Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta 57126

SERAPAN DAN KETAHANAN AZOLLA TERHADAP KROMIUM PADA VERTISOLS  DAN ENTISOLS    DENGAN BERBAGAI TINGGI GENANGAN AIR   The Uptake and Tolerance of Azolla to Chromium on Vertisols and Entisols   at Various Water Levels     Sudadii, Dwi Priyo Ariyanto, dan Erwin Purniawati    Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta 57126    ABSTRACT  This  research  aims  to  study  the  effect  of  water  level,  soil  kind,  chromium  concentration  (Cr),  and  their  interactions  on  uptake  and  tolerance  of  azolla  to  Cr.  The  research  was  done  in  March  to  May  2009  in  the  green  house  of  Faculty  of  Agriculture,  Sebelas  Maret  University,  Surakarta.   The  research  used  completely  randomized  design  (CRD)  factorial  with  three  treatment  factors, they were: soil kind (Vertisols of Jatikuwung and Entisols Colomadu, Karanganyar), water  levels  (0;  2;  and  7  cm)  and  Cr  concentrations  (0;  5;  10;  15;  and  20  ppm).  There  were  191  g  of  Vertisols and 200 g of Entisols pass to 2 mm sieve put into plastic pot and watering at various  levels according to the treatments. A gram of fresh azolla was spread on each pot and incubated  for three weeks. Each treatment combinations were replicated three times. Sampling was taken  at 1, 2, and 3 weeks after planting for  azolla biomass, Cr uptake of azolla, available Cr, and Cr  toxicities symptoms of azolla. The data analyzed statistically by Kruskal Wallis test at 95% level  significant, followed with Mood Median test.   The result shows that soil kind has no significant effect, while water level, Cr concentration,  and  treatment  interaction  contribute  highly  significant  influence  on  uptake  and  tolerance  of  azolla to Cr. The highest uptake of Cr at the Vertisols was taken at 7 cm water level and 15 ppm  Cr concentration, while at the Entisols was in 2 cm of water level and 15 ppm Cr concentration.   Azolla  most  tolerance  to  Cr  at  treatment  combination  of  2  cm  water  level  and  10  ppm  Cr  concentration in Vertisols, and at 2 cm water level and 5 ppm Cr concentration at Entisols.  Keywords: A. mycrophylla, chromium, Cr uptake and tolerance, water level    i

 Korespondensi: [email protected]  

PENDAHULUAN  Kualitas lingkungan yang semakin  buruk  akibat  pencemaran  merupakan  ancaman    bagi kelangsungan kehidupan.   Jika melewati  ambang  batas,  keberadaan  beberapa  jenis  polutan  bersifat  racun.  Logam  Kromium  (Cr)  mempunyai ambang batas sekitar 0,5 mg/kg,  dan di atas ambang batas tersebut keberadan  Cr  dapat  mengganggu  ekositem  karena  Cr  bersifat toksik (Giyatmi et al., 2008). Berbagai  macam reaksi dapat terjadi pada logam berat  yang  masuk  suatu  ekosistem  seperti  lahan  sawah  atau  lingkungan  yang  lain  (Nugroho,  2001). 

Belakangan  ini  telah  diterapkan  teknik  bioremediasi  untuk  mengatasi  pencemaran  logam  berat.  Bioremediasi  didefinisikan  sebagai  proses  yang  menggunakan  mikroba,  enzim  mikroba,  atau  tanaman  untuk  mengurangi polutan di tanah atau lingkungan  (Skipper, 1998 cit. Nugroho, 2001).  Azolla  selain  sebagai  pupuk  N,  juga  mampu  menyerap  beberapa  jenis  logam  berat  sehingga  berpotensi  sebagai  fitoabsorber  (tanaman  penyerap)  dalam  proses  bioremediasi  lingkungan  yang  tercemar  limbah  yang  mengandung  logam  berat.  Pengaruh  faktor  lingkungan  (keberadaan  air,  sinar  matahari  dan  tanah) 

Sains Tanah – Jurnal Ilmu Tanah dan Agroklimatologi 6(2)2009 

99 

Serapan Dan Ketahanan Azolla Terhadap Kromium....Sudadi et al. 

