Peningkatan Kualitas Air Irigasi Akibat Penanaman Vegetasi Riparian dari Hidromakrofita Lokal selama 50 Hari 1) 2)
Hamdani Dwi Prasetyo1), Catur Retnaningdyah2) Laboratorium Ekologi dan Biodiversitas Hewan, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya Alamat 1)
[email protected] dan 2)
[email protected]
ABSTRAK Air irigasi berperan penting dalam pengairan sawah. Air irigasi sering tercemari oleh limbah hasil aktivitas antropogenik. Hidromakrofita telah diketahui mampu berperan sebagai agen fitoremediasi kualitas air. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi beberapa hidromakrofita lokal yang ditanam di tepi saluran irigasi selama 50 hari sebagai vegetasi riparian dalam peningkatan kualitas air irigasi. Hidromakrofita lokal yang digunakan adalah Limnocharis flava, Ipomoea aquatica, Fimbristylis globulosa, Vetiveria zizanoides, Equisetum ramosissium, Typha angustifolia, Sesbania grandiflora dan Scirpus grossus. Vegetasi riparian ditanam sepanjang 275 m di saluran irigasi Desa Kedung Pedaringan Kecamatan Kepanjen Kabupaten Malang. Kualitas fisikokimia air meliputi TDS, Nilai KMnO4, Ortofosfat, dan Amonium diamati setelah penanaman selama 50 hari. Pemantauan dilakukan pada lokasi sebelum penanaman (hulu), setelah penanaman sepanjang 125 m (tengah) dan setelah penanaman sepanjang 275 m (hilir). Perbedaan nilai tiap parameter antar lokasi diketahui dari uji Anova, analisis Cluster dan analisis Biplot. Hasil penelitian menunjukkan bahwa adanya penanaman delapan jenis tanaman vegetasi riparian di sepanjang tepi saluran irigasi tersier mampu meningkatkan kualitas air irigasi. Penananaman tersebut mampu menurunkan kadar Nilai KMnO4, TDS, ortofosfat, dan ammonium secara signifikan. Penanaman vegetasi riparian sepanjang 275 m lebih efektif meningkatkan kualitas air dibandingkan penanaman sepanjang 125 m. Kata kunci: Air irigasi, kualitas air, vegetasi riparian ABSTRACT Irrigation water has an important role in irrigating rice fields. Irrigation water is often contaminated by sewage from anthropogenic activities. Hidromacrophyte has been known as a phytoremediation agent for water quality. The aim of this research was to determine the potency of some local hidromacrophyte which planted for 50 days on the banks of irrigation canals as riparian vegetation in improving the quality of irrigation water. Local hidromacrophytes were used in this research i.e Limnocharis flava, Ipomoea aquatica, Fimbristylis globulosa, Vetiveria zizanoides, Equisetum ramosissium, Typha angustifolia, Scirpus Sesbania grandiflora and Scirpus grossus. Hydromacrophytes as riparian vegetation was planted along the 275 m in irrigation channel at area of Kedung Pedaringan, Kepanjen Malang District. The physicochemical water quality were measured after planting for 50 days i.e TDS, KMnO4 value, orthophosphate, and Ammonium. Monitoring was done on the site before planting (upstream), after planting along the 125 m (middle) and after planting along the 275 m (downstream). The difference of the value of each parameter between location was known by ANOVA, Cluster and Biplot analysis. The result of research showed that the planting of eight hydromacrophytes species as a riparian vegetation along the banks of irrigation canals capable to increase the irrigation water quality. The planting could reduce levels of KMnO4 value, TDS, orthophosphate, and ammonium significantly. Planting of riparian vegetation along the 275 m more effective to increase the water quality than 125 m. Keywords: irrigation water, riparian vegetation, water quality
PENDAHULUAN Air irigasi umumnya dipergunakan untuk pengairan sawah. Air irigasi yang mengalir dari sungai utama, mengandung banyak pencemaran dari berbagai sumber seperti limbah industri, limbah pemukiman dan pertanian. Pencemaran pada air irigasi akan menurunkan kualitas air yang dipergunakan untuk pengairan sawah dan dapat berakibat terjadinya eutrofikasi dan blooming
Jurnal Biotropika | Vol. 1 No. 4| 2013
algae di perairan [11]. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk permasalahan ini adalah dengan menggunakan wastewater treatment technology yang mudah dan murah serta efisien mereduksi material organik maupun logam berat [2]. Penanaman hidromakrofita pada zona riparian merupakan solusi terbaik untuk mengendalikan permasalahan perairan tersebut[4].
