PRODUKTIVITAS DAN PERTUMBUHAN BEBERAPA HIDROMAKROFITA LOKAL TERGENANG DI KOLAM FITOREMEDIASI DI DESA SENGGURUH, KECAMATAN KEPANJEN, KABUPATEN MALANG Anak Agung Ayu, Endang Arisoesilaningsih Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang
[email protected] ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pertumbuhan dan produktivitas beberapa hidromakrofita lokal (Acorus calamus L., Colocasia esculenta L., Cyperus alternatifolius L., Equisetum debile Roxb., Fimbristylis globulosa (Retz), Ipomoea aquatica (Forsk), Ipomoea crassicaulis Rob., Scirpus grossus (L.F), Typha angustifolia L. dan Vetiveria zizanioides L.) yang ditanam pada polibag dan tergenang air di kolam fitoremediasi dibandingkan rumput liar eksotik Panicum repens L. Pengamatan adanya tunas dan anakan serta pemangkasan hidromakrofita lokal dilakukan 1 bulan sekali. Pemangkasan digunakan untuk mengamati produktivitas tanaman. Analisis data pertumbuhan dan produktivitas menggunakan Ms. Excel 2007 dan PAST. Pertumbuhan tunas dan anakan bervariasi antar spesies. Selain I. aquatica dan P. repens, tanaman yang pertumbuhannya tinggi adalah pada S. grossus, T. angustifolia, dan I. crasicaulis. Spesies dengan pertumbuhan sedang adalah F. globulosa, A. calamus, E. debile, dan C. esculenta. Pertumbuhan paling rendah dijumpai pada C. alternatifolius dan V. zizanoides. Produktivitas pangkasan hidromakrofita lokal yang paling tinggi adalah S. grossus, T. angustifolia, I. crasicaulis, P. repens, dan I. aquatica. Tanaman F. globulosa memiliki produktivitas sedang, sedangkan V. zizanoides, A. calamus, C. alternatifolius, C. esculenta dan E. debile memiliki produktivitas rendah. Kata Kunci : Hidromakrofita, kolam fitoremediasi, pertumbuhan, produktivitas ABSTRACT This study aimed to determine the growth and productivity of several local hydromacrophytes such as Acorus calamus L., Colocasia esculenta L., Cyperus alternatifolius L., Equisetum debile Roxb., Fimbristylis globulosa (Retz), Ipomoea aquatica (Forsk), Ipomoea crassicaulis Rob., Scirpus grossus (L.F), Typha angustifolia L. and Vetiveria zizanioides L. All species were planted in polybag as emergent plants in phytoremediation pond comparing to exotic wild grass Panicum repens L. Plant growth were observed based on presence of shoot and tillers, while trimming was done once a month to measure their productivity. All data were analyzed using Ms. Excel 2007 and PAST program. Presence of shoot and tillers varied among species. The highest plant growth were observed in I. aquatica, P. repens, S. grossus, T. angustifolia and I. crasicaulis. Besides that, the medium plant growth were found in F. globulosa, A. calamus, E. debile and C. esculenta, while C. alternatifolius and V. zizanoides showed the lowest growth. Furthermore S. grossus, T. angustifolia, I. crasicaulis, P. repens, and I. aquatica showed the highest trimming productivity, followed by F. globulosa that showed a medium productivity. Otherwise, the lowest were V. zizanoides, A. calamus, C. alternatifolius and C. esculenta. Keyword : Phytoremediation pond, growth, hydromacrophytes, productivity PENDAHULUAN Air merupakan salah satu faktor penentu dalam proses produksi pertanian. Adanya berbagai residu pupuk dan jenis bahan organik yang digunakan untuk meningkatkan produksi pertanian mengakibatkan tercemarnya sumber irigasi bagi pertanian organik. Selanjutnya, penggunaan pestisida sintetik dalam rangka meningkatkan produksi pangan menimbulkan dampak negatif pada lingkungan [1]. Air irigasi pertanian sawah padi organik di Desa Sengguruh, Kecamatan Kepanjen, Kabupaten Malang, Jawa Timur berasal dari air sungai yang tercemar bahan organik dan belum memenuhi Jurnal Biotropika | Vol.2 No. 2 | 2014
