahui  bahwa  sebanyak  28  isolat  tidak
memiliki kemampuan memfermentasi laktosa  atau  fermentasi  laktosa  negatif sedangkan  11  isolat  lainnya  memiliki kemampuan  memfermentasi  laktosa  atau fermentasi  laktosa  positif  (Tabel  1). Kemampuan  tumbuh  dalam  medium MacKonkey  ini  sebagai  indikasi  bahwa seluruh  isolat  penghasil slime tersebut adalah kelompok bakteri gram negatif dan sebanyak  71,8%  diantaranya  tidak  dapat menggunakan  laktosa  sebagai  sumber karbon  untuk  pertumbuhan  dan  pemben- tukan eksopolisakarida. Kelompok bakteri ini termasuk dalam genus Pseudomonas . Daerah  rhizosfer  sebagai  habitat bakteri  yang  digunakan  dalam  penelitian ini rata-rata memiliki nilai indeks stabilitas agregat  dengan  kategori  agak  stabil sampai dengan stabil. Kemantapan agregat ini  kemungkinan  dapat  terjadi  karena pengaruh  eksudat  akar  dan  jumlah populasi  bakteri  yang  cukup  tinggi  di sekitar perakaran.  Menurut Moreno et al . (1999),  kemampuan  bakteri  untuk  melin- dungi  selnya  dengan  lapisan  eksopoli- sakarida  merupakan  respons  pertahanan diri  terhadap  kekeringan  dan  predator (protozoa),  agensia  antimikrobial,  logam berat,  mempertahankan  aktivitas  nitro- genase apabila  konsentrasi oksigen tinggi, membantu melekat pada permukaan padat ketika terjadi akumulasi nutrien, dan dapat berinteraksi dengan tanaman.
Dua  puluh  empat  isolat  penghasil slime tebal  diperoleh  dari  rhizosfer S.offi- cinarum (12 isolat),
P.javanicum
(6 isolat), Z.mays (2 isolat), C.mucunoides
(2 isolat), serta C.pubescens dan M.micranta masing-masing  satu  isolat. Berat  eksopolisakarida  (mg/mL)  yang  di- hasilkan  cukup  variatif  berkisar  antara 0,02–8,04  mg/mL  (data  tidak  ditampil- kan).  Berdasarkan  analisis  pembentukan eksopolisakarida  dipilih    tiga  isolat potensial    penghasil  eksopolisakarida

## Santi et al.
Tabel 1.   Potensi menghasilkan slime di  dalam  medium ATCC 14 dan  memfermentasi laktosa di dalam medium padat MacConKey.
Table 1.  Potential   slime  production  and  lactose fermentation in ATCC 14 and  MacConkey solid media.
Jumlah isolat ( Number of isolate ) Rhizosfer tanaman Rhizosphere of plant Membentuk slime Slime formation Laktosa ( Lactose ) (-) Laktosa  ( Lactose ) (+) P. javanicum S. plicata M. micranta S. officinarum C. pubescens C. mucunoides Z. mays 9 2 1 17 2 3 5 6 2 1 11 2 2 4 3 - - 6 - 1 1 Total 39 28 11
Ketiga isolat tersebut berasal dari rhizosfer S.  officinarum. Masing-masing  diiden- tifikasi  sebagai P.  fluorescens PG7II.1,
Flavobacterium sp. PG7II.2, dan P. diminuta PG7.II.9.

