IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Isolasi Bakteri Penitrifikasi Sumber isolat yang digunakan dalam penelitian ini berupa sampel tanah yang berada di sekitar kandang ternak dengan jenis ternak berupa sapi, kerbau, kambing dan ayam. Lokasi pengambilan sampel tanah ini berada di 14 daerah yang berada di sekitar Kabupaten Bogor (Tabel 1). Pengambilan sampel tanah dilakukan di sekitar kandang ternak dengan alasan bahwa tanah di sekitar kandang ternak tersebut mengandung nitrat yang berasal dari kotoran ternak. Kotoran ternak tersebut, baik berupa feses ataupun urinnya mengandung nitrogen. Variasi kandungan nitrogen tersebut bergantung pada pakan yang dikonsumsi, tingkat kelarutan protein kasar pakan, serta kemampuan ternak untuk memanfaatkan nitrogen asal pakan (Mathius, 2010). Menurut Holt et al. (1994), pada umumnya bakteri penitrifikasi yang memiliki habitat di tanah berasal dari genus Nitrosomonas dan Nitrobacter. Selain itu, digunakan pula media spesifik untuk masing-masing bakteri tersebut. Sehingga diduga bahwa isolat bakteri penitrifikasi (“Nitrosomonas” dan “Nitrobacter”) yang diperoleh dari sampel tanah di sekitar kandang ternak ini merupakan bakteri yang berasal dari kedua genus bakteri tersebut. Namun, masih diperlukan karakteristik dan identifikasi lebih lanjut untuk mengetahuinya. Kandungan nitrat yang tinggi pada sampel yang berasal dari tanah di sekitar kandang ternak diduga merupakan habitat yang sangat baik bagi populasi Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp. Kedua jenis bakteri ini disebut pula sebagai bakteri penitrifikasi (Nitrifying Bacterial). Keberadaan populasi bakteri nitrifikasi di dalam tanah sering dipakai sebagai indikator penting dalam menilai kualitas atau kesehatan tanah karena jumlah jenisnya yang terbatas (Ropel dan OphelKeller, 1997 dalam Simanungkalit et al., 2007). Tanah-tanah tersebut selanjutnya diinokulasikan ke dalam media spesifik dalam bentuk cair untuk isolasi Nitrosomonas dan Nitrobacter. Metode isolasi yang digunakan adalah enrichment culture yang diungkapkan pertama kali oleh Winogradsky dan Beijerinck. Metode ini digunakan untuk isolasi dan studi mengenai tipe fisiologi mikrob yang eksis di alam. Penting digunakan dalam skala

21

mikro pada seleksi alami. Media kultur berisi komposisi kimia tertentu dinokulasikan dengan populasi mikrob, misalnya dari sejumlah tanah, dan kemudian dilakukan pengujian terhadap mikrob apa yang dominan tumbuh (Stanier et.al, 1976). Enrichment culture ini dilakukan sebanyak 4 kali, tujuannya adalah untuk meminimalisir kandungan bahan organik yang terkandung di dalam sampel tanah sehingga akan mengurangi bakteri heterotrof, mengisolasi mikrob spesifik, serta mengetahui masa produktif dari mikrob. Metode ini menggunakan medium diperkaya, yaitu medium yang ditambahkan zat tertentu yang merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroba tertentu, sehingga dapat digunakan untuk bakteri yang bersifat kemoheterotrof, kemautotrof, fotosintetik, dan untuk mikrob lain yang bersifat spesifik (Sumarsih, 2008). Kultur isolat yang diperoleh dari 14 sampel tanah yaitu masing-masing sebanyak 14 kultur isolat “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter”. Setiap isolat tersebut kemudian dipindahkan ke dalam kultur cair dengan konsentrasi yang berbeda-beda, yaitu 250 ppm (NH4)2SO4, 500 ppm (NH4)2SO4, dan 1000 ppm (NH4)2SO4. Hal ini dilakukan untuk mengetahui konsentrasi mana yang menunjukkan aktivitas “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” paling optimal dalam menurunkan konsentrasi amonium dan meningkatkan konsentrasi nitrat. Pada tahap seleksi kemampuan tiap isolat ini, hanya dilakukan penetapan terhadap konsentrasi amonium dan nitrat,sedangkan penetapan konsentrasi nitrit tidak dilakukan. Hal ini dikarenakan nitrit yang terbentuk sangat sedikit, hal ini karena nitrit bersifat reaktif, tidak stabil, dan merupakan senyawa peralihan dari oksidasi amonium menjadi nitrat (Tresnawati, 2006). Kemudian, dari masing-masing kultur isolat dengan variasi konsentrasi (NH4)2SO4 tersebut dipilih 5 isolat “NitrosomonasI” dan “Nitrobacter” terbaik. Kultur isolat dengan konsentrasi (NH4)2SO4 yang memberikan hasil optimal untuk aktivitas “Nitrosomonas” maupun “Nitrobacter” juga dipilih masing-masing sebanyak 5 isolat. Setelah itu, 5 pasang isolat tersebut digabungkan dan dikombinasikan satu sama lain, sehingga diperoleh 25 kombinasi pasangan isolat “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” untuk dilakukan pengujian terhadap

22

kemampuannya dalam menurunkan konsentrasi amonium dan meningkatkan konsentrasi nitrat.