syarat sebagai air irigasi sawah padi organik. Selama ini petani menanam enceng gondok di sekitar sawah petani. Namun, enceng gondok (Eichornia crassipes) merupakan spesies eksotik invasif yang menyebabkan proses pendangkalan di waduk dan sungai, sehingga dapat memperlambat pengaliran air ke sawah organik dan kadar nutrisi dalam air berkurang [5]. Untuk itu, telah dilakukan fitoremediasi di saluran irigasi dengan beragam hidromakrofita sepanjang 375 m. Fitoremediasi berhasil meningkatkan kualitas air irigasi dari tercemar sedang menjadi tercemar ringan [4]. Kendala yang dihadapi adalah kerusakan saluran irigasi tersier oleh petani saat panen dan peternak bebek pasca panen. 73
Beberapa tumbuhan riparian dapat beradaptasi di lahan basah sebagai emergent hydromacrophytes, beberapa hidromakrofita seperti Equisetum ramosissium, Typha angustifolia, Scirpus grossus, dan Lmynocharis flava baik yang ditumbuhkan secara monokultur dan polikultur mampu mereduksi nitrat lebih dari 99 % setelah 12 hari inkubasi serta mereduksi fosfat terlarut lebih dari 90 % setelah 15 hari inkubasi [11]. Akan tetapi belum diketahui potensinya sebagai tumbuhan yang hidup tergenang di kolam fitoremediasi. Oleh karena itu, penelitian tentang pertumbuhan dan produktivitas beberapa tumbuhan air perlu dilakukan untuk mengolah air irigasi dalam bentuk kolam penampungan dengan menanam hidromakrofita lokal sebagai fitoremediator (Acorus calamus L., Colocasia esculenta L., Cyperus alternatifolius L., Equisetum debile Roxb., Fimbristylis globulosa (Retz)., Ipomoea aquatica (Forsk)., Ipomoea crassicaulis Rob Scirpus grossus (L.F), Typha angustifolia L., dan Vetiveria zyzanioides L.). Pertumbuhan hidromakrofita lokal tersebut dibandingkan dengan rumput liar eksotis yang tumbuh di sekitar sawah yaitu Panicum repens L.
Rancangan kolam fitoremediasi dibagi menjadi dua bagian, masing-masing bagian ditanami hidromakrofita berbeda. Pada bagian pertama ditanami tanaman hidromakrofita (I. aquatica, I. crasicaulis, T. angustifolia, S. grossus) yang ukurannya tinggi mencapai kedalaman 1 m atau mengapung. Pada bagian ke 2 ditanami dengan tanaman hidromakrofita (I. aquatica, A. calamus, E. debile, F. globulosa, C. esculenta, I. aquatica, C. alternatifolius) karena ukuran tanaman hidromakrofita kurang lebih 0,5 m mengikuti kedalaman kolam. Tanaman I. aquatica ada di setiap plot, karena tumbuh terapung. Tanaman P. repens tumbuh liar dan terapung di antara I. aquatica. Pertumbuhan hidromakrofita lokal ditentukan berdasarkan tiap bulan ada tidaknya anakan dan tunas di setiap polibag selama 5 bulan. Data ditabulasi dan kompilasi menggunakan Ms. Excel. Produktivitas ditentukan berat kering pangkasan dibagi dengan luas 0,3 x 0,4 m2 dikalikan waktu 1 bulan. Sementara itu, pengelompokan profil pertumbuhan dan produktivitas dianalisis cluster dan biplot menggunakan PAST.
METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Mei 2013- Juni 2014. Percobaan bertempat di Kolam Fitoremediasi Pertanian Organik Desa Sengguruh Kecamatan Kepanjen, Kabupaten Malang dari Agustus hingga Desember 2013. Analisis biomassa dilakukan di Laboratorium Ekologi dan Diversitas Hewan, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya.