## Optimasi produksi eksopolisakarida
Tiga  isolat  potensial  yaitu P.  fluo- rescens PG7II.1, Flavobacterium sp. PG7II.2,  dan P.  diminuta PG7.II.9 ditumbuhkan  dalam  medium  ATCC  14 dengan  sumber  karbon  sukrosa,  glukosa, laktosa,  atau  4- hydroxyphenil  acetic  acid (4-HAA)  dengan  konsentrasi  masing- masing  1,  2,  dan  3%  (b/v).    Bakteri penghasil  eksopolisakarida  akan  tumbuh baik  di  dalam  medium  dengan  sumber karbon  yang  mudah  dioksidasi.  Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sumber karbon terbaik bagi P. fluorescens PG7II.1 dan P.  diminuta PG7II.9  adalah  sukrosa masing-masing  dengan  konsentrasi  2  dan 3%  (b/v).  Berat  eksopolisakarida  yang dihasilkan  dari  kedua  isolat  tersebut masing-masing adalah 8,04 dan
1,82 mg/mL dengan masa inkubasi 72 jam
pada  suhu    ruang,  sedangkan Flavo- bacterium sp.  PG7II.2  dengan  sumber karbon glukosa 1% menghasilkan 2,0  mg/mL  eksopolisakarida  (Tabel  2). Namun  demikian, Flavobacterium sp.. PG7II.2  juga  dapat  tumbuh  baik  meng- gunakan  sukrosa  sebagai  sumber  karbon dan  energi.  Dalam  kegiatan  penelitian  ini eksopolisakarida  yang  dihasilkan  oleh P. fluorescens PG7II.1 sedikit lebih tinggi daripada produksi eksopolisakarida
Azotobacter sp.  yang  dilaporkan  oleh Emtiazi et  al .,  (2004)  yaitu  7,5  mg/mL dengan menggunakan 1% sukrosa sebagai sumber karbon.
Rendahnya  pembentukan  eksopolisa- karida  di  dalam  medium  ATCC  dengan sumber  karbon  laktosa  mendukung  hasil seleksi  awal  terhadap  kegiatan  isolasi bakteri.  Dalam  penelitian  ini,  sebanyak 71,8% bakteri yang diisolasi dari rhizosfer menunjukkan  fermentasi  laktosa  negatif yang  berarti  bahwa  sebagian  besar  isolat bakteri  yang  diperoleh  tidak  dapat  meng- gunakan  laktosa  sebagai  sumber  karbon. Pembentukan  eksopolisakarida  oleh  bak- teri  ini  di  dalam  tanah  kemungkinan
Peningkatan kemantapan agregat tanah mineral oleh bakteri ....
Tabel 2.   Produksi  eksopolisakarida   dari P.  fluorescens PG7II.1, Flavobacterium sp.   PG7II.2, dan P. diminuta PG7II.9 pada empat jenis sumber karbon.
Table 2. Exopolysaccharide   production   of P. fluorescens PG7II.1 ,  Flavobacterium sp. PG7II.2 , and P. diminuta PG7II.9 on four of carbon sources types.

## Produksi eksopolisakarida dengan sumber
karbon (mg/mL)
Exopolysaccharide  production on  carbon
sources (mg/mL) Jenis bakteri Bacterium Konsentrasi karbon Carbon concentrartion (% b/v) Sukrosa Sucrose Glukosa Glucose Laktosa Lactose 4-HAA P. fluorescens PG7II.1 1 0,34 0,16 0,14 0,10 2 8,04 0,18 0,20 0,02 3 1,28 0,24 0,28 0,08 Flavobacterium sp. PG7II.2 1 1,52 2,00 0,06 0,06 2 1,08 0,20 0,06 0,10 3 0,10 0,40 0,12 0,12 P. diminuta PG7II.9 1 0,50 0,02 0,06 0,10 2 1,00 0,02 0,06 0,02 3 1,82 0,04 0,12 0,02
dipengaruhi  oleh  sumber  karbon  sederha- na (karbohidrat) yang berasal dari eksudat perakaran  atau  hasil  dekomposisi  bahan organik lainnya di dalam tanah.

