PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH TINGGI GENANGAN AIR DAN KONSENTRASI LOGAM BERAT KROMIUM (Cr) TERHADAP PERTUMBUHAN AZOLLA DAN POPULASI Anabaena azollae PADA TANAH VERTISOL DAN ENTISOLS

Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh derajat sarjana SI Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret

Oleh : WIDYATMI SUSILONINGSIH H 0205064

PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 commit to user i


digilib.uns.ac.id

PENGARUH TINGGI GENANGAN AIR DAN KONSENTRASI LOGAM BERAT KROMIUM (Cr) TERHADAP PERTUMBUHAN AZOLLA DAN POPULASI Anabaena azollae PADA TANAH VERTISOL DAN ENTISOLS

Yang dipersiapkan dan disusun oleh Widyatmi Susiloningsih H0205064

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal : Januari 2011 dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Susunan Tim Penguji Ketua

Anggota I

Anggota II

Ir. Sudadi, MP. NIP.19620307199010 1 001

Ir. Suwarto, MP. NIP. 19540416 198601 1 001

Dwi Priyo Ariyanto, SP., MSc. NIP.19790115200501 1 001

Surakarta,

Januari 2011

Mengetahui Universitas Sebelas Maret Fakultas Pertanian Dekan

Prof. Dr. Ir. H. Suntoro, MS NIP. 195512171982031003

commit to user ii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Atas terselesaikannya skripsi ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Suntoro, MS selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Ir. Sudadi, MP selaku pembimbing utama yang dengan sabar membimbing serta memberikan segala nasehat, masukan, saran, dan arahan selama penyusunan skripsi ini. 3. Ir. Suwarto, MP selaku pembimbing pendamping I yang telah memberikan segala bimbingan, saran dan masukannya selama penyusunan skripsi ini. 4. Dwi Priyo Ariyanto, S.P., M.Sc selaku pembimbing II dan pembimbing akademik. 5. Kedua orang tua dan adik saya, yang selalu memberikan do’a, kasih sayang serta motivasi untuk segera menyelesaikan skripsi ini. 6. Sahabat – sahabat saya:Lady, Isna, Ayu Indah, Epit, Puji, dan Yuni atas segala bantuan, dukungan, dan semangatnya sehingga penulis senantiasa merasa optimis dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Teman-teman satu tim penelitian (Hana, Nita, Erwin, Didik, Danang). 8. Teman-teman MIT’05 atas segala kekompakan dan kekeluargaannya. 9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun pada skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Amin. Surakarta, 2011

Penulis

commit to user iii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL

.......................................................................................

i

HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................

ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................

iii

DAFTAR ISI .....................................................................................................

iv

DAFTAR TABEL ...............................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR

.......................................................................................

vii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................

viii

RINGKASAN ......................................................................................................

ix

SUMMARY

.......................................................................................................

x

I. PENDAHULUAN .......................................................................................

1

A. Latar Belakang .......................................................................................

1

B. Perumusan Masalah ...................................................................................

2

C. Tujuan Penelitian ......................................................................................

3

D. Manfaat Penelitian .....................................................................................

3

II. LANDASAN TEORI......................................................................................

4

A. Tinjauan Pustaka ................. ......................................................................

4

1. Anabaena azollae sebagai mikrosimbion Azolla...................................

4

2. Faktor-faktor

yang

mempengaruhi

pertumbuhan

Azolla

dan

penambatan N2 ..................................................................................

6

3. Pengaruh logam berat Cr terhadap pertumbuhan Azolla dan Anabaena azollae

8

4. Hubungan jenis tanah terhadap pertumbuhan Azolla dan Anabaena azollae ................................................................................................

11

B. Kerangka Berfikir ………………………………………………………..

13

C. Hipotesis ………….. ................................................................................. ..

13

III. METODE PENELITIAN ..............................................................................

14

A. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................................

14

B. Bahan dan Alat .......................................................................................

14

commit to user iv


digilib.uns.ac.id

1. Bahan ....................................................................................................

14

2. Alat

14

................................................................................................... 9

C. Rancangan Penelitian.................................................................................

15

D. Tata Laksana Penelitian .............................................................................

17

E. Analisis Laboratorium ...............................................................................

18

F. Variabel Pengamatan .................................................................................

20

G. Analisa Data ...........................................................................................

20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................

21

A. Beberapa sifat tanah dan jaringan Azolla microphylla awal ........................

21

B. Penentuan konsentrasi lethal logam berat Kromium (Cr) terhadap Azolla microphylla ............................................................................................. C. Pengaruh perlakuan terhadap biomassa Azolla pada percobaan kedua

23 26

1. Pengaruh jenis tanah terhadap biomassa Azolla ………………………

26

2. Pengaruh tinggi genangan air terhadap biomassa Azolla ................

27

3. Pengaruh konsentrasi Cr terhadap biomassa Azolla ……………………

28

D. Populasi mikrosimbion Anabaena azollae ……………………………..

29

1. Pengaruh jenis tanah terhadap populasi mikrosimbion Anabaena azollae ………………………………………………………………………..

29

2. Pengaruh tinggi genangan air terhadap mikrosimbion Anabaena azollae ……………………………………………………………………….. 3. Pengaruh

konsentrasi

logam berat

Kromium (Cr) terhadap

mikrosimbion Anabaena azollae ........................................................ E. Pengaruh

kombinasi

perlakuan

32

terhadap

pengamatan

35

Anabaena

azollae………….. .......................................................................................

38

F. Hubungan antar variabel pengamatan ……………………………………

39

V. KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………………………

40

A. Kesimpulan ...........................................................................................

40

B. Saran ....................................................................................................

40

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user v


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

halaman Tabel 3.1

Media biakan Azolla bebas N (Yoshida) ................................ 15

Tabel 4.1

Karakteristik awal tanah dan jaringan Azolla microphylla ................................................................................................ 21

Tabel 4.2

Pengaruh konsentrasi Cr dalam medium pertumbuhan yoshida terhadap Azolla microphylla ............................................................... 24

Tabel 4.3

Korelasi antar variable pengamatan ................................................................ 41

commit to user vi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 4.1

Pengaruh Konsentrasi Cr dalam Medium Yoshida terhadap Jumlah Penggandaan Azolla…………………………………..