4.2. Seleksi Nitrosomonas sp. yang Memiliki Kemampuan Tinggi dalam Mengoksidasi Amonium Nitrosomonas merupakan bakteri kemoautotrof yang membutuhkan sumber energi berupa amonium. Pengukuran konsentrasi amonium yang mampu dioksidasi oleh Nitrosomonas dilakukan pada isolat dalam medium yang memiliki konsentrasi (NH4)2SO4 yang berbeda, yaitu 250 ppm, 500 ppm, dan 1000 ppm. Pengukuran konsentrasi amonium ini dilakukan pada hari ke-0, ke-4, ke-8, ke-12, dan ke-16. Pengukuran konsentrasi amonium juga dilakukan terhadap blanko. Blanko ini merupakan faktor koreksi untuk tiap kali pengukuran dan dapat dijadikan indikasi terjadinya kontaminasi. Konsentrasi amonium yang terukur pada hari ke-0 dari tiap isolat lebih rendah dibandingkan blanko, baik isolat dalam medium dengan konsentrasi (NH4)2SO4 sebesar 250 ppm, 500 ppm, maupun 1000 ppm. Hal ini disebabkan tiap isolat telah diinkubasi selama 48-72 jam, sehingga selama waktu inkubasi tersebut konsentrasi amonium telah mengalami penurunan dan konsentrasinya mulai terukur, serta nilainya lebih rendah dibandingkan dengan blanko. 4.2.1. Uji Kemampuan “Nitrosomonas“ dalam Mengoksidasi Amonium pada Konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4 Konsentrasi amonium yang terukur pada hari ke-0 berbeda-beda untuk tiap isolat dan nilainya lebih rendah dibandingkan dengan blanko. Besarnya konsentrasi amonium pada tiap interval waktu tersebut dapat dilihat pada Gambar 1. Konsentrasi amonium pada hari ke-0 berkisar antara 15,58-29,40 ppm N(NH4)2SO4. Isolat yang memiliki konsentrasi amonium tertinggi pada hari ke-0 adalah NSkm3 (29,40 ppm) yang berasal dari tanah di bawah tumpukan kotoran kambing, sedangkan isolat dengan konsentrasi terendah yaitu isolat NSkm4 (15,58 ppm) yang juga berasal dari tanah di bawah tumpukan kotoran kambing. Perbedaan konsentrasi amonium yang mencolok ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan kemampuan isolat “Nitrosomonas” dalam mengoksidasi amonium meskipun berasal dari sumber yang sama.

23

(a)

(b) Gambar 1. Konsentrasi amonium yang dioksidasi oleh “Nitrosomonas” dalam konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4 oleh isolat: (a) NSsp1, NSkm1, NSm2, NSkb1, NSkm3, NSam, NSkb2; (b) NSsp2, NSsp3, NSsp4, NSsp5, NSkb2, NSsp6, NSkm4

Konsentrasi amonium mulai mengalami penurunan pada hari ke-4 dengan kisaran konsentrasi antara 13,07-19,77 ppm N-(NH4)2SO4, sedangkan isolat NSkm4 yang berasal dari sampel tanah di bawah tumpukan kotoran kambing, belum mengalami penurunan konsentrasi bahkan hingga hari ke-8. Konsentrasi amonium terus mengalami penurunan hingga hari ke-8, namun terdapat beberapa isolat yang mengalami peningkatan konsentrasi amonium, diantaranya adalah NSsp5, NSsp6, dan NSkm4. Peningkatan ini dapat saja terjadi karena sedang berada dalam fase di mana terdapat penambahan biomassa lain yang menyumbangkan amonium, sehingga amonium yang terukur pada hari ke-8

24

tersebut tidak murni berasal dari isolat “Nitrosomonas”. Konsentrasi amonium dari tiap sampel menurun hingga hari ke-12 dan secara umum meningkat pada hari ke-16. Peningkatan konsentrasi amonium pada hari ke-16 dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah aerasi (suplai oksigen). Kandungan oksigen yang rendah dapat menghambat oksidasi amonium, sehingga akan terjadi akumulasi amonium. Faktor lainnya adalah temperatur atau suhu karena seperti reaksi kimia pada umumnya, temperatur berpengaruh dalam laju degradasi oleh mikrob. Dalam keadaan lembab dan suhu tanah yang baik terjadi nitrifikasi pada kecepatan yang sangat cepat. Terdapat 2 isolat yang stabil menurunkan konsentrasi amonium sejak hari ke-0 hingga hari ke-16, yaitu isolat NSkm1 yang berasal dari sampel tanah di sekitar kandang kambing dan isolat NSsp2 yang berasal dari tanah di sekitar kandang sapi. Sedangkan isolat NSkm4 tergolong isolat “Nitrosomonas” yang memiliki kemampuan paling lambat, hal ini dikarenakan isolat ini baru mampu menurunkan konsentrasi amonium pada hari ke-12. Kemampuan isolat-isolat “Nitrosomonas” dalam mengoksidasi amonium dilihat dari besarnya rata-rata penurunan konsentrasi amonium (Tabel Lampiran 1). Dengan demikian, diperoleh 5 isolat yang memiliki kemampuan terbaik dalam menurunkan konsentrasi amonium. Isolat yang memiliki kemampuan terbaik berdasarkan urutan isolat yang mampu mengoksidasi amonium paling tinggi hingga terendah yaitu isolat NSkm3 (4,40 ppm N-(NH4)2SO4), NSsp2 (3,26 ppm N-(NH4)2SO4), NSam (2,95 ppm N-(NH4)2SO4), NSsp1 (2,94 ppm N-(NH4)2SO4), dan NSkb1 (2,83 ppm N-(NH4)2SO4). Dan secara umum, berdasarkan Gambar 1, terlihat bahwa masa produktif optimal isolat “Nitrosomonas” dalam 250 ppm (NH4)2SO4 yaitu pada hari ke-4 hingga hari ke-12. 4.2.2. Uji Kemampuan “Nitrosomonas” dalam Mengoksidasi Amonium pada Konsentrasi 500 ppm (NH4)2SO4 Konsentrasi amonium yang diperoleh dari hasil pengukuran hari ke-0 pada kultur yang diberikan 500 ppm (NH4)2SO4 berkisar antara 38,70-59,64 ppm N(NH4)2SO4. Hampir seluruh isolat mengalami penurunan konsentrasi amonium pada hari ke-4, kecuali isolat NSkm4 dengan konsentrasi yang masih sama seperti