Pertumbuhan Tunas dan Anakan Hidromakrofita Lokal di Kolam Fitoremediasi Sepuluh hidromakrofita yang diamati pada 57 – 159 hst menunjukkan variasi pertumbuhan tunas dan anakan sesuai karakter spesies. Selain I. aquatica yang tumbuh terapung, tanaman emergent T. angustifolia, S. grossus, dan I. crassicaulis menunjukkan pertumbuhan tunas dan anakan yang baik.
Gambar 1. Lokasi penelitian di Desa Sengguruh Kecamatan Kepanjen, Kabupaten Malang
Hidromakrofita yang diperoleh dari lahanlahan sekitar pertanian, lahan kosong di sekitar komplek perumahan, ditanam di dalam polibag ukuran diameter 30 cm dengan luas 0,12 m2 berisi media tanam menggunakan tanah liat. Hidromakrofita lokal yang ditanam di kolam fitoremediasi memiliki jumlah yang berbeda. Jurnal Biotropika | Vol.2 No. 2 | 2014
% Tanaman memiliki tunas
500 400
100
300
100 89 100
200 100 0
89
159 hst 133 hst
100 89 91 79
40 40 95 100 89 91 68 80 95 45 95 80 55 90 50 75 89 91 79 16
117 hst 89 hst 57 hst
Ta Sg Ic * Fg Ac Ed Ce Ca Vz Hidromakrofita
Gambar 2. Persentase hidromakrofita lokal yang menunjukkan pertumbuhan tunas. Keterangan: Ac (Acorus calamus), Ce (Colocasia esculenta), Ca (Cyperus alternatifolius), Ed (Equisetum debile), Fg (Fimbristylis globulosa), Ic (Ipomoea crassicaulis), Sg (Scirpus grossus), Ta
74
(Typha angustifolia), dan Vz (Vetiveria zyzanioides). *diamati sebanyak empat kali.
Hidromakrofita lokal seperti T. angustifolia, S. grossus, dan I. crasicaulis memiliki pertumbuhan tunas pada sebagian besar atau seluruh populasi (75-100 %). Pertumbuhan tunas lebih rendah diamati pada F. globulosa, A. calamus, E. debile, dan C. esculenta (16-95 % populasi). Sebaliknya C. alternatifolius dan V. zizanoides memiliki pertumbuhan tunas sangat bervariasi (0-90 % populasi) (Gambar 2). Pertumbuhan anakan yang paling tinggi dijumpai pada T. angustifolia, S. grossus dan I. crasicaulis. Ketiganya memiliki pertumbuhan anakan pada sebagian besar atau seluruh populasi (74-100 %). Pertumbuhan anakan sedang diamati pada F. globulosa, E. debile dan C. esculenta (1798 % populasi). Sedangkan, pertumbuhan anakan yang paling rendah pada C. alternatifolius, A.calamus, dan V. zizanoides (0-70 % populasi) (Gambar 3). Anakan menggambarkan bagian tanaman yang tumbuh dari batang, berasal dari tunas yang membentuk individu baru ( Rukmana, 1995).
Produktivitas Hidromakrofita Lokal di Kolam Fitoremediasi Sebelas hidromakrofita lokal yang ditanam di kolam fitoremediasi hingga 159 hst menunjukkan variasi produktivitas. Produktivitas ditentukan dari biomassa pemangkasan tanaman air. Selain untuk meningkatkan jumlah cabang produktif, pemangkasan berguna untuk meningkatkan kapasitas penyerapan nutrisi dan fitoremediasi [ ]. Pada prinsipnya pemangkasan pucuk akan merangsang tumbuhnya tunas lebih banyak [10], agar sinar matahari dapat menyinari seluruh bagian tanaman, sehingga proses fotosintesis dapat berlangsung lebih baik [2].