149
Vegetasi riparian telah diketahui berperan sebagai agen fitoremediasi bahan kimia serta cemaran yang ada di lingkungan perairan. Beberapa jenis hidromakrofita yang memiliki kemampuan meremediasi cemaran antara lain Limnocharis flava, Ipomoea aquatica, Fimbristylis globulosa, Vetiveria zizanoides, Equisetum ramosissium, Typha angustifolia, Sesbania grandiflora dan Scirpus grossus. Tanaman Ipomoea aquatica dan Typha angustifolia juga dapat meremediasi Cd, Co, Cu, Ni, Pb dan Zn[Kumar]. Limnocharis flava juga mampu meremediasi Fe, Cu, dan Pb [7]. Adapun penelitian skala laboratorium yang dilakukan oleh [9] menunjukkan bahwa tumbuhan F. globulosa dan V. zizanoides mampu menurunkan konsentrasi nitrat hingga mencapai 99 %, sedangkan [13] kombinasi hidromakrofita S. grossus dan L. flava mampu menunurunkan konsentrasi nitrat dengan sebesar 99,44 - 99,61%. Hasil penelitian berskala laboratorium menunjukkan bahwa E. Rammosisium yang ditumbuhkan bersama T. angustifolia dapat menurunkan konsentrasi nitrat sebesar + 99,41 – 99,51% [14]. Berdasarkan hal-hal di atas, pada penelitian ini dilakukan suatu upaya penanaman vegetasi riparian sepanjang 275 m selama 50 hari di saluran irigasi tersier Desa Kedung Pedaringan Kecamatan Kepanjen Kabupaten Malang dengan menggunakan delapan jenis hidromakrofita di atas. Dengan demikian akan diketahui potensi L. flava, I. aquatica, F. globulosa, V. zizanoides, E. ramosissium, T. angustifolia, S. grandiflora dan S. grossus dalam meningkatkan kualitas air irigasi. METODE PENELITIAN Area Studi Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September 2012 hingga Februari 2013, bertempat di saluran irigasi desa Kedung Pendaringan, Kecamatan Kepanjen Kabupaten Malang dan Laboratorium Ekologi dan Biodiversitas, Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang. Rancangan dan Variabel Penelitian Metode penelitian ini adalah eksperimen semu dengan melakukan penanaman vegetasi riparian sebagai agen fitoremediasi secara in situ di saluran irigasi penampung yang merupakan outlet dari masing-masing sawah. Pada tepi kiri dan kanan
Jurnal Biotropika | Vol. 1 No. 4| 2013
saluran irigasi sepanjang kurang lebih 275 m dilakukan penanaman delapan jenis hidromakrofita seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Model penanaman vegetasi riparian Ket.: 1,2,3 adalah stasiun pengambilan sampel air
Penanaman vegetasi riparian setelah stasiun 1 berupa tujuh tanaman wetland (Fimbristylis globulosa, Vetiveria zizanoides, Equisetum ramosissium, Typha angustifolia, Scirpus grossus, Limnocharis flava dan Ipomoea aquatica) sepanjang + 125 m. Sedangkan setelah stasiun 2 dilakukan penanaman vegetasi riparian sepanjang + 150 m meliputi tujuh jenis tanaman wetland seperti di atas dengan penambahan tambahan tanaman tinggi berupa pohon turi (Sesbania grandiflora) yang sudah ditanam oleh petani sebelumnya. Pengambilan sampel air untuk diukur kualitas fisikokimia dilakukan pada 50 hari setelah penanaman. Hal ini disebabkan pada waktu tersebut vegetasi riparian telah stabil yang ditandai dengan banyak hidromakrofita yang berkembangbiak. Pengambilan sampel air dilakukan pada tiga stasiun. Stasiun 1 yaitu sebelum perlakuan penanaman (hulu), stasiun 2 yaitu daerah tengah (setelah penanaman tujuh jenis vegetasi riparian sepanjang 125 m) dan stasiun 3 yaitu daerah hilir (setelah penanaman vegetasi riparian sepanjang 275 m). Pengambilan sampel air sebanyak dua liter dengan menggunakan alat pencuplik air (water sampler) yang berkapasitas satu liter. Faktor lingkungan yang diukur dan metode pengukurannya dapat dilihat pada Tabel 1 berdasarkan. Tabel 1. Faktor Lingkungan yang Diukur dan Metode Pengukurannya [1] No. 1. 2. 3. 4.