terhadap  pertumbuhan  azolla  sangat  besar,  dan  diduga  akan  berpengaruh  terhadap  ketahanan dan serapannya pada  logam berat  khususnya kromium (Cr),      BAHAN DAN METODE  Penelitian  dilaksanakan  di  rumah  kaca  Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret,  Surakarta  pada  bulan  Maret  sampai  Mei  2009.  Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  tanah  Entisol  dari  Colomadu  dan  Vertisol  dari  Jatikuwung,  Karanganyar,  Azolla  microphylla,  larutan  Yoshida,  larutan  yang  mengandung Cr dan khemikalia untuk analisis  tanah dan jaringan tanaman.   Penelitian menggunakan rancangan acak  lengkap  (RAL)  faktorial  dengan  tiga  faktor  perlakuan, yaitu: macam tanah (Vertisols dan  Entisols), tinggi genangan air (0; 2; dan 7 cm)  dan  konsentrasi  logam  Cr  dalam  media  tumbuh (0; 5; 10; 15; dan 20 ppm).   Pot plastik diameter 15 cm, tinggi 15 cm  diisi dengan  tanah halus (Ø 2 mm) setinggi 5  cm.  Selanjutnya  pot  diairi  larutan  Yoshida   yang  mengandung  Cr  dengan  konsentrasi  sesuai perlakuan sampai pada ketinggian 0, 2  dan  7  cm.  Sebanyak  1  gram  azolla  segar  disebarkan  pada  setiap  pot  dan  .  dipelihara  selama 3 minggu. Pengambilan sampel azolla  dilakukan  pada  1,  2  dan  3  minggu  setelah  tanam  untuk  analisis  biomassa  azolla  dan  serapan  Cr.  Data  dianalisis  statistik  menggunakan  uji  Kruskal  Wallis  pada  aras  kepercayaan  95%,  dilanjutkan  uji  Mood  Median apabila ada pengaruh yang nyata dan  uji korelasi.     HASIL DAN PEMBAHASAN  Tanah  Vertisol  Jatikuwung  memiliki  pH  yang alkalis dan kadar bahan organik sedang.  Kadar Cr tersedia pada tanah Vertisol sebesar  0,041  ppm,  masih  di  bawah  ambang  batas  logam  Cr  sebesar  2,5  ppm.  Sedangkan  tanah  Entisol  menunjukkan  pH  agak  masam  dan  kadar  bahan  organik  yang  tinggi.  Rendahnya  100  

 

nilai  kapasitas  tukar  kation  (KTK)  disebabkan  Entisol mempunyai tekstur yang kasar. Kadar  Cr  dalam  tanah  Entisol  ini  adalah  sebesar  0,033 ppm. 

Gambar 1.  Pengaruh  macam  tanah  terhadap Serapan Cr Oleh Azolla  microphylla.  Keterangan:  Angka  yang  diikuti  huruf  yang  sama  berbeda  tidak  nyata  pada  uji Mood Median 95%    Serapan Cr oleh azolla pada tanah Entisol  lebih  tinggi  dibanding  pada  tanah  Vertisol,  meskipun  tidak  berbeda  nyata  (Gambar  1).  Hal ini diduga karena  Vertisol, memiliki kadar  lempung  yang  lebih  tinggi  yang  dapat  mengikat logam Cr lebih banyak, sehingga Cr  yang  berada  dalam  larutan  tanah  lebih  rendah  dibanding  pada    Entisol  sehingga  serapannya lebih rendah.   

Gambar 2.  Pengaruh  konsentrasi  Cr  pada  medium  pertumbuhan  terhadap  serapan Cr Azolla microphylla  Keterangan: Angka  yang  diikuti  huruf  yang  sama  berbeda  tidak  nyata  pada  uji Mood Median 95%    Pengaruh  konsentrasi  Cr  ditunjukkan  Gambar  2.  Semakin  tinggi  konsentrasi  Cr 

Sains Tanah – Jurnal Ilmu Tanah dan Agroklimatologi 6(2)2009

Seerapan Dan Keetahanan Azolla a Terhadap Kro omium....Suda adi et al. 

inkubaasi  selama  2  minggu.    Seedangkan  pad da  Entiso ol  serapan  paaling  tinggi  pada  kombinaasi  perlakkuan  tinggi  genangan  2  2 cm,  dengaan  konseentrasi  15  pp pm  dan  wakttu  inkubasinyya  selama 3 minggu. 