500 100
400
25000 86
159 hst
86 91
133 hst
86 91
117 hst
100
300 100
200 100 0
40 98 76 98 83 40 80 87 40 70 45 98 86 74 83 76 80 55 70 35 50 17
89 hst 57 hst
Ta Sg Ic * Fg Ac Ed Ce Ca Vz
Produktivitas (gram/m2/bulan )
% Tanaman memiliki anakan
600
Pertumbuhan anakan lebih rendah diamati pada F. globulosa, A. calamus, E. debile, dan C. esculenta. Pertumbuhan yang rendah ini disebabkan ukuran tanaman kecil dan terendam, sehingga tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik bahkan membusuk seperti yang dialami C. alternatifolius. Tanaman C. alternatifolius dan V. zizanoides memiliki pertumbuhan anakan yang sangat rendah karena kedua tanaman tersebut mengalami kematian pada hampir seluruh bagian tanaman.
20000 159 hst
15000
133 hst
10000 117 hst
5000 89 hst
0
57 hst Ta Sg Ic Fg Ac Ed Ce Ca Vz Ia * Pr *
Hidromakrofita
Hidromakrofita
Gambar 3. Persentase hidromakrofita lokal yang menunjukkan pertumbuhan anakan. Keterangan: Ac (Acorus calamus), Ce (Colocasia esculenta), Ca (Cyperus alternatifolius) , Ed (Equisetum debile), Fg (Fimbristylis globulosa), Ic (Ipomoea crassicaulis), Sg (Scirpus grossus), Ta (Typha angustifolia), dan Vz (Vetiveria zyzanioides). * diamati selama empat kali.
Tanaman T. angustifolia, S. grossus, dan I. crassicaulis memiliki pertumbuhan anakan yang paling tinggi hal ini menunjukkan bahwa T. angustifolia, S. grossus dan I. crassicaulis dapat beradaptasi dengan baik di kolam fitoremediasi meskipun air kolam berasal dari air sungai yang mengandung bahan organik tercemar nitrat, fosfat, dan amonium. Hidromakrofita ini dapat memanfaatkan nitrat dan fosfat dalam air maupun ion-ion terlarut di tanah yang secara tidak langsung akan dimanfaatkan untuk pertumbuhan dan perkembangan sel [6]. Jurnal Biotropika | Vol.2 No. 2 | 2014
Gambar
4.
Produktivitas pangkasan hidromakrofita lokal.
beberapa
Keterangan: Ac (Acorus calamus), Ce (Colocasia esculenta), Ca (Cyperus alternatifolius), Ed (Equisetum debile), Fg (Fimbristylis globulosa), Ic (Ipomoea crassicaulis), Sg (Scirpus grossus), Ta (Typha angustifolia), dan Vz (Vetiveria zyzanioides). * diamati selama tiga kali.
Produktivitas pangkasan paling tinggi diamati berturut-turut pada S. grossus, T. angustifolia, I. crasicaulis, I. aquatica, dan P. repens (Gambar 4). Produktivitas sedang yaitu spesies F. globulosa. Produktivitas rendah yaitu spesies V. zizanoides, A. calamus, C. alternatifolius, C. esculenta, dan E. debile. Pada 57 hst, 11 spesies yang ditanam di kolam fitoremediasi belum dapat dipangkas dan diketahui produktivitasnya karena pertumbuhan belum cukup baik, tanaman layak dipangkas umur 89 hst. 75
Pengelompokan Karakter Hidromakrofita Lokal di Kolam Fitoremediasi Pengelompokan sebelas hidromakrofita lokal selama lima periode (57 hst, 89 hst, 117, hst, 133 hst, dan 159 hst) pengamatan menggunakan jarak Euclidean terdapat enam kelompok (Gambar 5). Pengelompokan sebelas hidromakrofita lokal dibawah ini dihubungkan dengan variabel pertumbuhan anakan, tunas, dan produktivitas. Pada kelompok pertama T. angustifolia tergolong dengan kelompok hidromakrofita yang Jurnal Biotropika | Vol.2 No. 2 | 2014
Sg
Ce
Ed
Ac
Vz
Ca
Ic
Fg
Ia
Pr
Ta
pertumbuhan tunas dan anakan serta produktivitasnya tinggi. Kelompok kedua dan kelompok ketiga I. aquatica. Kelompok ke empat F. globulosa dan I. crasicaulis pertumbuhan anakan, tunas dan produktivitas sedang. Kelompok klima C. alternatifolius, V. zizanoides, A. calamus, E. debile dan C. esculenta tergolong dengan kelompok hidromakrofita yang pertumbuhan tunas dan anakan serta produktivitasnya rendah. Kelompok keenam S. grossus memiliki pertumbuhan anakan, tunas, dan produktivitas yang paling tinggi nilainya.