Parameter TDS Nilai KMnO4 Ortofosfat Amonium
Satuan mg/L mg/L mg/L mg/L
Alat/Metode Gravimetri Titrimetri Stannous Chloride Phenate
150
Analisis Data Perbedaan tiap-tiap parameter kualitas air antar stasiun diketahui melalui uji ANOVA yang dilanjutkan dengan uji Tukey-HSD α 0,05 menggunakan program SPSS 16. Analisis Cluster dan Biplot menggunakan program PAST dilakukan untuk mengetahui peran vegetasi riparian dalam peningkatan kualitas air secara umum yang ditunjukkan dari pengelompokan wilayah penelitian. HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan tanaman vegetasi riparian yang telah ditanam memiliki pengaruh terhadap kualitas air irigasi. Berdasarkan Anova yang dilanjutkan dengan uji Tukey-HSD, penanaman vegetasi riparian sepanjang minimal 125 m selama 50 hari
klorida. Bahan tersebut dapat ditemukan pada pestisida, herbisida, pupuk dan limbah industri. Total senyawa organik dan non organik, yang mana berasal dari polutan. Senyawa tersebut dapat direduksi oleh vegetasi riparian. vegetasi riparian mampu mereduksi residu berbahaya dari pestisida dan senyawa lainnya[8]. Nilai KMnO4 secara signifikan menurun pada bagian tengah dan hilir saluran irigasi yang diberi penanaman vegetasi riparian (Gambar 2.b). Penurunan kadar Nilai KMnO4 ini menunjukkan bahwa peranan vegetasi riparian sangatlah penting bagi peningkatan kualitas air irigasi. Penanaman vegetasi riparian sepanjang minimal 125 m telah mampu menurunkan kadar KMnO4. Dengan adanya kehadiran vegetasi riparian, sejumlah hidromakrofita tentunya mengalami metabolisme
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 2. Rata-rata nilai TDS (a), KmnO4 (b), ortofosfat (c), dan ammonium (d) pada tiap bagian saluran irigasi setelah penanaman vegetasi riparian selama 50 hari
di saluran irigasi sudah mampu menurunkan kadar TDS secara signifikan (Gambar 2.a) Penurunan ini menunjukkan bahwa vegetasi riparian sangat berperan dalam peningkatan kualitas air irigasi. Total dissolved solids (TDS) merupakan total senyawa organik dan non organik, yang mana berasal dari polutan. Polutan tersebut meliputi kalsium, fosfat, nitrat, sodium, potasium dan
Jurnal Biotropika | Vol. 1 No. 4| 2013
di perakarannya yang mengakumulasi bahan organik dan menurunkan kadar KMnO4 yang ada di perairan [4][8]. Kadar ortofosfat untuk seluruh bagian saluran irigasi berada dalam kategori kualitas air kelas satu dan dua (Gambar 2.c). Penanaman vegetasi riparian minimal 125 m selama 50 hari sudah secara signifikan mampu mereduksi kadar fosfat
151
terlarut yang ditunjukkan oleh penurunan kadar pada bagian tengah dan hilir saluran irigasi. Tanaman tersebut akan menggunakan fosfor untuk pertumbuhan, seperti halnya pada tanaman waterhyacinth yang menyerap lebih dari 3 mg per hari[3]. Penanaman tujuh jenis tanaman vegetasi riparian mampu menurunkan kadar fosfat secara signifikan, sehingga apabila menggunakan menggunakan delapan jenis tanaman vegetasi riparian maka akan mampu menurunkan kadar fosfat lebih besar dari yang dilakukan oleh tujuh jenis tanaman vegetasi riparian. Penurunan kadar orthofosfat juga didukung oleh diversitas tanaman yang terdapat di zona riparian sehingga kualitas air irigasi meningkat[12].