25

Gambar 4.2

Pengaruh berbagai jenis tanah terhadap biomassa Azolla ……

26

Gambar 4.3

Pengaruh tinggi genangan air pada berbagai jenis tanah terhadap biomassa Azolla………………………………………….

Gambar 4.4

Pengaruh konsentrasi Cr pada berbagai jenis terhadap biomassa Azolla…………………………………………………….

Gambar 4.5

27

28

Pengaruh jenis tanah terhadap jumlah sel vegetatif dan jumlah sel heterosis Anabaena azollae………………………….

30

Gambar 4.6

Serapan Cr pada berbagai jenis tanah………………………...

31

Gambar 4.7

Pengaruh tinggi genangan air terhadap jumlah sel vegetatif dan jumlah sel heterosis Anabaena azolla………………………

Gambar 4.8

32

Pengaruh rerata suhu dan serapan Cr pada berbagai tinggi genangan air.…………………………………………………

33

Gambar 4.9

Pengaruh tinggi genangan air terhadap kadar N total………

34

Gambar 4.10

Pengaruh konsentrasi Cr pada berbagai jenis tanah terhadap jumlah sel Anabaena azollae……………………………………..

35

Gambar 4.11

Pengaruh konsentrasi Cr terhadap serapan Cr Azolla

36

Gambar 4.12

N total Azolla pada berbagai konsentrasi Cr ………………...

37

Gambar 4.18

Pengaruh kombinasi perlakuan terhadap jumlah total sel Anabaena azollae …………………………………………….

commit to user vii

38


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Biomassa Azolla microphylla Lampiran 2. Hasil pengamatan mikrosimbion Anabaena azollae Lampiran 3. Kadar logam Cr dalam jaringan Azolla microphylla Lampiran 4. Serapan logam Cr oleh Azolla microphylla Lampiran 5. Hasil pengamatan statistik suhu tanah Vertisol Lampiran 6. Hasil pengamatan statistik suhu tanah Entisol Lampiran 7. Hasil pengamatan korelasi antar variabel pengamatan Lampiran 8. Dokumentasi penelitian

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

RINGKASAN

Widyatmi Susiloningsih. H0205064. Pengaruh Tinggi Genangan Air dan Konsentrasi Logam Berat Kromium (Cr) terhadap Pertumbuhan Azolla dan Populasi Anabaena azollae pada Tanah Vertisol dan Entisols. Di bawah bimbingan Ir. Sudadi, MP., Ir. Suwarto, MP., dan Dwi Priyo Ariyanto, SP., MSc. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai dengan bulan September 2009 di rumah kaca Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peranan sifat fisika dan kimia tanah dalam mengurangi tingkat toksisitas polutan logam berat Cr, serta untuk mengetahui pengaruh tinggi genangan air, konsentrasi logam berat Cr dan interaksi keduanya terhadap pertumbuhan Azolla dan populasi Anabaena azollae pada tanah Vertisol dan Entisols. Penelitian ini merupakan suatu penelitian eksperimen menggunakan rancangan dasar Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan tiga faktor perlakuan yaitu jenis tanah (Vertisol dan Entisol), tinggi genangan air (0; 2; dan 7 cm) dan konsentrasi logam berat Cr (0; 5,0; 10; 15; dan 20 ppm). Pada penelitian ini digunakan Azolla microphylla phillipine. Percobaan dilakukan pada pot plastik ukuran 15x15 cm dengan 191 gram tanah Vertisols dan 200 gram tanah Entisol, tanah halus lolos mata saring 2 mm dimasukkan ke dalam pot dan digenangi larutan yoshida dengan berbagai konsentrasi Cr. Sebanyak 1 g Azolla disebarkan pada tiap pot dan diinkubasi 3 minggu. Variabel percobaan yang diamati meliputi jumlah sel vegetatif dan sel heterosis Anabaena azollae, biomassa Azolla, suhu tanah, gejala fisiologis Azolla, N total Azolla, kadar Cr Azolla, serta Cr tersedia tanah. Data yang diperoleh dianalisis statistik dengan menggunakan uji Kruskal Wallis pada aras kepercayaan 95% dilanjutkan dengan uji Mood Median dan uji korelasi untuk mengetahui hubungan antar variabel pengamatan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis tanah dan konsentrasi Cr berpengaruh sangat nyata terhadap populasi sel vegetatif dan sel heterosis Anabaena azollae, sedangkan tinggi genangan air tidak berpengaruh nyata. Populasi Anabaena lebih banyak pada tanah Vertisol dibandingkan Entisols. Populasi Anabaena semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi Cr. Populasi sel Anabaena azollae paling tinggi terdapat pada kombinasi perlakuan jenis tanah Vertisol dengan konsentrasi 0 ppm. Sedangkan biomassa Azolla tertinggi pada tanah Entisol konsentrasi 0 ppm. Kata kunci : Anabaena azollae, Vertisols, Entisols, genangan air, konsentrasi kromium