25

pada hari ke-0 seperti halnya yang terjadi dalam konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4. Isolat yang mampu mengoksidasi amonium paling cepat sejak hari ke-0 hingga ke-4 adalah isolat NSsp1 yang berasal dari tanah di sekitar kandang sapi dengan penurunan konsentrasi sebesar 20,94 ppm N-(NH4)2SO4. Pada hari ke-8 semua isolat mengalami penurunan konsentrasi amonium, sedangkan hari ke-12 mengalami peningkatan, kecuali isolat NSkb2 yang masih menurun. Isolat ini merupakan isolat yang berasal dari tanah di sekitar kandang kerbau. Peningkatan tersebut dapat dilihat pada Gambar 2. Berdasarkan gambar tersebut, terlihat bahwa kemampuan optimal isolat “Nitrosomonas” dalam mengoksidasi amonium terjadi pada hari ke-4 hingga ke-8. Setelah

mengalami

peningkatan,

isolat-isolat

tersebut

mengalami

penurunan konsentrasi pada hari ke-16. Namun, terdapat isolat yang tetap mengalami peningkatan, yaitu isolat NSsp4, NSkb2, dan NSkm4. Ketiga isolat ini diduga telah memasuki fase jenuh, sehingga dengan adanya pengaruh aerasi dan temperatur maka terjadi akumulasi amonium. Isolat yang paling stabil dalam menurunkan konsentrasi nitrat adalah isolat NSkb2 , sedangkan isolat NSkm4 merupakan isolat yang kemampuannya paling lambat seperti pada halnya di dalam 250 ppm (NH4)2SO4 karena baru mampu menurunkan konsentrasi amonium pada hari ke-8.

(a)

26

(b) Gambar 2. Konsentrasi amonium yang dioksidasi oleh “Nitrosomonas” dalam konsentrasi 500 ppm (NH4)2SO4 oleh isolat: (a) NSsp1, NSkm1, NSkm2, NSkb1, NSkm3, NSam, NSkb2; (b) NSsp2, NSsp3, NSsp4, NSsp5, NSkb2, NSsp6, NSkm4

Terdapat 5 isolat yang mampu menurunkan konsentrasi amonium paling baik berdasarkan Tabel Lampiran 2. Secara berurutan dari isolat yang tercepat yaitu isolat NSsp1 dengan rata-rata penurunan konsentrasi amonium sebesar 8,96 ppm N-(NH4)2SO4; isolat NSkm2 dengan rata-rata penurunan konsentrasi 7,64 ppm N-(NH4)2SO4; isolat NSsp3 dengan rata-rata penurunan konsentrasi amonium 7,33 ppm N-(NH4)2SO4; isolat NSkm1 dengan rata-rata penurunan konsentrasi amonium sebesar 7,01 ppm N-(NH4)2SO4; dan isolat NSkm3 dengan rata-rata penurunan konsentrasi sebesar 6,91 ppm N-(NH4)2SO4. 4.2.3. Uji Kemampuan “Nitrosomonas” dalam Mengoksidasi Amonium pada Konsentrasi 1000 ppm (NH4)2SO4 Konsentrasi amonium yang terukur pada hari ke-0 dalam 1000 ppm (NH4)2SO4 berkisar antara 92,47-125,97 ppm N-(NH4)2SO4. Pada hari ke-4 dan ke-8, semua isolat mengalami penurunan konsentrasi amonium, namun terdapat 2 isolat yang tidak mengalami penurunan konsentrasi amonium pada hari ke-4, yaitu isolat Aam yang berasal dari tanah di sekitar kandang ayam dan isolat NSsp3 yang berasal dari tanah di sekitar kandang sapi. Konsentrasi keduanya baru mengalami penurunan pada hari ke-8, sehingga dapat dikatakan memiliki kemampuan yang relatif lambat dibandingkan dengan isolat lainnya. Seperti halnya dalam 500 ppm (NH4)2SO4, konsentrasi amonium dalam 1000 ppm (NH4)2SO4 ini mengalami peningkatan pada hari ke-12 dan menurun kembali di hari ke-16 (Gambar 3).