600 1200 1800
Distance
2400 3000 3600 4200 4800 5400
Gambar
5.
6000
Pengelompokan pertumbuhan dan produktivitas hidromakrofita di kolam fitoremediasi.
1.8 1.5 1.2
Sg Produktivitas
0.9 C om ponent 2
Produktivitas S. grossus paling tinggi dibandingkan dari hidromakrofita lain, sehingga, S. grossus dapat direkomendasikan sebagai hidromakrofita yang dapat tumbuh baik di kolam fitoremediasi yang sumber air irigasinya berasal dari bahan organik (ammonium, nitrat, fosfat). Hidromakrofita seperti S. grossus dan Lymnocharis flava memiliki potensi yang sama untuk mengurangi nitrat dan ortofosfat tingkat sampai 90 % setelah enam hari inkubasi [8]. Typha angustifolia merupakan tanaman yang mempunyai tingkat toleransi tinggi terhadap bahan pencemar limbah. Hal ini sesuai dengan karakteristik tanaman yang memiliki daerah perakaran yang lebat serta berperan dalam proses perombakan bahan pencemar organik limbah. Tanaman dapat mendegradasi pencemar organik melalui rhizofiltration sehingga terjadi penyerapan bahan pencemar limbah cair oleh akar tanaman. Selain itu T. angustifolia mempunyai kemampuan mengakumulasi bahan pencemar limbah cair dengan mekanisme phytoextraction [9]. Hidromakrofita lokal yang tumbuh terapung I. aquatica,dan P. repens memiliki produktivitas yang tinggi. Pada pengamatan (177 hst, 133 hst, dan 159 hst) walaupun kondisi kolam banjir, produktivitas keduanya tidak terpengaruh dan tahan pangkasan. Penelitian [7] menyebutkan bahwa pengolahan lahan basah yang disinergikan dengan budidaya tanaman mendong (F. globulosa) cukup efektif diaplikasikan pada pengolahan limbah cair industri. Tiga spesies yang lain produktivitasnya rendah yaitu V. zizanoides, C. esculenta,dan C. alternatifolius kurang mampu beradaptasi sebagai tumbuhan tergenang air. Tanaman C. esculenta hanya dapat diamati pada 117 hst memiliki produktivitas sangat rendah dikarenakan C. esculenta berukuran kecil dan pendek sehingga mudah terendam air kolam yang menyebabkan tanaman mati dan membusuk. Tinggi tanaman E. debile di kolam fitoremediasi ± 50 cm batas permukaan air agar tanaman tidak tergenang ± 30 cm sehingga pucuk atau tunas tanaman E.debile tetap kering.
0.6 Vz Ca
0.3 Fg
-2.0
-1.5
-1.0 Ce Ac Ed
-0.5
0.5
1.0
1.5
2.0
Ia
-0.3 -0.6
Ic
Tunas Anakan
Pr Ta
-0.9 Component 1
Gambar 6.
Profil pertumbuhan dan produktivitas beberapa hidromakrofita lokal. Keterangan : Ac (Acorus calamus), Ce (Colocasia esculenta), Ca (Cyperus alternatifolius), Ed (Equisetum debile), Fg (Fimbristylis globulosa), Ic (Ipomoea crassicaulis), Sg (Scirpus grossus), Ta (Typha angustifolia), dan Vz (Vetiveria zyzanioides).