maka   serapan  Cr  oleh  azolla  juga  semakkin  tinggi. Serapan Cr  azolla pada  konsentrasi 1 15  ppm  Cr  merupaakan  yang  paling  tingggi,  sehinggga  dapat  dikatakan  bahw wa  konsentraasi  Cr  15 5  ppm  adalaah  konsentrasi  yang  palin ng  baik u untuk remediiasi logam Crr menggunakaan  azollaa sebagai fitoaabsorber.  n  dapat  meningkatkaan  P Penggenanga serapan  Cr  oleh  azolla  sebagaiman na  mbar  3.    Penggenangaan  ditunjjukkan  Gam sampai  2  cm  dimaana  akar  azo olla  menyentu uh  permukaan tanah  namun tidakk sampai masuk  ke  daalam  tanah,  meningkatkaan  serapan  Cr  lebih  tinggi  diband dingkan  apab bila  akar  azolla  mengggantung  di  atas  perm mukaan  tanaah  (pengggenangan  7  7 cm).  Ada  kemungkingaan  bahw wa pada permukaan tanah  konsentrasi  Cr  uk  merupakan  kondisi  yang  ideal  untu penyeerapan  Cr  yaitu  tidak  terlalu  tinggi  ataau  terlalu u rendah.  

  bar 4.   Pengaaruh  Interakksi  Perlakuaan  Gamb terhad dap  Serapaan  Cr  oleeh  Amicrrophylla    Serapan  S Cr  azolla  meningkat  dengaan  laman nya  waktu  in nkubasi,  didu uga  karena  p pH  yang  cenderung  mengalam mi  penurunaan  (Gamb bar 5), sehinggga kelarutan n Cr lebih tingggi  dan leebih tersedia bagi azolla. 

  Gamb bar 3.   Pengaaruh  Pengggenangan  air  a terhad dap  serapan  Cr  Azollla  micro ophylla  Keterangan:  Angka  yang  diiku uti  huruf  yan ng  sama  berbeda  tidak  nyata  pad da  uji Mo ood Median 5 5%    Interaksi  perllakuan  tinggii  genangan  air  a dan  konsentrasi C k r pada  masin ng‐masing jen nis  tanah h memberikan n serapan Cr  yang berbed da‐ beda  (Gambar  4).  Kombinasi  perlakuan  p yan ng  memb berikan  serapan  Cr  palin ng  tinggi  pad da  tanah h  Vertisol  adalah  perrlakuan  tingggi  genan ngan air 7 cm m (akar mengggantung 5 cm m),  dengaan  konsentraasi  Cr  15  pp pm  dan  wakktu 

  Gamb bar 5.   Perubahan  pH  Tanah  T Vertisol  Selam ma Waktu Inku ubasi  Keteraangan:  Angkaa  yang  diiku uti  huruf  yan ng  sama  berbeda  tidaak  nyata  pad da  uji Mo ood Median 9 95%    Menurut  M Palaar  (1994)  kro omium  dengaan  bilanggan oksidasi ++3 dapat men ngendap dalam  bentu uk  hidroksidaa.  Krom  hid droksida  tidaak  terlaru ut  dalam  airr  pada  kondisi  pH  8,5–9,5  tetapii akan larut leebih tinggi paada pH rendaah  atau  asam.  a Berdassarkan  uji  ko orelasi  serapaan 

Sains Tanah – Jurnal Ilmu Tanah d dan Agroklimattologi 6(2)2009 9

10 01 

Serapa an Dan Ketaha anan Azolla Terrhadap Kromiu um....Sudadi et  t al. 

Cr  berkkorelasi  neggatif  dengaan  bobot  brangkasaan  segar  daan  kering  azzolla,  yang  berarti  semakin  s tingggi  serapan  Cr  akan  menurunkkan  pertumb buhannya.        Hal  ini  karena Crr merusak jarringan azolla.  . Menurut  Mengel  dan  Kirkby  (1987)  bahwa  dalam  tanaman, Cr dapat berrfungsi sebaggai kofaktor  enzim, tetapi bila jumlahnya berleb bihan akan  menyebab bkan keracun nan bagi tanaman.   Ketah hanan  azollaa  terhadap  Cr  dapat  diukur dengan melihatt pertumbuhaannya pada  media  yaang  mengand dung  Cr.  Perrtumbuhan  dapat diukur dari besaarnya bobot b brangkasan  segar  dan n  keringnya.  Sifat  kimia  dan  fisika  tanah  beerpengaruh  terhadap  t keetersediaan  dan  seraapan  Cr  azolla  a sehingga  akan  mempenggaruhi  ketahanannya  terhadap  logam  tersebut.  Jika  dilihat  dari  Gambar  6  biomassa  azolla  men nunjukkan  leebih  tinggi  pada  tanaah  Entisol.  Dengan  D demikian  dapat  dikatakan n bahwa ketahanan azolla  teerhadap  Cr lebih baik pada tanaah Entisol. 