27

Seperti pada variasi konsentrasi (NH4)2SO4 lainnya, diperoleh 5 isolat “Nitrosomonas” yang memiliki kemampuan mengoksidasi amonium paling baik (Tabel Lampiran 3), yaitu isolat isolat NSkb1 (23,71 ppm N-(NH4)2SO4), NSkm2 (21,87 ppm N-(NH4)2SO4), NSsp4 (21,19 ppm N-(NH4)2SO4), NSsp2 20,36 ppm (N-(NH4)2SO4), dan NSkm1 (20,19 ppm N-(NH4)2SO4). Isolat yang mengoksidasi amonium paling baik dalam 1000 ppm (NH4)2SO4 adalah isolat NSkb1.

(a)

(b) Gambar 3. Konsentrasi amonium yang dioksidasi oleh “Nitrosomonas” dalam konsentrasi 1000 ppm (NH4)2SO4 oleh isolat: (a) NSsp1, NSkm1, NSkm2, NSkb1, NSkm3,NSam, NSkb2; (b) NSsp2, NSsp3, NSsp4, NSsp5, NSkb2, NSsp6, NSkm4

4.3. Seleksi Nitrobacter sp. yang Memiliki Kemampuan Tinggi dalam Menghasilkan Nitrat Nitrobacter merupakan bakteri penitrifikasi yang berperan dalam mengoksidasi nitrit menjadi nitrat. Untuk itu, dilakukan pengukuran konsentrasi

28

nitrat yang mampu dihasilkan oleh Nitrobacter. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan isolat yang berasal dari tanah di sekitar kandang ternak seperti halnya Nitrosomonas dengan variasi konsentrasi (NH4)2SO4 yang sama pula, yaitu 250 ppm, 500 ppm, dan 1000 ppm. Pengukuran konsentrasi nitrat dari tiap isolat pada hari ke-0 memiliki nilai yang bervariasi. Hal tersebut menunjukkan bahwa telah terbentuk nitrat pada awal pengukuran. Terbentuknya nitrat pada hari ke-0 ini disebabkan tiap isolat telah diinkubasi sebelumnya selama 48-72 jam, sehingga pada saat pengukuran telah terukur konsentrasi nitrat yang terbentuk pada masa inkubasi tersebut dan nilainya lebih tinggi dbandingkan dengan blanko. 4.3.1. Uji Kemampuan “Nitrobacter” dalam Menghasilkan Nitrat pada Konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4 Variasi konsentrasi nitrat yang dihasilkan isolat-isolat “Nitrobacter” dalam konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4 pada hari ke-0 berkisar antara 13,83-115,52 ppm N-NO3, dimana konsentrasi nitrat tertinggi dihasilkan oleh isolat NBkm3 yang berasal dari tanah di sekitar kandang kambing. Pada hari ke-4, hampir seluruh isolat mengalami peningkatan konsentrasi nitrat, sedangkan pada hari ke-8 terdapat isolat yang mulai mengalami penurunan konsentrasi nitrat, yaitu isolat NBsp1, NBkm2, NBkb2, dan NBkm4. Bahkan untuk isolat NBsp2 dan NBsp4 dimana keduanya berasal dari tanah di sekitar kandang sapi, penurunan konsentrasi nitrat ini berlanjut terus hingga hari ke-16. Hal ini dapat disebabkan antara lain karena kemampuan kedua isolat “Nitrobacter” tersebut untuk mengoksidasi nitrit telah berkurang. Selain itu juga dapat dikarenakan pH media yang semakin menurun sehingga menekan populasi “Nitrobacter”. Penurunan nilai pH disebabkan proses nitrifikasi, yaitu pembentukan asam nitrat oleh bakteri nitrifikasi. Asam nitrat merupakan asam kuat, pembentukan asam nitrat akan menyebabkan penurunan nilai pH serta akan mengurangi aktivitas enzim (Cho et al., 2000 dalam Purnamasari, 2008). Konsentrasi nitrat pada hari ke-12 untuk isolat NBkm1, NBkm3, dan NBsp5 mulai menurun. Penurunan konsentrasi nitrat terjadi pada hari ke-16 untuk seluruh isolat “Nitrobacter”. Penurunan konsentrasi di hari ke-16 dapat disebabkan berkurangnya populasi “Nitrobacter” serta reduksi nitrat ke nitrit dan amonium dalam proses asimilasi nitrat. Selain itu dapat disebabkan oleh proses

29

penggunaan nitrat sebagai sumber oksigen (nitrat sebagai akseptor hidrogen). Dalam proses ini, oksigen digunakan oleh organisme bagi oksidasi senyawasenyawa karbon atau substansi anorganik, seperti misalnya sulfur. Dengan demikian, energi yang diperoleh digunakan untuk mereduksi nitrat ke nitrit, untuk membebaskan gas nitrogen, untuk mengoksidasi nitrogen atau ke amonia (Sutedjo et.al, 1991).