(a)
hari dengan faktor fisikokimia air saluran irigasi. Penanaman vegetasi riparian selama 50 hari sepanjang 125 m telah mampu menurunkan kadar KMnO4 dan ortofosfat secara signifikan yang dapat dilihat dari penurunan kadar tersebut di bagian tengah saluran irigasi. Namun kadar TDS dan ammonium masih relatif tinggi (Gambar 3.a) Penanaman vegetasi riparian sepanjang 275 m selama 50 hari telah mampu meningkatkan kualitas air yang terlihat dari menurunnya semua parameter fisikokimia yang diamati. Berdasarkan indeks kesamaan habitat menurut Bray curtis (Gambar 3.b), penanaman vegetasi riparian sepanjang minimal 125 m selama 50 hari secara signifikan telah mampu meningkatkan kualitas air
(b)
Gambar 3. Rata-rata nilai TDS (a), KmnO4 (b), ortofosfat (c), dan ammonium (d) pada tiap bagian saluran irigasi setelah penanaman vegetasi riparian selama 50 hari
Penanaman vegetasi riparian sepanjang 125 m selama 50 hari belum secara signifikan menurunkan kadar ammonium, namun penanaman sepanjang 275 m telah secara signifikan mampu menurunkan kadar ammonium (gambar 2.d). Kadar ammonium setelah penanaman vegetasi riparian ini berada dalam kategori kelas tiga berdasarkan PP 82 tahun 2001 tentang kajian kriteria mutu air. Penurunan kadar ammonium juga dipengaruhi oleh vegetasi yang berperan sebagai tempat terakumulasinya ammonium[5]. Analisis Biplot seperti yang ditunjukkan Gambar 3.a menjelaskan tentang interaksi antara perlakuan penanaman vegetasi riparian selama 50
Jurnal Biotropika | Vol. 1 No. 4| 2013
secara umum yang ditunjukkan dengan pengelompokan habitat bagian tengah dan hilir yang berbeda dengan bagian hulu dengan nilai indeks kesamaan kualitas air antara bagian hulu dengan tengah dan hilir kurang dari 65%. Dengan demikian peningkatan kualitas air irigasi dapat dilakukan melalui penanaman vegetasi riparian minimal sepanjang 125 m selama 50 hari. Peningkatan kualitas air ini selanjutnya diharapkan dapat meningkatkan mutu hasil pertanian. KESIMPULAN Penanaman vegetasi riparian sepanjang 275 m selama 50 hari telah mampu meningkatkan kualitas
152
air irigasi yang ditandai dengan penurunan nilai beberapa parameter fisikokimia air seperti TDS, KMnO4, ortofosfat dan ammonium. Berdasarkan hasil penelitian ini disarankan kepada petani untuk memelihara hidromakrofita yang ada di tepi saluran irigasi dalam rangka penyediaan air irigasi yang mempunyai kualitas lebih baik. UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini adalah bagian dari penelitian Program Hibah Bersaing Institusi (PHBI) tahun 2012 dengan peneliti Dr. Catur Retnaningdyah, M. Si. dan Dr. Endang Arisoesilaningsih. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr, Catur Retnaningdyah, M. Si selaku pembimbing tugas akhir serta kepada Purnomo, S. Si, Khairunnas Ivansyah, dan Zidny Furaidah yang telah membantu selama proses penelitian. DAFTAR PUSTAKA [1] Clesceri, L.S., Greenberg, A.E., Eaton, A.D., 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed. American Public Health Association, Washington. [2] Ganjo, Dilshad G.A. dan Ahmed I. Khwakaram. 