commit to user ix


digilib.uns.ac.id

SUMMARY

Widyatmi Susil0ningsih. H0205064. The Effect of Standing Water and Chromium (Cr) Concentration to Growth of Azolla and Anabaena azollae Population on Vertisols and Entisols. Under the Supervision of Ir. Sudadi, MP., Ir. Suwarto, MP., and Dwi Priyo Ariyanto, SP., MSc. This research was conducted on April until September 2009 in the screen house of Agriculture Faculty, Sebelas Maret University, Surakarta. The purpose of this research are to study the role of soil physical and chemical properties in decreasing of chromium (Cr) toxicity, and to study the effect of standing water, concentration of chromium (Cr), and their interaction to growth of Azolla and population of Anabaena azollae on Vertisols and Entisols. This experimental research arranged in of Completely Randomized Design (CRD) factorial with three treatment factors, they are: soil ordo (Vertisols and Entisols), high of standing water (0; 2; and 7 cm) and concentration of Cr (0; 5,0; 10; 15; and 20 ppm). This research is used Azolla microphylla phillipine. This attempt done at plastic pot of 15x15 cm, with 191 grams of Vertisols and 200 grams of Entisols, a fine of soil passed to 2 mm slip soil then it was pounded by yoshida solution with various of Cr concentration. One gram of fresh Azolla planted in each pot and incubated for three weeks. The experiment variable were observed are vegetative cell and Anabaena azollae heterosis cell, Azolla biomass, soil temperature, physiological indication of Azolla, total N of Azolla, Cr content of Azolla, and soil available Cr. The data we had got were analized statistically used Kruskal Wallis Test on 95% then continued by Mood Median Test and Correlation Test to know correlation inter observation variable. The result of the research showed that soil type and Cr concentration were high significant influential to vegetative cell population and heterosis cell of Anabaena azollae; otherwise, water surface levels was non significant influential to them. The highest Anabaena azollae cell population was on combination of Vertisols treatment with 0 ppm concentration. Otherwise, the highest Azolla biomass was on Entisols treatment with 0 ppm concentration. Keywords: Anabaena azollae, Vertisols, Entisols, standing water, concentration of chromium i

commit to user x


digilib.uns.ac.id

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Peningkatan kerusakan lingkungan secara keseluruhan di permukaan bumi sebagian merupakan hasil kegiatan manusia, termasuk pencemaran lingkungan. Pencemaran lingkungan yang ada, di antaranya disebabkan oleh banyaknya industri yang membuang limbah, baik polutan-polutan yang berupa bahan organik maupun limbah logam berat yang telah diolah secara baik. Logam berat merupakan senyawa kimia yang dapat menganggu kesehatan manusia karena bersifat racun misalnya merkuri (Hg), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan kromium (Cr). Kromium (Cr) merupakan salah satu jenis logam berbahaya yang dapat berasal dari limbah industri cat, pelapisan logam (electroplating), dan penyamakan kulit (leather tanning). Kromium terdapat di alam dalam dua bentuk oksida, yaitu Cr (VI) atau chromium hexavalent dan Cr (III) atau chromium trivalent. Chromium hexavalen atau Cr (VI) mudah larut dalam air dan membentuk divalent oxyanion yaitu kromat (CrO42-) dan dikromat (Cr2O72-). Tingkat toksisitas Cr (VI) sangat tinggi sehingga bersifat racun terhadap semua organisme pada konsentrasi > 0,05 ppm (Slamet, 2005). Azolla merupakan salah satu tanaman yang dapat digunakan sebagai fitoabsorber (penyerap) limbah yang mengandung logam berat agar tidak mengganggu ekosistem. Azolla mampu menyerap Cr (VI) melalui rhizoid yang mirip akar tanaman, penyerapan ini dilakukan melalui proses difusi. Peristiwa difusi ini bisa dipercepat dengan meningkatkan suhu, tekanan dan konsentrasi zat terlarut (Salisbury, 1995). Kandungan logam Cr (VI) pada rhizoid Azolla akan menyebabkan keracunan yang disebut dengan stress metal, maka logam tersebut dinetralkan sifat racunnya dengan cara dikelat dengan fitokelatin, yakni sebuah peptida kecil yang kaya akan asam amino sistein yang mengandung belerang.

commit to user 1


digilib.uns.ac.id 2

Azolla bersimbiosis dengan Anabaena azollae, sejenis sianobakteria yang hidup di dalam ruang-ruang daun Azolla (Wanatabe, 1984). Dengan adanya simbiosis tersebut Azolla mampu menambat nitrogen udara dalam jumlah besar. Pertumbuhan dan kelangsungan asosiasi Azolla dengan Anabaena dipengaruhi oleh kelembaban udara, cahaya matahari, air, dan mineral-mineral seperti kobalt (Co), molibdenum (Mo), dan besi (Fe) (Khan, 1988). Unsur Co, Mo, Fe akan memacu meningkatkan proses penambatan N, karena unsur tersebut berfungsi mengaktifkan kerja enzim nitrogenase dalam proses metabolisme N. Keberadaan logam berat di dalam tanah pada konsentrasi tertentu dapat menurunkan populasi Anabaena azollae yang pada akhirnya akan mempengaruhi tingkat fiksasi nitrogen sehingga mempengaruhi pertumbuhan Azolla. Selain itu, faktor lingkungan seperti tinggi genangan air diketahui berpengaruh pada ketahanan Azolla terhadap cekaman lingkungan, tetapi belum diketahui pengaruhnya terhadap populasi Anabaena azollae. Demikian juga pengaruh interaksi antara tinggi genangan air dan konsentrasi logam berat Cr terhadap populasi Anabaena azollae pada jenis tanah Entisol dan Vertisols. B. Perumusan Masalah Pencemaran lingkungan yang semakin meningkat diantaranya disebabkan oleh meningkatnya aktifitas perindustrian yang menghasilkan polutan-polutan yang berupa logam berat. Jika melewati ambang batas, keberadaan jenis-jenis polutan tersebut diketahui bersifat racun apabila diserap oleh tanaman, hewan atau manusia. Pengendalian limbah logam berat pada tanaman misalnya tanaman padi

dapat

diatasi

dengan

pemanfaatan

Azolla

sebagai

fitoabsorber

(penyerap logam berat) pada limbah yang mengandung logam berat agar tidak mengganggu ekosistem. Tinggi genangan air dan tingkat konsentrasi logam berat pada batasan tertentu di dalam tanah akan mempengaruhi pertumbuhan Azolla dan populasi Anabaena azollae sehingga perlu dikaji mengenai pengaruh tinggi

commit to user


digilib.uns.ac.id 3

genangan air dan konsentrasi logam berat khususnya Cr terhadap pertumbuhan Azolla dan populasi Anabaena azollae pada tanah Vertisol dan Entisols. C. Tujuan Penelitian 1. Mengetahui peranan sifat fisika dan kimia tanah dalam mengurangi tingkat toksisitas polutan logam berat Cr. 2. Mengetahui pengaruh tinggi genangan air, konsentrasi logam berat Cr dan interaksi keduanya terhadap pertumbuhan Azolla dan populasi Anabaena azollae pada tanah Entisol dan Vertisols. D. Manfaat Penelitian Penelitian ini bermanfaat untuk memberi masukan dan pengembangan ilmu pengetahuan di bidang pertanian dan lingkungan. Khususnya mengenai pengaruh tinggi genangan air dan sifat fisika tanah dalam menekan tingkat toksisitas logam berat Cr terhadap pertumbuhan Azolla dan populasi Anabaena azollae.

commit to user


digilib.uns.ac.id

II.