(a)

(b) Gambar 4. Konsentrasi nitrat yang dihasilkan oleh “Nitrobacter” dalam konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4 oleh isolat: (a) NBsp1, NBkm1, NBkm2, NBkb1, NBkm3, NBam, NBkb2; (b) NBsp2, NBsp3, NBsp4, NBsp5, NBkb2, NBsp6, NBkm4

Variasi peningkatan konsentrasi nitrat ini dapat dilihat pada Gambar 4. Berdasarkan pengukuran terhadap konsentrasi nitrat dalam 250 ppm (NH4)2SO4 juga diperoleh 5 isolat terbaik yang mampu meningkatkan konsentrasi nitrat

30

dalam interval waktu 0-16 hari. Isolat-isolat tersebut yaitu isolat NBkm1, NBkb1, NBsp6, NBkm4, dan NBkm2. Rata-rata peningkatan konsentasi masing-masing sebesar 3,91 ppm N-NO3, 1,78 ppm N-NO3, 1,70 ppm N-NO3, 1,51 ppm N-NO3, dan 1,07 ppm N-NO3 (Tabel Lampiran 4).

4.3.2. Uji Kemampuan “Nitrobacter” dalam Menghasilkan Nitrat pada Konsentrasi 500 ppm (NH4)2SO4 Variasi konsentrasi nitrat pada 500 ppm (NH4)2SO4 yang terjadi saat hari ke-0 berkisar antara 20,56 ppm dengan rata-rata peningkatan sebesar 20,56-67,67 ppm N-NO3. Isolat yang memiliki konsentrasi nitrat terendah yaitu isolat NBkm2, sedangkan isolat NBkm3 merupakan isolat dengan konsentrasi nitrat tertinggi. Kedua isolat tersebut berasal dari sampel tanah yang berada di bawah tumpukan kotoran kambing. Hal ini menunjukkan bahwa kedua isolat tersebut memiliki kemampuan berbeda dalam meningkatkan konsentrasi nitrat meskipun berasal dari sumber yang sama. Berdasarkan Gambar 5, terlihat bahwa secara umum peningkatan konsentrasi nitrat paling optimal yang dihasilkan isolat “Nitrobacter” dalam 500 ppm (NH4)2SO4 terjadi sejak hari ke-4 hingga hari ke-12. Meskipun terdapat beberapa isolat yang mengalami penurunan pada hari ke-8, namun meningkat kembali di hari ke-12. Sedangkan pada hari ke-16, konsentrasi nitrat semua isolat menurun seperti halnya dalam konsentrasi 250 ppm (NH4)2SO4. Menurut Purnamasari (2008), hal ini dipengaruhi penurunan populasi bakteri, sehingga proses nitrifikasi oleh bakteri nitrifiers tidak optimal. Selain itu, penurunan nitrat juga disebabkan adanya reduksi nitrat yang bersifat asimilatif. Nitrat digunakan mikroorganisme sebagai sumber nitrogen untuk sintesis senyawa N-organik seperti protein, asam nukleat, dan dinding sel mikroba. Isolat-isolat “Nitrobacter” yang memiliki kemampuan meningkatkan konsentrasi nitrat paling baik dalam 500 ppm (NH4)2SO4 sesuai urutan dari yang tertinggi hingga terendah adalah isolat NBsp5 dengan rata-rata peningkatan sebesar 2,56 ppm N-NO3; isolat NBam dengan rata-rata peningkatan sebesar 1,33 ppm N-NO3; isolat NBsp1 dengan rata-rata peningkatan sebesar 1,29 ppm N-NO3; isolat NBkb1 dengan rata-rata peningkatan sebesar 0,36 ppm N-NO3; dan isolat NBkm4 yaitu sebesar -0,02 ppm N-NO3 (Tabel Lampiran 5). Nilai negatif

31

menunjukkan bahwa terjadi penurunan konsentrasi nitrat pada masa inkubasi tertentu, dalam hal ini isolat NBkm4 mengalami penurunan konsentrasi pada hari ke-8 dan ke-16.

(a)

(b) Gambar 5. Konsentrasi nitrat yang dihasilkan oleh “Nitrobacter” dalam konsentrasi 500 ppm (NH4)2SO4 oleh isolat: (a) NBsp1, NBkm1, NBkm2, NBkb1, NBkm3, NBam, NBkb2; (b) NBsp2, NBsp3, NBsp4, NBsp5, NBkb2, NBsp6, NBkm4

4.3.3. Uji Kemampuan “Nitrobacter” dalam Menghasilkan Nitrat pada Konsentrasi 1000 ppm (NH4)2SO4 Konsentrasi nitrat dalam 1000 ppm (NH4)2SO4 cenderung menurun pada hari ke-8. Bahkan isolat NBkb2 yang berasal dari tanah di sekitar kandang kerbau, serta isolat NBsp2 dan NBsp4 yang berasal dari tanah di sekitar kandang sapi mengalami penurunan konsentrasi sejak hari ke-8 hingga ke-16. Hal ini dapat