2010. Phytoremediation of wastewater using some of aquatic macrophytes as biological purifiers for irrigation purposes : removal efficiency and heavy metals Fe, Mn, Zn and Cu. World Academy of Science, Engineering and Technology 42:552-553. [3] Haller, WT dan D. L. Sutton. 1973. Effect of pH and high phosphorus concentrations on growth of water hyacinth. University of Florida. Florida. 1:59-60. [4] Hoag, J. C. dan M. E. Sellers. 1994. Constructed wetland system for water quality improvement of irrigation wastewater. USDA Natural Resources Conservation Service. 8:2 [5] Hynninen, A., S. Sarkkola, A. Lauren, H. Koivusalo, dan M. Nieminen. 2011. Boreal Environment Research. 16(15):430-440 [6] Kumar, J. I. N., H. Soni, R. N. Kumar, dan I. Bhatt. 2008. Macrophytes in Phytoremediation of Heavy Metal Contaminated Water and Sediments in Pariyej Community Reserve, Gujarat, India. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. Gujarat. India. [7] Korsah, P. E. 2011. Phytoremediation of irrigation water using Limnocharis Flava,
Jurnal Biotropika | Vol. 1 No. 4| 2013
Typha Latifolia and Thalia Geniculata in a constructed wetland. Department of Theoretical and Applied Biology, Kwame Nkrumah University of Science and Technology. 1:19-23 [8] Li, S., S. Gu, W. Liu, H. Han, dan Q. Zhang. 2008. Water quality in relation to land use and land cover in the upper Han River Basin, China. Science Direct. 75:216-222 [9] Prahardika, B.A., C. Retnaningdyah, dan Suharjono 2013. The Control of Microcystis spp. bloom by combining indigenous denitrifying bacteria from Sutami reservoir with Fimbristylis globulosa and Vetiveria zizanoides. The Journal of Tropical Life Science. 3(1):pp.52-57 [10] Pulford, I. D., dan C. Watson. 2003. Phytoremediation of heavy metal-contaminated land by trees. Science Direct. 29: 529-540. [11] Retnaningdyah, C., Suharjono, A. Soegianto, B. Irawan. 2010. Blooming Stimulation of Microcystis in Sutami Reservoir Using Nutrients Nitrate and Phosphate in Different ratio. Journal of Tropical Life Science. 1(1): [12] Stone, M. L., Matt R. Whiles, Jeremy A. Webber, Karl W. J. Williard, dan John D. Reeve. 2005. Macroinvertebrate Communities in Agriculturally Impacted Southern Illinois Streams: Patterns with Riparian Vegetation, Water Quality, and In-Stream Habitat Quality. J Environ Qual 34 no 3. [13] Sundari, A.S., C. Retnaningdyah, dan Suharjono. 2013. The effectiveness of Scirpus grossus and Limnocharis flava as fitoremediation agents of nitrate-phosphate to prevent Microcystis blooming in fresh water ecosystem. The Journal of Tropical Life Science. 3(1):pp.28-33 [14] Vidayanti, V., C. Retnaningdyah, dan Suharjono. 2013. The capability of Equisetum ramosissium and Typha angustifolia as phytoremediation agents to reduce nitratephosphate pollutants and prevent Microcystis blooming in fresh water ecosystem. The Journal of Tropical Life Science. 2(3):pp.126131. [15] Wijetunga, S., D.H.U. Sandamali and K.D.N. Weerasinghe. 2009. Evaluation of efficacy in the treatment of domestic wastewater by different aquatic macrophytes. Journal of Environmental Research And Development. 4(2):298-307
153