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka 1. Anabaena azollae sebagai mikrosimbion Azolla Azolla secara garis besar dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu rhizoid dan daun. Daun Azolla terdiri dari dua lobi yaitu lobus dorsal dan lobus ventral. Didalam rongga daun tersebut ditemukan Anabaena azollae (Lumpkin and Plucknett, 1982). Anabaena tersebut selalu berada di meristem apikal sisi dorsal dan dibawah indusium sporakarp. Menurut Khan (1988) awal perkembangan lobus dorsal daun Azolla adalah dengan terbentuknya ruangan di permukaan bawah yang dekat sumbu daun. Ruangan tersebut berhubungan dengan lingkungan luar dengan perantara suatu pori sirkuler. Satu atau beberapa hormogonium dari Anabaena azollae bermigrasi kedalam dan berkembang dalam ruangan tersebut. Tumbuhan Azolla dalam taksonomi tumbuhan mempunyai klasifikasi sebagai berikut: Divisi : Pteridophyta Kelas : Leptosporangiopsida( heterosporous) Ordo

: Salviniales

Famili : Salviniaceae (Azollaceae) Genus : Azolla Species : Azolla spp. (Arifin, 1996). Azolla sp. adalah jenis tumbuhan paku air yang banyak terdapat di perairan yang tergenang terutama di sawah-sawah dan di kolam, mempunyai permukaan daun yang lunak, mudah berkembang dengan cepat, dan hidup bersimbosis dengan Anabaena azollae yang dapat memfiksasi nitrogen (N2) dari udara. Azolla tidak dapat bertahan pada kondisi kering, sehingga selalu diperlukan genangan air. Suhu tinggi mengakibatkan meningkatnya serangan

commit to user 4


digilib.uns.ac.id 5

hama dan penyakit pada Azolla. Cuaca dingin merupakan kunci sukses pemanfaatan Azolla (Anonim, 2008). Azolla microphylla lebih toleran terhadap temperatur agak tinggi sehingga baik bila dibudidayakan pada kondisi ilkim tropis seperti di Indonesia. Disamping itu, dapat menghasilkan biomassa dalam jumlah banyak dengan kemampuan memfiksasi N2 dari udara yang tinggi (Arifin, 1996). Pada simbiosis Azolla-Anabaena, Azolla merupakan ganggang hijau biru yang biasanya disebut sebagai makrosimbion sedangkan Anabaena sebagai mikrosimbionnya. Keduanya bekerjasama pada simbiosis yang saling menguntungkan antara satu dengan

yang lain. Azolla memberikan

perlindungan kepada mikrosimbion (Anabaena) dari kekurangan oksigen akibat pengaruh lingkungan sedangkan Anabaena mampu menyediakan nitrogen untuk pertumbuhan Azolla dan tanaman (Anand, 2006). Didalam taksonomi Anabaena azollae termasuk dalam: Kingdom : Eubacteria Phylum : Cyanobacteria Ordo

: Nostocales

Familia : Nostocaceae Genus

: Anabaena

Spesies : Anabaena azollae Anabaena azollae dapat mensintesis karbohidrat dari karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari. Hasil utamanya adalah gula dan glikogen yang kemudian dirubah menjadi glikoprotein (Vashista, 1984). Azolla mengandung klorofil a dan b serta karotenoid, sedangkan Anabaena

mengandung

klorofil

a,

fikosianin,

alofikosianin,

dan

fikoeritrosianin (Ladha and Watanabe, 1980). Simbiosis antara Azolla dengan Anabaena tersebut berkemampuan mereduksi N2. Pengikatan N2 hanya terjadi pada sel-sel Anabaena. Heterosis merupakan bagian penambat N yang penting. Nitrogen ditambat oleh simbion Anabaena azolla dan

commit to user


digilib.uns.ac.id 6

ditransportasikan ke inangnya yaitu Azolla, dan oleh Azolla lalu dirubah menjadi asam amino.

2. Faktor-faktor yang penambatan N2

mempengaruhi

pertumbuhan

Azolla

dan

Pertumbuhan Azolla sangat dipengaruhi oleh faktor – faktor iklim dari lingkungan tumbuhnya, terutama ketersedian air, sinar matahari, temperatur, kelembaban udara, keharaan tanah, kegaraman dan pH media tumbuh (Khan, 1988; Lumpkin, 1987). Temperatur optimum untuk pertumbuhan Azolla berkisar 25-30 0C, dengan intensitas sinar 25 -50 % sinar matahari penuh (20.000 - 40.000 lux) (Suyana, dkk., 1998), kelembaban optimum 85 – 90 %, keharaan cukup, kadar garam tidak lebih dari 0,3 % atau optimal pada konsentrasi garam mineral 90-150 mg/ L pada medium biakan dan pH 4,5 – 7 (Tran & Dao cit. Khan, 1988). Sedangkan pH optimal untuk penambatan N adalah 6 (Khan, 1980). Walaupun lebih suka hidup mengapung di air, Azolla dapat tumbuh baik pada permukaan tanah yang lembab atau berlumpur (Suyana, dkk., 1998; Khan, 1988; Lumpkin, 1987). Bila tumbuh dengan akar menyentuh permukaan tanah atau masuk ke dalam tanah maka akar lebih aktif dibanding kalau akar menggantung di air. Keragaan akar juga lebih kokoh, tebal dan panjang, dan lebih menyerupai akar sungguhan (tanaman). Ketinggian air 5 cm dari permukaan tanah merupakan kondisi yang paling disukai Azolla (Khan, 1988; Suyana, dkk., 1998) namun ketahanannya terhadap cekaman lingkungan (Suyana, dkk., 1998; Mujiyo, 1998) dan logam berat (Setiaji, 1998) lebih baik bila Azolla tumbuh melekat di tanah dengan akar masuk ke dalam tanah Azolla membutuhkan unsur-unsur hara baik makro maupun mikro untuk pertumbuhannya (Lumpkin and Plucknett, 1982). Tanah yang baik untuk pertumbuhan Azolla harus mengandung fosfor (P) sebesar 20 mg/kg