Gambar 6 menunjukkan profil pertumbuhan dan produktivitas beberapa hidromakrofita yang terdiri dari enam kelompok. 76
2.5
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian ini maka disimpulkan : 1. Pertumbuhan tunas dan anakan bervariasi antar spesies. Selain I. aquatica dan P. repens, tanaman yang pertumbuhannya tinggi adalah S. grossus, T. angustifolia, dan I. crasicaulis. Pertumbuhannya sedang adalah F. globulosa, A. calamus, E. debile, dan C. esculenta, sebaliknya pertumbuhan paling rendah dijumpai pada C. alternatifolius dan V. zizanoides. 2. Produktivitas pangkasan hidromakrofita lokal yang paling tinggi adalah S. grossus, T. angustifolia, I. crasicaulis, P. repens, dan I. aquatica. Tanaman F. globulosa memiliki produktivitas sedang, sedangkan V. zizanoides, A. calamus, C. alternatifolius, C. esculenta dan E. debile memiliki produktivitas rendah. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universita Brawijaya atas kesempatan menggunakan research grant DPP/SPP Nomor 10/UN10.9/PG/2013. An. Dr. Endang Arisoesilaningsih. Selain itu peneliti mengucapkan terimakasih pada Dr. Catur Retnaningdyah, M.Si dan Dr. Serafinah Indriyani, M.Si atas masukan dan nasehat selama penelitian dan penyelesaian tugas akhir. Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Puji Rahardjo yang telah bersedia memfasilitasi tempat penelitian. Tidak lupa juga penulis ucapkan terima kasih kepada Purnomo, S.Si., Tiara A.P, S.Si, Sholifatul L.A, S.Si, Bernadeta Putri I.D S.Si., Ria Pravita Sari, S.Si dan Shinta M.Si atas bantuannya selama penelitian di lapang.
[4] Kartikasari, D., C. Retaningdyah dan E. Arisoesilaningsih. 2013. Application of water quality and ecology indices of benthic macroinvertebrate to evaluate water quality of tertiary irrigation in Malang. J. Trop. Life Science 3(3):193-201. [5] Loveless, A.R. 2007. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik 2. PT. Gramedia. Jakarta. [6] Newman, L.A dan C.M. Reynolds. 2004. Phytodegradation of organic compounds. Curr. Opin. Biotechnol. 15:225–230. [7] Purwati, S. 2007. Potensi dan pengaruh tanaman pada pengolahan air limbah pulp dan kertas dengan sistem lahan basah. Berita Selulosa. 42(2):45-53. [8] Retnaningdyah, C., Suharjono, A. Soegianto dan B. Irawan. 2010. Blooming stimulation of Microcystis in Sutami Reservoir using nutrients nitrate and phosphate in different ratio. J Trop. Life Science. 1(1):42-46. [9] Yulianti, P.R. 2011. Keanekaragaman jenis vegetasi akuatik di Perairan Banyubiru Rawa Pening Kabupaten Semarang. IKIP PGRI Semarang.Skripsi [10] Yuniastuti, S., T. Purbiati, P. Santoso, dan E. Srihastuti. 2001. Pengaruh pemangkasan cabang dan aplikasi paklobutrazol terhadap hasil dan pendapatan usaha tani mangga. Jurnal Hortikultura. 11(4) :223-231. [11] Vidayati, V., C. Retnaningdyah., Suharjono. 2012. The capability of Equisetum ramosissium and Typha angustifolia as phytoremediation agents to reduce nitrate-phosphate pollutants and prevent Microcystis blooming in fresh water ecosystem. The J. Trop. Life Science. 2(3):126-131.
DAFTAR PUSTAKA [1] Daam, M.A. dan water polution: www.cee.vt. /environmental /phyto/phyto/html. September 2013. [2] Dwidjoseputro, D. Tumbuhan. PT. Jakarta.
E.B. Brink. 2013. Ground phytoremediation. http: edu/program _areas /teach/gwprimer Diakses tanggal 14 1994. Pengantar Fisiologi Gramedia Pustaka Utama.
[3] Hariyadi. 2005. Sistem budi daya tanaman jarak pagar (Jatropha curcas Linn). Seminar Nasional Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) untuk Biodiesel dan Minyak Bakar tanggal 20 Desember 2005.
Jurnal Biotropika | Vol.2 No. 2 | 2014
77
