Nitrogen Transfer from Trifolium repens to Allium fistulosum through Common Mycorrhizal Networks

Hafsah Dwi Nur Haliza, Prof. Ir. Irfan Dwidya Prijambada, M.Eng., Ph.D.; Prof. Dr. Keitaro Tawaraya

2025 | Skripsi | MIKROBIOLOGI PERTANIAN

Penggunaan pupuk nitrogen (N) secara global yang terus meningkat menyebabkan pencemaran lingkungan. Fiksasi N secara biologis menjadi alternatif untuk pertanian berkelanjutan melalui sistem polikultur legum dan non-legum untuk mediasi transfer N. Fungi mikoriza arbuskular (FMA) memfasilitasi transfer N dengan membentuk jejaring mikoriza umum (JMU). Namun, pelacakan transfer N melalui JMU masih menjadi tantangan. Penelitian ini menggunakan K15NO3 karena kelimpahan alaminya yang rendah. Tujuan penelitian ini untuk mengevaluasi peran JMU dalam memfasilitasi transfer N dari semanggi putih (Trifolium repens L.) ke daun bawang (Allium fistulosum L.), serta mengetahui pengaruh ko-inokulasi FMA dan rhizobia pada semanggi putih terhadap peningkatan transfer N. Tanaman ditumbuhkan dengan perlakuan FMA (Rhizophagus spp.) dan rhizobia (Bradyrhizobium japonicum) selama 60 hari di ruang pertumbuhan menggunakan pot tiga kompartemen dengan jaring-jaring berukuran 34 µm. Tanah Akadama steril yang dicampur pupuk dasar digunakan sebagai media. K15NO3 hanya diaplikasikan pada semanggi putih. Hasil penelitian ini menunjukkan kolonisasi FMA sebesar 14,00–21,25% pada semanggi putih dan 46,75–67,50% pada daun bawang. Biomassa dan serapan hara semanggi putih menurun pada perlakuan tunggal FMA dibandingkan rhizobia. Sementara itu, biomassa dan serapan hara daun bawang meningkat pada perlakuan FMA dan/atau rhizobia. Transfer N dari semanggi putih ke daun bawang meningkat secara signifikan pada inokulasi FMA (2,67–4,24 mg pot-¹). Transfer N pada penelitian ini tergolong rendah yang disebabkan tidak terbentuknya bintil akar, kolonisasi FMA yang terbatas, serta rendahnya penyerapan K15NO3. JMU pada perlakuan +FMA +Rhi dan +FMA –Rhi meningkatkan transfer N antar kompartemen. Ko-inokulasi FMA dan rhizobia tidak secara signifikan meningkatkan laju transfer N.

The increased global nitrogen (N) fertilizer use leads to environmental pollution. Biological N fixation offers an alternative for sustainable agriculture by mixed cropping of legumes and non-legumes to promote N transfer. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) facilitate N transfer by forming common mycorrhizal networks (CMNs). However, tracking N transfer via CMNs remains challenging. This study employed K15NO3 due to low natural abundance. The objectives were to evaluate CMNs role in facilitating N transfer from white clover (Trifolium repens L.) to Welsh onions (Allium fistulosum L.), and investigate AMF and rhizobia co-inoculation effect in white clover to improve N transfer. Plants were grown involving AMF (Rhizophagus spp.) and rhizobia (Bradyrhizobium japonicum) for 60 days in growth chambers using three-compartment pots with 34 µm meshes. Sterile Akadama soil mixed with basal fertilizers was used. K15NO3 was applied only in white clover. This study found 14.00–21.25% mycorrhizal colonization in white clover, while 46.75–67.50% in Welsh onions. White clover biomass and nutrient uptake decreased under AMF inoculation alone than rhizobia. Conversely, Welsh onions' biomass and nutrient uptake increased under AMF and/or rhizobia. N transfer from white clover to Welsh onions was significantly increased under AMF inoculations (2.67–4.24 mg pot-1). N transfer was low due to nodule absence, limited AMF colonization, and lower K15NO3 uptake. CMNs in +AMF +Rhi and +AMF -Rhi significantly increased N transfer to compartment 2, while compartment 3 increased under +AMF –Rhi than control. Co-inoculation of AMF and rhizobia in white clover did not significantly improve N transfer rate.

Kata Kunci : common mycorrhizal networks, K15NO3, mixed cropping, N transfer