commit to user


digilib.uns.ac.id 7

tanah. Fosfor merupakan unsur yang penting dalam perbanyakan Azolla (Anonim, 1987). Bila P kurangdari 0,03 m mol/L maka penambatan N akan menurun. Keberlangsungan hidup Azolla pada medium yang kekurangan P menyebabkan penurunan tingkat pertumbuhan yang signifikan. Anabaena azollae mempunyai dua macam sel yaitu sel heterosis dan sel vegetatif. Sel vegetatif berfungsi mengikat CO2 dan diangkut ke sel heterosis sedangkan nitrogen diikat oleh sel heterosis kemudian diangkut ke sel vegetatif terdekat (Lee, 1980). Sel heterosis mengandung enzim nitrogenase yang akan memfiksasi N2 kemudian akan dirubah menjadi NH4 + (amonium) selanjutnya diangkut ke inang (Azolla). Sel heterosis ini tidak mengadakan fotosintesis sebab nitrogenase peka terhadap O2. Inang ( Azolla ) mengubah NH3 menjadi asam-asam amino, disamping itu inang mempunyai kemampuan

memfiksasi

CO2

dan

melakukan

fotosintesis.

Selain

dipergunakan untuk kebutuhan sendiri, fotosintat yang dihasilkan oleh inang secara bersama dengan asam amino akan disuplai ke mikrosimbion (Anabaena azollae) (Lee, 1982). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses penambatan nitrogen adalah: 1)

Unsur Hara Penambahan unsur hara tertentu ke dalam medium akan mempunyai pengaruh merangsang atau menghambat proses penambatan nitrogen (Abdulkadir, 1976). Penambahan nitrogen pada medium akan menghambat produksi heterosis (Vashista, 1984). Hal ini mengakibatkan terhambatnya pengikatan nitrogen sebab enzim nitrogenase yang dihasilkan oleh heterosis sebagai enzim yang bertanggungjawab terhadap pengikatan nitrogen tidak dapat diproduksi (Delvin, 1975). Akan tetapi unsur Co, Mo, Fe akan memacu meningkatkan proses penambatan N, karena unsur tersebut berfungsi mengaktifkan kerja enzim nitrogenase dalam proses metabolisme N. Penambahan fosfat ke dalam medium juga akan meningkatkan produksi enzim nitrogenase.

commit to user


digilib.uns.ac.id 8

2)

Temperatur Menurut Zhuo-xin cit IRRI (1987) mengatakan bahwa temperatur akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan Azolla. Abdulkadir (1976) mengatakan bahwa penambatan N Azolla lebih tergantung pada temperatur larutan hara daripada intensitas cahaya. Temperatur yang paling baik untuk kegiatan pengikatan N adalah berkisar antara 200C – 300C.

3)

Intensitas Cahaya Intensitas cahaya optimum untuk proses pengikatan N berkisar antara 48-62 klx. Pengikatan N berjalan secara cepat setelah matahari terbit. Disamping itu pengikatan N akan meningkat pada musim panas dan akan menurun pada musim hujan. Pada hari cerah kegiatan penambatan 8-10% lebih tinggi dibandingkan musim hujan (Zhuo-xin, 1987).

4)

Derajat kemasaman Proses

pengikatan

N

yang

paling

baik

sekitar

5,5

(Watanabe, 1977). Pada pH 6 atau 6,5 kegiatan pengikatan N meningkat tetapi akan menurun dengan meningkatnya harga pH (Fiori and Ruschell, 1981).

3. Pengaruh Logam Berat Kromium (Cr) terhadap pertumbuhan Azolla dan Anabaena azollae Logam berat merupakan suatu unsur logam yang tergolong sebagai unsur dengan berat molekul yang tinggi. Unsur logam berat yang sering dihasilkan oleh proses industri antara lain timbal (Pb), tembaga (Cu), kromium (Cr), cadmium (Cd), air raksa (Hg), nikel (Ni), seng (Zn), dan arsenik (Ar). Jika melewati ambang batas, keberadaan jenis-jenis polutan tersebut diketahui bersifat racun. Contohnya pada logam Cr mempunyai ambang batas sekitar 2,5 ppm, bila melebihi ambang batas tersebut keberadan