6.   Pengaruh  tanah  Gambar 6 macam  terhadap  Biomassaa  Azolla  microphyllla  Ket:eranggan:  Angka  yang  y diikuti  huruf  h yang  sama  pada  p variab ble  sama  berbeda  tidak  nyata  pada  uji  Mood Meedian 95%             Berdasarkan  uji  Kruskal  Waallis  tinggi  genangan n  berpengaaruh  sangaat  nyata  terhadap  biomassa  azzolla.  Bobot  brangkasan  b kering paling tinggi paada penggenaangan air 0  cm, dengaan serapan Crr paling sedikkit (Gambar  7).  Meskkipun  pengggenangan  paada  0  cm  merupakaan  penggenan ngan  yang  memberikan  m 102  

 

bobot  brrangkasan  kkering  tertinggi,  tidak  berarti  ke etahanan  azolla  paling  baik  pada  penggenangan  tersebut.  Serapaan  azolla  paling  tingggi  pada  pen nggenangan  2  2 cm  yang  memberikkan  bobot  brrangkasan  seegar  paling  tinggi, seh hingga pada p penggenangan tersebut  azolla  dap pat  berfungssi  sebagai  fittoabsorber  dengan baaik. 

Gambar 7.   Pengaruh  tinggi  gengggenangan  terhadap  Biomassaa  Azolla  microphylla  Keterangaan:  Angka  pada  variable  sama  s yang  diikuti  hurruf  yang  sam ma  berbeda  tidak  nyaata  pada  uji  Mood  Median 95 5%.    Konsentraasi  berpenggaruh  sangat  nyata  terhadap  biomassa  aazolla.  Semaakin  tinggi  konsentraasi  logam  Cr,  biomasssa  azolla  semakin  kecil.  Hal  ini  karena  Cr  dapat  urut  Lepp  merusak  jaringan  azolla.  Menu mpul  di  dalam m  jaringan  (1981)  Cr  yang  terkum tumbuhan n,  menetap  untuk  u waktu  yang  lama  dan  bersiffat  racun  akumulatif.  Aku umulasi  Cr  mengakibatkan  ganggu uan  fisiologiss  tanaman,  karena  akktivitas  enzim m  terganggu  dan  akan  menyebab bkan  tanamaan mengalami defisiensi  nutrisi  akibat  a terhaambatnya  penyerapan  nutrisi ole eh tanaman.  Pengaruh  interakksi  tinggi  gen nangan  air  dan konse entrasi Cr pad da masing‐maasing tanah  menunjukkkan  ketahan nan  azolla  paada  logam  Cr  yang  berbeda‐beda b a.  Penggandaan  azolla  lebih baik pada ketingggian air 2 cm. Perlakuan  mberikan ketaahanan palingg baik pada  yang mem tanah Verrtisol yaitu paada tinggi genangan air 

Sains Tan nah – Jurnal Ilm mu Tanah dan A Agroklimatolo ogi 6(2)2009

Seerapan Dan Keetahanan Azolla a Terhadap Kro omium....Suda adi et al. 

2  cm  dan  dengan n  konsentrassi  logam  Cr  1 10  ppm,  sedangkan n  pada  taanah  Entiso ol,  ketah hanan  azolla  paling  baik  pada  p perlakuaan  tinggi  genangan  air  2  cm  dan  dengaan  konseentrasi logam Cr 5 ppm.  

  Gamb bar 8.  Pengaaruh  Konsenttrasi  Logam  Cr  terhad dap  Biom massa  Azollla  micro ophylla  Keterangan: Angkaa  yang  diiku uti  huruf  yan ng  sama  pada  vaariable  sam ma  berbeeda  tidak  nyyata  pada  u uji  Mood d Median 95% %     B Bobot  branggkasan  segarr,  kering  daan  pengggandaan  azzolla  berkorrelasi  negatif  terhadap kadar Crr jaringan azo olla, serapan  Cr  oleh  azolla  dan  Cr  C tersedia  dii  dalam  tanaah.  Kromium  tersed dia  akan  mempengaru m uhi  serapan  dan  kadar  Cr  azolla.    Semakin  tingggi  Cr  terrsedia  akan  meningkatkan  serapan  daan  kadarr Cr azolla.    KESIM MPULAN DAN N SARAN  Kesim mpulan    Macam  tanah  karenaa  sifat  kimiia‐ fisikan nya yang berbeda mempu unyai pengaru uh  yang  lebih kecil dib bandingkan p pengaruh tingggi  ngan air dan konsentrasi lo ogam Cr dalaam  genan mediu um  pertumb buhan,  mau upun  interakksi  perlakkuan  terhad dap  serapan n  Cr  maupu un  ketah hanan azolla.  S Serapan  Cr  paling  tingggi  pada  tanaah  Vertissol adalah pada tinggi genangan air 7 ccm  Cr  15  ppm  yaitu  sebessar  dan  konsentrasi  k 202,4 4  µg/pot,  sed dangkan  padaa  tanah  Entissol    pada tinggi genanggan 2 cm dan konsentrasi Cr 