## Uji  keefektifan  meningkatkan  kemantapan agregat tanah
Bahan  tanah  yang  digunakan  untuk pengujian  agregat  memiliki  kandungan 3% pasir, 18% debu, 79% liat,
23,66 me/100g KTK, 0,03 dS/m konduktivitas  elektrik,  pH  4,4;  3,05% C-organik,  0,21%  N;  0,017%  P 2 O 5 ,  dan 0,036%  K 2 O.  Sementara  itu  kandungan CaCO 3 yang diduga sebagai bahan organik pengikat  ( cementing  agents ) di dalam bahan tanah mineral tidak terdeteksi.  Hal ini  disebabkan  karena  pH  tanah  sangat masam. Perlakuan dengan inokulan tunggal maupun campuran ke dalam tanah beragregasi  sangat  tidak  stabil  meng- indikasikan  adanya  peningkatan  keman-
tapan  agregat  dalam  30  hari  inkubasi (Tabel  3).  Mikroorganisme  tanah  dapat menghasilkan  polisakarida,  hemiselulosa, uronida,  dan  sejumlah  polimer  alami lainnya  yang  dapat  menempel  pada  per- mukaan  partikel  tanah  melalui  jembatan kation,  ikatan  hidrogen,  van  der  Waals, dan  mekanisme  adsorpsi  anion.  Keman- tapan  agregat  mikro  tergantung  pada keberadaan  bahan  organik pengikat, sedangkan  kemantapan  agregat  makro dapat terbentuk karena aktivitas perakaran tanaman  dan  miselium  fungi.  Mikro- organisme  dapat  memetabolisme  bahan organik  tanah  untuk  menghasilkan  ekso- polisakarida  yang  kemudian  digunakan sebagai  agensia  pengikat  partikel  agregat mikro. Perlakuan inokulasi Flavo- bacterium sp. PG7II.2, meningkatkan ASI dari  31,95  (sangat  tidak  stabil)  menjadi 41,34  (tidak  stabil).  Indeks  stabilitas agregat  meningkat  sejalan  dengan  lama waktu  inkubasi  sampai  60  hari.  Dengan
Santi et al.
Tabel 3. Indeks  stabilitas  agregat  bahan  tanah  mineral  yang  diinokulasi  bakteri  penghasil eksopoli- sakarida dengan masa inkubasi 30, 60, dan 90 hari.
Table 3. Aggregate stability  index (ASI) of  mineral  soil   material    inoculated by bacteria producing- exopolysaccharide after 30, 60, and 90 days incubation periods.
ASI Perlakuan ( Treatments ) 30 hari inkubasi 30 days incubation 60 hari inkubasi 60 days incubation 90 hari inkubasi 90 days incubation P. fluorescens PG7II.1 Flavobacterium sp. PG7II.2 P. diminuta PG7II.9
P. fluorescens PG7II.1+ Flavobacterium sp. PG7II.2 + P. diminuta PG7II.9 P. fluorescens PG7II.1+ Flavobacterium sp. PG7II.2 + P. diminuta PG7II.9 + A. niger Blanko (tanpa inokulan) 30,81 b *) 41,34 a 40,57 a 37,79 ab 40,41 a 31,95 b 39,50 b *) 70,5 ab 85,5 ab 114,0 a 110,0 a 36,15 b 58,22 a *) 68,07 a 56,55 a 57,80 a 51,73 ab 36,15 b
*) Angka dalam kolom yang sama yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji jarak ganda Duncan (P>0,05).
*) Figures in the same column followed by similar letter (s) are not significantly different  according to Duncan Multiple Range Test (P>0.05).