commit to user


digilib.uns.ac.id 9

Cr

dapat

mengganggu

ekositem

karena

Cr

bersifat

toksik

(Giyatmi et al., 2008). Kromium merupakan elemen berbahaya yang dijumpai dalam kondisi oksida antara Cr (II) sampai Cr (VI), tetapi hanya kromium bervalensi tiga dan enam memiliki kesamaan sifat biologinya. Kromium bervalensi tiga umumnya merupakan bentuk yang umum dijumpai di alam, dan dalam material biologis kromium selalu berbentuk tiga valensi, karena kromium enam valensi merupakan salah satu material organik pengoksida tinggi. Kromium tiga valensi memiliki sifat racun yang rendah dibanding dengan enam valensi. Pada bahan makanan dan tumbuhan mobilitas kromium relatif rendah (Suhendrayatna, 2008). Menurut Kirkby (1987) bahwa dalam tanaman, Cr dapat berfungsi sebagai kofaktor enzim, tetapi bila jumlahnya berlebih dapat menyebabkan keracunan bagi tanaman. Cara absorbsi logam berat dapat dibagi dua yakni : 1. Passive uptake Proses ini terjadi ketika ion logam berat terikat pada dinding sel biosorben. Mekanisme passive uptake dapat dilakukan dengan dua cara, pertama dengan cara pertukaran ion, yaitu ion pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat; dan kedua adalah pembentukan senyawa kompleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsional seperti karbonil, amino, thiol, hidroksi, fosfat, dan hidroksi-karboksil secara bolak balik dan cepat. Sebagai contoh adalah pada Sargassum sp. dan Eklonia sp., yaitu Cr (VI) mengalami reaksi reduksi pada pH rendah menjadi Cr (III) dan Cr (III) di-remove melalui proses pertukaran kation.

commit to user


digilib.uns.ac.id 10

2. Aktif uptake Mekanisme masuknya logam berat melewati membran sel sama dengan proses masuknya logam esensial melalui sistem transpor membran, hal ini disebabkan adanya kemiripan sifat antara logam berat dengan logam esensial dalam hal sifat fisika-kimia secara keseluruhan. Proses aktif uptake pada mikroorganisme dapat terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan dan akumulasi intraselular ion logam (Johan, 2006). Logam-logam seperti Cu, Ni, Pb, Cd, dan Zn telah diketahui mampu diakumulasi di dalam jaringan tanaman. Ketahanan tanaman terhadap ion logam bersifat spesifik logamnya (Humpreys dan Bradshaw, 1976). Azolla berpotensi sebagai fitoabsorber (penyerap logam berat) pada limbah yang mengandung logam berat agar tidak menganggu ekosistem Untuk lahan pertanian, pengelolaan pencemaran limbah bukan sekedar untuk menjaga produktivitas tanaman saja, tetapi lebih dari itu, yaitu untuk menjamin kualitas produk yang aman bagi kesehatan dan juga menjaga daya saing produk pertanian di pasar global (Munarso, 2003). Azolla melalui proses fitoabsorbernya merupakan salah satu jenis proses bioremediasi yang dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran lingkungan. Salah satu rekomendasi yang dihasilkan pada Workshop on Azolla Use di Fuzhou, Cina, 31 Maret – 5 April 1985 adalah penggunaan Azolla dalam pengendalian pencemaran air karena Azolla merupakan bio-akumulator dari logam berat (Anonim, 1987). Keberadaan

logam berat

dalam

medium

pertumbuhan

dapat

mempengaruhi Anabaena azollae. Menurut Khairiah, et al. (2008), logam Ni merupakan logam yang paling toksik terhadap pertumbuhan Anabaena flosaquae dibandingkan logam Fe dan Mn. Logam Mn merupakan logam kedua yang berbahaya setelah Ni. Walaupun logam Fe dan Mn merupakan

commit to user



unsur mikro esensial yang diperlukan oleh Anabaena flos-aquae, tetapi kedua logam tersebut menunjukkan efek meracun pada tingkat konsentrasi tinggi. Logam Mn lima kali lebih toksik daripada logam Fe. Hal ini menunjukkan bahwa sianobakter lebih toleran terhadap logam Fe jika dibandingkan dengan logam Mn. Batas kritis konsentrasi logam Cr dalam tanah adalah 2,5 ppm dan dalam tanaman 5 – 30 ppm (Djunaedi, 2004). Menurut Saxena & Sharma (2006), Azolla dapat tumbuh pada medium yang mengandung Cr sampai 10 ppm. Yong-huang & Wei-zhen (1987) menyatakan bahwa Azolla toleran terhadap logam-logam Cu, Fe, Zn, Mo, Co, Cd, As, Hg, Cr, dan Pb pada percobaan laboratorium. Keberadaan Cr tergantung pada beberapa faktor antara lain: media, pH, keadaan ion logam bebas, atau terikat dengan kation, dan logam berat lainnya di dalam media. Pada profil tanah Cr terakumulasi pada horizon iluvial. Kromium juga terikat kuat oleh bahan organik. Tekstur tanah dapat mempengaruhi retensi Cr dan ketersediannya dalam tanah. Unsur Cr yang ada pada tanah liat biasanya lebih tinggi dari pada tanah-tanah pasiran (Srivastava dan Gupta, 1996).

4. Hubungan Jenis Tanah terhadap pertumbuhan Azolla dan Anabaena azollae Azolla dapat tumbuh baik pada hampir semua jenis tanah dengan pH yang bervariasi seperti Ultisol, Entisol, dan Vertisol (Suyana, dkk., 1998; Setiaji, 1998). Reaksi (pH) tanah yang optimal untuk pertumbuhan Azolla adalah antara 4,5-7 (Lumpkin and Plucknett, 1982). Penelitian yang dilakukan Sudadi, dkk. (1998) menunjukkan bahwa enam spesies Azolla (A. microphylla phillipine, A. microphylla china, A. filiculoides, A. caroliniana, A. mexicana dan A. imbricata) mampu tumbuh baik pada tanah gambut dan Andisols, dengan A. microphylla phillipine yang paling baik. Akar Azolla menggantung

commit to user



di dalam air secara vertikal, menembus lumpur untuk menyerap zat hara dari dalam air atau lumpur (Abdulkadir, 1987). Tanah Vertisol pada umumnya mempunyai tekstur lempung, kandungan lempung berkisar antara 35% sampai 90% dari total tanah. Dalam Vertisols terdapatnya mineral liat tipe 2:1 yang relatif banyak. Oleh karena itu, Vertisols dapat mengkerut (shrinking) jika kering dan mengembang (swelling) jika jenuh air. Proses mengembang dan mengkerut itu disebabkan karena masing-masing unit terdiri dari 2 Si tetrahedral ditambah dengan 1 Al octahedral, masing-masing unit dihubungkan dengan unit lain oleh ikatan yang lemah dari oksigen ke oksigen serta air ataupun kation dapat masuk pada ruang antar lapisan sehingga mudah mengembang dan mengkerut (Munir, 1996). Tekstur tanah Entisol pada umumnya kasar, struktur remah atau kersai, konsistensinya lepas sampai gembur dan pH pada umumnya 6-7 (Darmawijaya, 1990). Berhubung dengan keadaan tekstur yang demikian maka tanah ini mempunyai permeabilitas yang cepat sampai sangat cepat, daya menahan air yang sangat rendah dan sangat peka terhadap bahaya erosi (Sarief, 1986).