32

dikarenakan ketiga

isolat tersebut memiliki kemampuan yang rendah dalam

mengoksidasi nitrit menjadi nitrat akibat konsentrasi (NH4)2SO4 yang diberikan terlalu tinggi. Selain itu, juga terjadi hal yang sebaliknya, yaitu asimilasi nitrat menjadi amonium. Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel Lampiran 7 di mana pada hari ke-8 konsentrasi nitrat isolat NBkb2, NBsp2, dan NBsp4 tersebut menurun, sedangkan amoniumnya meningkat pada hari yang sama. Perubahan konsentrasi nitrat tiap interval waktu dapat dilihat pada Gambar 6. Isolat NBsp5, NBkb2, dan NBsp6 memiliki kemampuan yang relatif stabil karena mampu meningkatkan konsentrasi nitrat sejak hari ke-0 hingga hari ke-12. Sama halnya dengan isolat yang diberikan variasi (NH4)2SO4 lainnya, konsentrasi nitrat yang mampu dihasilkan isolat “Nitrobacter” pada hari ke-16 dalam 1000 ppm (NH4)2SO4 ini mengalami penurunan. Kemampuan seluruh isolat untuk mengoksidasi nitrit menjadi nitrat dengan konsentrasi (NH4)2SO4 yang tinggi ini sangat tidak optimal. Rata-rata konsentrasi nitrat tiap interval waktu yang dihasilkan cenderung semakin rendah, sehingga secara umum diperoleh rata-rata peningkatan yang bernilai negatif. Namun begitu, dapat diperoleh 5 isolat dengan nilai rata-rata peningkatan konsentrasi tertinggi ataupun penurunan konsentrasi nitrat yang terkecil (Tabel Lampiran 6). Isolat-isolat tersebut antara lain isolat NBsp3 (1,29 ppm N-NO3), NBkm2 (0,69 ppm N-NO3), NBkm4 (-1,55 ppm NNO3), NBkb1 (-2,11 ppm N-NO3), dan NBsp6 (-2,15 ppm N-NO3). Peningkatan konsentrasi nitrat yang memiliki nilai negatif menunjukkan bahwa terjadi penurunan konsentrasi pada masa inkubasi tertentu. Hal ini sekaligus menunjukkan bahwa kemampuan isolat dalam menghasilkan nitrat pada konsentrasi 1000 ppm (NH4)2SO4 ini tidak dapat optimal karena konsentrasi yang diberikan ini cukup tinggi. Isolat NBkb1 dan NBsp6 menunjukkan rata-rata peningkatan konsentrasi nitrat dengan nilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan dari kedua isolat tersebut semakin lama semakin menurun, sehingga hasil pengukuran konsentrasi nitrat tiap interval waktu bukanlah meningkat, namun justru konsentrasi nitrat tersebut semakin menurun. Penurunan kemampuan dari kedua isolat ini dapat dipengaruhi oleh berkurangnya jumlah populasi “Nitrobacter”.

33

(a)

(b) Gambar 6. Konsentrasi nitrat yang dihasilkan oleh “Nitrobacter” dalam konsentrasi 1000 ppm (NH4)2SO4 oleh isolat: (a) NBsp1, NBkm1, NBkm2, NBkb1, NBkm3, NBam, NBkb2; (b) NBsp2, NBsp3, NBsp4, NBsp5, NBkb2, NBsp6, NBkm4

4.4. Pasangan-Pasangan Isolat “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” Unggul Berdasarkan hasil yang diperoleh dari tiap pengukuran konsentrasi amonium dan nitrat selama interval waktu hari ke-0 hingga ke-16, dapat dikatakan bahwa

terdapat

perbedaan

kemampuan

isolat

“Nitrosomonas”

dalam

mengoksidasi amonium dan kemampuan isolat “Nitrobacter” dalam mengoksidasi nitrit menjadi nitrat untuk setiap perlakuan konsentrasi (NH4)2SO4. Dengan demikian dapat diperoleh isolat-isolat unggul yang dapat melakukan nitrifikasi dengan baik dibandingkan isolat lainnya. Dari masing-masing perlakuan tersebut, dipilih 5 isolat terbaik untuk masing-masing “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter”.