15  ppm  p yaitu  sebesar  641 1,821  µg/po ot.  Ketahanan  yang  paling  baikk  pada  tanaah  Vertissol  adalah  paada  ketinggiaan  genangan  2  cm  dan  d konsenttrasi  logam  Cr  10  ppm m,  sedan ngkan  pada  tanah  Entiso ol  pada  tingggi  genan ngan  2  cm  daan  konsentraasi  logam  Cr  5  ppm.   Saran  Perlu  P penelittian  lanjutan  pada  araas  percobaan  lapanggan  dan  pad da  lingkungaan  tercem mar,  sehinggga  lebih  dike etahui  poten nsi  Azollaa sebagai fitoa absorbe Cr.  UCAPA AN TERIMA K KASIH  Makalah  M disu usun  dari  sebagian  s hassil  Penelitian  Fundaamental  dengan  Judul  Mekanisme  Penin ngkatan  Rhizofiltrasi  Daan  Ketahanan Azolla TTerhadap Loggam Berat Pad da  Kondisi  Akar  Beersinggungan  Tanah  yan ng  didanai  oleh  DP2M M  Dikti  TA  20 008.  Untuk  ittu  penulis  menyampaaikan  terima  kasih  kepad da  Direkttur  DP2M  Dikti  atass  dana  daan  kepercayaan yang telah diberikaan.     DAFTA AR PUSTAKA Anonim. 2005. Pettunjuk Teknis Analisis Kimia  Tanah,  T Tanam man,  Air,  dan n  Pupuk.  Balai  Penelitian Tan P nah. Bogor.  Giyatm mi. K, Z dan D D. Melati. 2008. Penuruna an  Kadar  K Cu,Cr  dan  d Ag  dalam m  Limbah  Ca air  In ndustri  Pera ak  di  Kota agede  Setela ah  Diadsorpsi  D d dengan  Tana ah  Liat  da ari  Daerah  D Go odean.  http://jurnal.sttn‐ batan.ac.id/w b pcontent/uploads/2008/1 12 /5_Giyatmi99‐‐106.pdf.  Diakses  tangggal  28 Mei 2009 p 2 pukul 16.21 W WIB.  Gomeez, K.A. and A.A. Gomez. 1990. Statisticcal  Procedures  P ffor  Agricultu ural  Researcch.  Diterbitkan ol D eh John Wiley & Sons, Inc.  Lepp. 1981. Effect of Heavy Metal Pollution of  Plant.  P Vol  I.  Effect  of  Trrace  Metal  o on  Plant  P Funcction.  Apllied  Sciencce  Publishers Lon P ndon. 

Sains Tanah – Jurnal Ilmu Tanah d dan Agroklimattologi 6(2)2009 9

10 03 

Serapan Dan Ketahanan Azolla Terhadap Kromium....Sudadi et al. 

Mengel, K and E. A. Kirkby. 1987. Principles of  Plant  Nutrition.  4th  Edition. International  Potash Institute. Bern. 567 hal.  Nugroho.  2001.  Ekologi  Mikroba  pada  Tanah  Terkontaminasi  Logam  Berat.  http://tumoutou.net/3_sem1_012/budi_ nugroho.htm. Diakses tanggal 1 Februari  2009 pukul 15.58 WIB.  Palar,  H.  1994.  Pencemaran  dan  Toksikologi  Logam Berat. Rineka Cipta. Jakarta.  Pilon‐Smits, E. 2005. Phytoremediation. Annu.  Rev. Plant Biol. 2005. 56:15–39.       

104  

 

Sains Tanah – Jurnal Ilmu Tanah dan Agroklimatologi 6(2)2009