commit to user



B. Kerangka Berpikir

Logam Cr

Toksik pada Azolla

Toksik pada Anabaena azollae

Produksi Biomassa Azolla menurun

Populasi Anabaena azollae menurun

Fiksasi N2 turun

C. Hipotesis 1. Perbedaan jenis tanah, tinggi genangan air, dan konsentrasi logam berat berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan Azolla dan populasi Anabaena azollae 2. Interaksi perlakuan tinggi genangan air dan konsentrasi logam berat Cr berpengaruh sangat nyata terhadap populasi Anabaena azollae. 3. Pertumbuhan Azolla lebih baik dan populasi Anabaena azollae lebih banyak pada tanah Vertisol.

commit to user


digilib.uns.ac.id

III. METODOLOGI PENELITIAN

A.

Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di rumah kaca Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret. Analisis mikrobiologi (pengamatan Anabaena azollae) dilakukan di Laboratorium Biologi Tanah, sedangkan analisis tanah dan jaringan tanaman dilaksanakan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian UNS dan Sub Laboratorium Kimia Pusat Universitas Sebelas Maret Surakarta, pada bulan April - September 2009.

B.

Bahan dan Alat 1. Bahan Penelitian ini menggunakan tanah Entisol yang diambil dari daerah Colomadu, Karanganyar dan tanah Vertisol yang diambil dari daerah Jatikuwung, Karanganyar. Azolla yang digunakan adalah jenis Azolla microphylla, dan untuk media biakan Azolla tersebut menggunakan media biakan Azolla bebas N, yaitu larutan yoshida. Logam berat Cr yang digunakan

dibuat

dengan

berbagai

konsentrasi,

untuk

penelitian

pendahuluan adalah 0; 2,5; 5; 7,5; 10; 20; 30; 40; 50; dan 60 ppm, sedangkan konsentrasi Cr untuk penelitian utama adalah 0; 5; 10; 15; dan 20 ppm. 2. Alat Alat yang digunakan untuk penelitian ini adalah pot plastik (ukuran diameter x tinggi = 15 x 15 cm), kamera digital, alat tulis, AAS (Atomic Absorbtion Spectrophotometer), timbangan analitik, erlenmeyer, gelas piala, pengaduk, termometer, pH meter, pipet drop, jarum ose/jarum ent, gelas preparat cekung, mikroskop cahaya, dan hemasitometer.

commit to user 14



C.

Rancangan Penelitian Penelitian ini merupakan suatu penelitian yang datanya diperoleh melalui serangkaian percobaan. Percobaan terdiri dari dua tahap, yaitu percobaan pertama yang digunakan untuk mengetahui konsentrasi lethal logam berat Cr terhadap Azolla pada medium tumbuh Yoshida. Percobaan ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) satu faktor yaitu konsentrasi logam berat Cr. Konsentrasi Cr yang dicobakan untuk percobaan pertama adalah 0; 2,5; 5; 7,5; 10; 20; 30; 40; 50; dan 60 ppm. Sebanyak 1 gram inokulum Azolla segar disebarkan pada pot plastik dengan media tumbuh Yoshida pada masing-masing perlakuan konsentrasi logam berat dan dipelihara selama satu minggu dirumah kaca (Arora & Saxena, 2006). Medium Yoshida yang digunakan mempunyai komposisi sebagai berikut: Tabel 3.1 Media biakan Azolla bebas N (Yoshida et al., cit. Khan, 1988) Elemen (hara) Bahan kimia Konsentrasi akhir P NaH2PO4 2H2O 40 ppm K K2SO4 40 ppm Ca CaCl2 40 ppm Mg MgSO4 7 H2O 40 ppm Mn MnCl2 2 H2O 0,50 ppm Mo NaMoO4 2 H2O 0,15 ppm B H3BO3 0,20 ppm Zn ZnSO4 7 H2O 0,01 ppm Cu CuSO4 5 H2O 0,01 ppm Fe (Fe sitrat) FeCl3 6 H2O 2,00 ppm H2SO4 50 ml / lt larutan induk (pH 5,5) Hasil percobaan pertama ini digunakan sebagai dasar untuk menentukan konsentrasi Cr pada percobaan kedua. Percobaan kedua bertujuan untuk mengetahui dan membandingkan pengaruh jenis tanah, konsentrasi logam berat Cr dan tingkat persinggungan akar Azolla dengan tanah terhadap pertumbuhan Azolla. Percobaan menggunakan rancangan dasar Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan tiga faktor perlakuan yaitu:

commit to user



1.

Faktor I adalah jenis tanah (T) T1 = tanah Vertisol T2 = tanah Entisol

2.

Faktor II adalah tingkat persinggungan akar Azolla dengan tanah (A) A0 = akar masuk ke dalam tanah(tergenang macak-macak) A1 = akar menyentuh permukaan tanah (air menggenang sekitar 2 cm) A2 = akar menggantung 5 cm di atas permukaan tanah (air mengenang sekitar 7 cm).

3.