34

Hasil penelitian Okabe et al., 1995, dalam Agustiyani et al., 2007, menunjukkan bahwa nitrifikasi sangat lambat dan tidak stabil walaupun jumlah bakteri nitrifikasi tinggi. Hal tersebut disebabkan di dalam sistem biofilm, populasi bakteri heterotropik mengkompetisi bakteri nitrifikasi dalam hal oksigen dan ruang yang menyebabkan terhambatnya proses nitrifikasi. Isolat “Nitrosomonas” yang paling cepat menurunkan konsentrasi amonium dalam 250 ppm (NH4)2SO4 adalah isolat NSsp1, NSkb1, NSkm3, NSam, serta NSsp2 dan isolat “Nitrobacter” yang mampu meningkatkan konsentrasi nitrat paling baik adalah isolat NBkm1, NBkb1, NBsp6, NBkm4, dan NBkm2. Dari pasangan tersebut, isolat NSkb1-NBkb1 merupakan pasangan isolat yang mampu mengoksidasi amonium sekaligus menghasilkan nitrat dengan baik. Isolat “Nitrosomonas” terbaik dalam 500 ppm (NH4)2SO4 adalah isolat NSsp1, NSkm1, NSkm2, NSkm3, dan NSsp3 serta isolat “Nitrobacter” terbaik adalah NBsp1, NBkb1, NBam, NBsp5, dan NBkm4. Berdasarkan pasangan yang diperoleh, isolat yang mampu melakukan nitrifikasi dengan baik adalah NSsp1NBsp1. Sedangkan untuk 1000 ppm (NH4)2SO4, isolat terbaik adalah NSkm1, NSkm2, NSkb1, NSsp2, serta NSsp4 untuk “Nitrosomonas” dan isolat NBkm2, NBkb1, NBsp3, NBsp6, dan NBkm4 untuk Nitrobacter”. Berdasarkan pasangan tersebut, pasangan isolat yang dapat melakukan proses nitrifikasi dengan baik adalah pasangan isolat NSkm2-NBkm2 dan NSkb1-NBkb1. Berdasarkan rata-rata penurunan konsentrasi amonium dan peningkatan konsentrasi nitrat, diperoleh bahwa baik isolat “Nitrosomonas” maupun “Nitrobacter” mampu melakukan nitrifikasi dengan baik pada pemberian 500 ppm (NH4)2SO4 dalam kulturnya. Hal ini dikarenakan rata-rata penurunan amonium yang terjadi sebesar 0,21 ppm dan rata-rata peningkatan nitrat yang terjadi sebesar 60,90 ppm dibandingkan dengan kultur yang diberikan konsentrasi 250 ppm dan 1000 ppm (NH4)2SO4. Dengan demikian, pasangan isolat “Nitrosomonas” dan ”Nitrobacter” yang memiliki kemampuan dan viabilitas paling baik yaitu isolat NSsp1, NSkm1, NSkm2, NSkm3, dan NSsp3 untuk “Nitrosomonas” serta isolat NBsp1, NBkb1, NBam, NBsp5, dan NBkm4 untuk “Nitrobacter”. Berdasarkan hasil yang telah diperoleh tersebut, dapat dikatakan bahwa setiap isolat “Nitrosomonas” maupun ”Nitrobacter” memiliki kemampuan yang

35

berbeda antara isolat satu dengan isolat lainnya meskipun berasal dari sumber isolat yang sama. Secara umum sumber isolat yang memiliki “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” dengan kemampuan nitrifikasi paling optimal yaitu tanah yang berada di sekitar kandang kambing lebih baik dibandingkan dengan isolat yang berasal dari tanah di sekitar kandang kerbau, tanah di sekitar kandang sapi, maupun tanah di sekitar kandang ayam.

4.5. Konsentrasi Amonium dan Nitrat oleh Gabungan Pasangan Isolat “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” Unggul Sebanyak masing-masing 5 isolat “Nitrosomonas” dan ”Nitrobacter” yang telah diperoleh dari hasil seleksi akan dikombinasikan untuk selanjutnya dilakukan pengukuran gabungan konsentrasi amonium dan nitrat. Isolat bakteri penitrifikasi hasil seleksi yang terbaik merupakan isolat-isolat dari media dengan konsentrasi (NH4)2SO4 sebesar 500 ppm. Sebanyak 5 isolat “Nitrosomonas” terbaik

yang

mampu

menurunkan

konsentrasi

amonium dengan

cepat

digabungkan dengan 5 isolat ”Nitrobacter” yang paling cepat dalam meningkatkan konsentrasi nitrat. Penggabungan isolat “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” ini dilakukan dengan memasukkan masing-masing sebanyak 2.5 ml kultur masing masing isolat ke dalam 50 ml media baru. Pasangan isolat gabungan ini dilakukan dengan mengkombinasikan satu isolat “Nitrosomonas” dengan lima isolat “Nitrobacter”, begitu seterusnya hingga kelima isolat “Nitrosomonas” tersebut dikombinasikan semua dengan kelima isolat “Nitrobacter”. Sehingga diperoleh 25 pasang isolat gabungan “Nitrosomonas”-“Nitrobacter”. Kemudian, masing-masing pasangan isolat gabungan tersebut diukur konsentrasi amonium dan nitratnya. Pengukuran ini dilakukan pada hari ke-4 karena secara umum aktivitas masing-masing isolat “Nitrosomonas”-“Nitrobacter” paling optimum terjadi pada hari ke-4. Hasil dari pengukuran konsentrasi amonium dan nitrat dari tiap pasangan isolat “Nitrosomonas”-“Nitrobacter” tersebut dapat dilihat pada Tabel 4. Berdasarkan tabel tersebut, diperoleh masing-masing 10 pasang isolat gabungan “Nitrosomonas”-“Nitrobacter” yang mampu mengoksidasi amonium dan meningkatkan nitrat dengan sangat baik. Pasangan isolat yang mampu menurunkan konsentrasi amonium dengan cepat yaitu pasangan isolat NSsp3-