perlakuan  250  mL  campuran  suspensi inokulan  (25%  v/b)  dari P.  fluorescens PG7II.1, Flavobacterium sp. PG7II.2, dan P.  diminuta PG7II.9  atau  campuran  tiga isolat  bakteri  tersebut  dan  ditambah dengan  inokulan A.  niger dengan  perban- dingan  yang  sama  maka  ASI  meningkat masing-masing  dari  36,15  (sangat  tidak stabil)  menjadi  114  dan  110  (sangat stabil).  Nilai  ASI  yang  lebih  tinggi  pada perlakuan  inokulan  campuran  apabila dibandingkan  dengan  inokulan  tunggal pada  60  hari  inkubasi  diduga  karena  ada mekanisme  sinergis  yang  mendukung pembentukan  eksopolisakarida  dari  tiap isolat.  Faktor  lingkungan  dan  jumlah nutrisi yang tersedia di dalam bahan tanah mineral  turut  berperan  dalam  mendukung aktivitas  dan  viabilitas  bakteri  dan  fungi yang  diinokulasikan.  Hal  ini  dapat diketahui  dari      laju  pembentukan  agregat yang  stabil  akan  menurun  sejalan  dengan
makin  lama  waktu  inkubasi.  Berdasarkan hasil  penelitian  ini,  kecuali  perlakuan dengan P.  fluorescens PG7II.1  pada  masa inkubasi  90  hari,  terjadi  penurunan  ASI. Penelitian  ini  mempunyai  pola  yang hampir  sama  dengan  hasil  penelitian Caesar & Cochran  (2001) dimana  keman- tapan  agregat  pada  bahan    tanah  berpasir yang  diinokulasi  dengan  fungi  saprofitik Basidiomycetes  meningkat  dalam  14  hari inkubasi  dan  kemudian  terjadi  penurunan secara  gradual  setelah  35  hari  inkubasi. Dari  hasil  tersebut  dapat  diketahui  dan mungkin  merupakan  informasi  awal  bah- wa  kemantapan  agregat  yang  terbentuk karena  aktivitas  mikroorganisme  tanah pada  jenis  tanah  mineral  akan  lebih  lama apabila  dibandingkan  dengan  jenis  tanah berpasir. Jumlah campuran suspensi biakan  dengan  perbandingan  yang  sama dari  tiga  bakteri  atau  dengan  penambahan suspensi A. niger untuk inokulasi di dalam
Peningkatan kemantapan agregat tanah mineral oleh bakteri ....
bahan  tanah  mineral  yang  optimum diperoleh  pada  konsentrasi  12,5%  (v/b) (Gambar  2).  Populasi  masing-masing bakteri  yang  diinokulasikan  ke  dalam tanah rata-rata mencapai 10 9 CFU/mL atau
10 7 propagul/mL untuk A. niger . Indeksstabilitas agregat dari tiap perlakuan tersebut  selama  masa  inkubasi  30  hari meningkat  dari  36,15  (sangat  tidak  stabil)
menjadi  57,35  (agak  stabil)  dan  77,84 (stabil).  Hasil  analisis Scanning  Electron Microscopy (SEM)  menunjukkan  adanya pengikatan  antar  butiran  agregat  bahan tanah mineral oleh eksopolisakarida bakteri, sementara pada bahan tanah tanpa inokulasi  bakteri  tidak  terlihat  adanya pengikatan butir agregat (Gambar 3).
Gambar 2.  Pengaruh konsentrasi inokulan (%v/b) terhadap peningkatan indeks   stabilitas agregat bahan tanah mineral masa inkubasi 30 hari.
Figure 2.   Effect  of   inoculants    concentration (%v/w) on   aggregate   stability  index  of  mineral soil material  increased after 30 days incubation.
Gambar 3.  Scanning mikroskop elektron pada bahan tanah mineral tanpa inokulan (kiri) dan dengan inokulan Flavobacterium sp. PG7II.2 (kanan).
Figure   3. Scanning electron microscopy of  uninoculated (left) and  inoculant of Flavobacterium sp. PG7II.2 (right) in mineral soil material.
In d ek s k em an ta p an a g re g at A g g re g a te s ta b il it y in d ex Konsentrasi inokulan  (% v/b) Inoculans concentration (% v/w) 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
0                       12,5                   25                   37,5 50
Perlakuan ( Treatment ) P. fluorescens+Flavobacterium sp.+ P.dimuta Perlakuan ( Treatment ) P. fluorescens+Flavobacterium sp.+ P.dimuta+A.niger