36

NBkm4 (8,29 ppm N-(NH4)2SO4); NSkm3-NBkm4 (6,45 ppm N-(NH4)2SO4); NSsp1-NBkb1 (3,78 ppm N-(NH4)2SO4); NSsp1-NBsp1 (3.69 ppm N(NH4)2SO4); NSsp1-NBm4 (3,69 ppm N-(NH4)2SO4); NSkm2-NBkm4 (3,69 ppm N-(NH4)2SO4); NSsp3-NBsp5 (3,69 ppm N-(NH4)2SO4); NSkm3-NBkb1 (3,59 ppm N-(NH4)2SO4); NSkm2-NBkb1 (2,76 ppm N-(NH4)2SO4); dan NSkm3NBsp5 (1,84 ppm N-(NH4)2SO4). Pasangan isolat yang mampu mengoksidasi amonium terbaik adalah pasangan isolat NSsp3-NBkm4 dan NSkm3-NBkm4. Pasangan isolat yang mampu meningkatkan konsentrasi nitrat terbaik antara lain pasangan isolat NSsp3-NBsp1 (12,82 ppm N-NO3); NSkm2-NBsp1 (11,13 ppm N-NO3); NSkm3-NBsp1 (6,07 ppm N-NO3); NSkm3-NBam (6,07 ppm N-NO3); NSsp3-NBam (4,81 ppm N-NO3); NSsp3-NBsp5 (4,47 ppm NNO3); NSsp1-NBsp5 (4,39 ppm N-NO3); NSkm2-NBkb1 (4,39 ppm N-NO3); NSsp1-NBkm4 (3,96 ppm N-NO3); dan NSkm3-NBkb1 (3,12 ppm N-NO3). Pasangan isolat yang mampu meningkatkan nitrat dengan konsentrasi tertinggi adalah pasangan isolat NSkm2-NBsp1 dan NSsp3-NBsp1. Selain itu, diperoleh pula 5 pasangan isolat “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” yang mampu menurunkan konsentrasi amonium sekaligus meningkatkan konsentrasi nitrat dengan baik (baris yang berwarna abu-abu pada Tabel 4), yaitu pasangan isolat NSsp1-NBsp5, NSsp1-NBkm4, NSkm2-NBkb1, NSkm3-NBkb1, serta isolat NSsp3-NBsp5 (Tabel 4). Pasangan-pasangan isolat tersebut dapat dikatakan sebagai pasangan “Nitrosomonas” dan “Nitrobacter” yang mampu melakukan nitrifikasi paling baik, yaitu sampel yang mampu menurunkan

konsentrasi

amonium

paling

baik

sekaligus

meningkatkan

konsentrasi nitrat paling baik pula. Berdasarkan Tabel 4, terdapat nilai konsentrasi amonium yang bernilai negatif. Konsentrasi bernilai negatif tersebut menunjukkan bahwa terjadi penurunan konsentrasi amonium dan sebaliknya untuk konsentrasi bernilai positif. Berbeda dengan konsentrasi amonium, pada konsentrasi nitrat diharapkan nilai yang sebaliknya, yaitu konsentrasi yang bernilai positif. Nilai konsentrasi yang positif tersebut menunjukkan terjadinya peningkatan konsentrasi nitrat, sedangkan nilai konsentrasi yang negatif menunjukkan hal yang sebaliknya.

37

Tabel 4. Konsentrasi Amonium dan Nitrat Isolat Gabungan “Nitrosomonas” “Nitrobacter” pada Hari Ke-4 dalam Konsentrasi 500 ppm (NH4)2SO4 Kode Isolat

Blanko NSsp1-NBsp1 NSsp1-NBkb1 NSsp1-NBam NSsp1-NBsp5 NSsp1-NBkm4 NSkm1-NBsp1 NSkm1-NBkb1 NSkm1-NBam NSkm1-NBsp5 NSkm1-NBkm4 NSkm2-NBsp1 NSkm2-NBkb1 NSkm2-NBam NSkm2-NBsp5 NSkm2-NBkm4 NSkm3-NBsp1 NSkm3-NBkb1 NSkm3-NBam NSkm3-NBsp5 NSkm3-NBkm4 NSsp3-NBsp1 NSsp3-NBkb1 NSsp3-NBam NSsp3-NBsp5 NSsp3-NBkm4

Penurunan Konsentrasi Amonium ----- ppm N-(NH4)2SO4 ----48.09 0.00 44.41 -3.69 44.32 -3.78 48.09 0.00 46.25 -1.84 44.41 -3.69 47.17 -0.92 51.78 3.69 46.25 -1.84 55.46 7.37 53.62 5.53 50.86 2.76 45.33 -2.76 48.09 0.00 53.71 5.62 44.41 -3.69 50.77 2.67 44.50 -3.59 60.07 11.98 46.25 -1.84 41.64 -6.45 49.94 1.84 53.62 5.53 58.23 10.13 44.41 -3.69 39.80 -8.29

Konsentrasi Amonium

Peningkatan Konsentrasi Nitrat ----- ppm N-NO3 ----1.10 0.00 0.42 -0.67 1.18 0.08 -2.28 -3.37 5.48 4.39 5.06 3.96 -0.59 -1.69 1.27 0.17 3.12 2.02 -0.42 -1.52 3.80 2.70 12.23 11.13 5.48 4.39 3.80 2.70 -1.69 -2.78 2.95 1.86 7.17 6.07 4.22 3.12 7.17 6.07 -2.28 -3.37 -1.27 -2.36 13.92 12.82 3.37 2.28 5.90 4.81 5.57 4.47 2.36 1.27

Konsentrasi Nitrat