## Santi et al.

## Kesimpulan dan Saran
Dari kegiatan penelitian ini diperoleh tiga bakteri unggul pemantap agregat yaitu P.  fluorescens PG7II.1, Flavobacterium sp .  PG7II.2,  dan P.  diminuta PG7II.9. Kondisi  optimum  produksi  eksopolisa- karida  untuk  tiga  bakteri  tersebut  diper- oleh  di  dalam  medium  ATCC  14  dengan 2% sukrosa ( P. fluorescens PG7II.1 ), 1% glukosa (Flavobacterium sp . PG7II.2 ) dan 3% sukrosa ( P. diminuta PG7II.9) dengan berat eksopolisakarida masing-masing 8,04;  2,0  dan  1,82  mg/mL.  Secara  umum P. fluorescens PG7II.1, Flavobacte- rium sp. PG7II.2, dan P. diminuta PG7II.9 dapat  tumbuh  baik  di  dalam  medium ATCC  14  dengan  2%  sukrosa.    Uji efektivitas  pada  bahan  tanah  dengan indeks  stabilitas  agregat  rendah  menun- jukkan bahwa inokulan campuran ( P.  fluorescens PG7II.1, Flavobacterium sp . PG7II.2, dan P. diminuta PG7II.9) atau dengan  penambahan A.  niger dapat meningkatkan  ASI  dari  kategori  sangat tidak  stabil  menjadi  sangat  stabil  dengan masa  inkubasi  60  hari.    ASI  meningkat sejalan  dengan  lama  waktu  inkubasi sampai 60 hari.  Pada hari ke-90 inkubasi, kecuali  perlakuan  dengan P.  fluorescens PG7II.1  terjadi  penurunan  ASI.  Dosis optimum inokulan campuran untuk meningkatkan  ASI  sebesar  12,5%  (v/b). Namun  demikian,  kegiatan  penelitian lebih  lanjut  perlu  dilakukan  untuk mengoptimalkan produksi eksopoli- sakarida  di  dalam  tanah,  serta  menguji efektivitasnya  dalam  meningkatkan  ke- mantapan  agregat  tanah  pada  kondisi lapang.

## Daftar  Pustaka
Alami, Y., W. Achouak, C. Marol & T. Heulin (2000).    Rhizosphere  soil  aggregation  and plant  growth  promotion  of  sunflowers by  an  exopolysaccharide-producing Rhi- zobium sp  strain  isolated  from  sunflower roots. Appl.  Environ.  Microbiol ., 66 (8),
3393-3398.
Amellal, N., G. Burtin, F. Bartoli & T. Heulin
(1998).  Colonization of wheat roots by an exopolysaccharide-producing
Pantoea agglomerans strain  and  its  effect  on rhizosphere  soil  aggregation. Appl. Environ. Microbiol ., 64 (10), 3740-3747.
Bezzate,  S.,  S.  Aymerich,  R.  Chambert, S. Czarnes, O. Berge & T. Heulin  (2000). Disruption  of  the Paenibacillus  polymyxa
levansucrase  gene  impairs  ability  to aggregate  soil  in  the  wheat  rhizosphere. Environ. Microbiol ., 2 (3), 333-342.
Bramhachari,  P.V.  &  S.K.  Dubey  (2006) Isolation and characterization of exopolysaccharide  produced  by Vibrio
harveyi strain  VB23. Letters  in    Appl. Microbiol., 22  Sep  2006.  http://www. blackwell-synergy. com.
Burdman,  S.,  E.Jurkevitch,  M.E.Soria-Diaz,
A.M.G  Serrano  &  Y.  Okon    (2000) Extracellular  polysaccharide  composition of Azospirillum brasilense and its relation with  cell  aggregation. Microbiol.  Lett .,
189 , 259-264.
Caesar-TonThat, T.C. & V.L. Cochran  (2001)
Role of a saprophytic Basidiomycete soil fungus  in  aggregate  stabilization .    In:
D.E  Stott et  al .  (Eds.). Sustaining  the Global  Farm.  10 th International  Soil Conservation Organization Meeeting held May, 24-29, 1999      p. 575-579.
Peningkatan kemantapan agregat tanah mineral oleh bakteri ....
Castaneda,  M.,  J.  Guzman,  S.  Mereno  &
G.  Espin    (2000)      The  GascS  sensor kinase  regulates  alginate  and  polybeta- hydroxy-butirate production in Azotobacter  vinelandii . J.  Bacteriol ., 182, 2624-2628.
De  Leenheer  &  De  Boodt    (1959)    Determi- nation  of  aggregate  stability  by  the change  in  mean  weight  diameter. In: Proc.    Internat.  Symposium  on  Soil Structure ,  Ghent.  Belgium  Rijskland- bouwhogeschool, p. 290-300.
Deretie  V.,  J.F.  Gill  &  A.M.  Chakrabarty. (1987) Pseudomonas aeruginosa infection  in  cystic  fibrosis:    nucleotide sequence and transcriptional regulation of the  algD  gene. Nucleic  Acid  Res .    15: 4567-4581.
Emtiazi,  G.,  Z.  Ethemadifar  &  M.  H.  Habibi (2004) Production of extra-cellular polymer  in Azotobacter and  biosorption of  metal  by  exopolymer. African J. Biotechnol., 3 (6),  330-333.
Goenadi,  D.H.    (1995)    Nutrient-solubilizing and aggregate-stabilizing microbes isolated  from  selected  humic  tropical soils. Menara Perkebunan, 63 (2), 60-66.
Gorin, P.A.J. & J.F.T Sper. (1966)  Exocellular alginic  acid  from Azotobacter  vinelandii. Canadian J. Chem., 44 , 993-998.
Holt,  J.G.  &  N.R.  Krieg    (1994)    Enrich  and Isolation. In: P.  Gerhardt et  al. (Eds.). Methods  for  General  and  Molecular Bacteriology .  Washington  D.C.    ASM Press.  205 p.
Kemper,  E.W.  &  R.C.  Rosenau    (1986) Aggregate stability and size distribution..
In: A.  Klute  ( Ed. ) Method  of  Soil Analysis Part  1.  2 nd ed.  ASA.  Madison. Wisconsin. p 425-461.
Kim,  J.S.,  B.L.  Reuhs,  M.M.  Rahman, B.  Ridley  &  R.W.Carlson  (1996)
Separation  of  bacterial  capsular  and lipopolysaccharides by preparative electrophoresis .  Glycobiology, 6 (4), 433- 437.
Lynch,  J.M.  &  E.  Bragg    (1985)      Micro- organisms  and  soil  aggregate  stability.
Adv. Soil Sci ., 2 , 133-171.
Moreno,  J.,  Vargas-Garcia  C.,  Lopez  M.J.  & Sanches-Serrano G.  (1999)  Growth and exopolysaccharide  production  by Azoto- bacter  vinelandii in  media  containing phenolic  acids. J.  Appl.  Microbiol., 86 , 439-445.
Remel  (2005) Microbiology  Products : Instructions for Use of MacConkey Agar . http://www.remelinc.com. [28 Jun 2006]
Saile  E.,  J.A.  McGarvey,  M.A.  Schell  & T.P Denny   (1997)  Role of extracellular polysaccharide and endoglucanase in root invansion  and  colonization  of  tomato plants by Rastonia solanaceanum . Phytopathol., 87 , 1264-1271.
Samet  E.B., S.C.Sowinski & Y. Okon  (2004)
Arabinose content of extracellular polysaccharide  plays  a  role  in  cell aggregation  of Azospirillum  brasilense . Microbiol. Lett., 237 (2), 195.
Sutherland,  I.W.    (1997)  Microbial  exopoly- saccharides-structural  subtleties  and  their consequences. Pure  &  Appl.  Chem .,
69 (9), 1911-1917.
UWA  (University  of  Western  Australia).
(2004) Soil  Aggregation .    http://www. soilhealth.  segs.uwa.edu.au.  [21  Jun 2006].
Watt, M., M.E. McCully & C.E. Jeffree  (1993)
Plant  and  bacterial  mucilages  of  the maize  rhizosphere:    comparison  of  their soil binding properties and histochemistry in a model system. Plant Soil , 151 , 151- 165.