Faktor III adalah konsentrasi logam berat Cr (K) Dari hasil percobaan pendahuluan, dipilih perlakuan konsentrasi Cr untuk percobaan utama sebagai berikut: K0 = 0 ppm K1 = 5,0 ppm K2 = 10 ppm K3 = 15 ppm K4 = 20 ppm Dari ketiga faktor tersebut maka dapat diperoleh 30 kombinasi perlakuan yang masing-masing kombinasi perlakuan diulang 3 kali faktor. Pengamatan terhadap suhu tanah dan air serta gejala fisiologis Azolla dilakukan setiap hari selama 3 minggu. Pengambilan sampel dilakukan pada minggu 1, 2 dan 3 setelah tanam dengan metode sampel terbuang, dengan parameter yang diamati meliputi biomassa Azolla dan populasi Anabaena azollae. Analisis awal dilakukan terhadap beberapa sifat kimia tanah (KTK, pH, kadar bahan organik, kadar Cr tersedia ) dan sifat fisika tanah (tekstur dan permeabilitas tanah).

commit to user



D.

Tata Laksana Penelitian 1.

Pengambilan sampel tanah Sampel tanah diambil pada lahan dengan kedalaman 20 cm. Diambil di beberapa titik secara diagonal pada satu lahan kemudian dikompositkan. Sampel tersebut kemudian dikeringanginkan, ditumbuk dan diayak dengan ayakan dengan mata saring Ø 2 mm untuk media tanam dan Ø 0,5 mm untuk keperluan analisis laboratorium.

2.

Persiapan media tanam Media tanam dibuat dengan menimbang tanah, untuk tanah Entisol 200 g dan Vertisols 191 g yang didasarkan pada kesamaan

volume

tanahnya. Setelah ditimbang kemudian dimasukkan ke dalam pot plastik, selanjutnya menambahkan larutan yoshida sebagai nutrisi dengan konsentrasi logam berat sesuai perlakuan hingga tinggi genangan sesuai perlakuan yaitu kondisi air macak-macak, air setinggi 2 cm, dan air setinggi 7 cm di atas tanah. 3.

Penanaman Menimbang 1 gram Azolla kemudian dimasukkan ke dalam pot plastik (ukuran diameter x tinggi = 15 x 15 cm).

4.

Pemeliharaan Pemeliharaan dilakukan setiap hari dengan penambahan aquades pada masing-masing pot sehingga tinggi genangan air seperti kondisi awal yang telah ditentukan sebelumnya dan Azolla tidak mengalami kekeringan atau masih tetap hidup.

5.

Pengamatan gejala visual dan suhu air/tanah. Pengamatan gejala visual yang timbul akibat keracunan Cr dan suhu air/tanah media tanam Azolla dilakukan setiap hari. Suhu diukur pada pukul 14.00 WIB.

commit to user



6.

Pengambilan sampel untuk analisis biomassa Azolla dan populasi Anabaena azollae Dilakukan pada minggu 1, 2, dan 3 setelah tanam dengan metode sampel terbuang. Azolla yang sudah dipanen ditiriskan airnya dan ditimbang berat segarnya, kemudian dioven menggunakan oven listrik pada suhu 70oC sampai beratnya konstan. Selanjutnya ditimbang berat keringnya. Sedangkan untuk perhitungan Anabaena azollae diambil sedikit sampel dari Azolla yang sudah ditimbang berat segarnya.

7.

Pengambilan sampel tanah/ air untuk analisis Cr tersedia Dilakukan pada akhir inkubasi (minggu ketiga), demikian pula serapan Cr Azolla dianalisis pada akhir inkubasi.

E.

Analisis laboratorium 1. Analisis tanah awal a. Kapasitas Tukar Kation (KTK) Besarnya nilai KTK dianalisis dengan metode ekstrak amonium asetat (Balai Penelitian Tanah, 2005). b. pH tanah Besarnya nilai pH dianalisis dengan metode elektrolisis (Balai Penelitian Tanah, 2005). c. Bahan organik Besarnya kadar bahan organik dianalisis dengan metode Walky and Black (Balai Penelitian Tanah, 2005). d. Kadar Cr tersedia dalam tanah Besarnya

kadar

Cr tersedia dalam tanah dianalisis dengan

metode ekstrak amonium asetat (Anonim, 2005). e. Tekstur tanah Analisis

tekstur

tanah

menggunakan

(Balai Penelitian Tanah, 2005).

commit to user

metode

pemipetan



f. Permeabilitas tanah Koefisien

permeabilitas

tanah

dihitung

dengan

rumus

permeabilitas tanah berdasarkan Rumus Empiris Darcy, yaitu : k =

q L 1 x x cm/jam t h A

Keterangan : θ = Banyak air yang mengalir tiap pengukuran (ml) t = Waktu pengukuran (jam) L = Tebal contoh tanah (cm) h = Tinggi permukaan air dari permukaan contoh tanah (cm) A= Luas permukaan contoh tanah (cm2) k = Koefisien permeabilitas tanah (Siswanto, 2001). 2. Analisis kandungan Cr pada jaringan tanaman Untuk analisis konsentrasi Cr Azolla pada jaringan tanaman dilakukan dengan metode destruksi basah HClO4 + HNO3 dengan perbandingan 3:1 dan dibaca dengan AAS (Balittan, 2005) 3. Menghitung populasi Anabaena azollae a. Mengambil 10 helai daun Azolla pada tiap perlakuan, kemudian diletakkan pada gelas preparat cekung. b. Menambahkan aquades dengan volume 0,1 ml lalu ditumbuk sampai halus secara perlahan. c. Mengambil sedikit suspensi menggunakan pipet drop, diletakkan di atas gelas preparat dan ditutup dengan gelas penutup. d. Mengamati di bawah mikroskop dengan perbesaran 400 kali

dan

menghitung populasi Anabaena azollae (sel vegetatif dan sel heterosis) dalam satu kotak kecil hemasitometer, dilakukan sebanyak 25 kali pergeseran bidang pandang.

commit to user



Contoh cara menghitung jumlah sel Anabaena azollae

Jumlah sel /10 daun ǰauavǰaua ʒl捩ma 1m u

=

=

.

=

.

z, ġ捩

Ņ

z 捩捩

zz捩捩

z 捩捩

ml捩1

× 4.

a

ua

.− 4.

ua

1ġ

m1捩a

1ġ m1捩a u

.

× 4. .− 4. .

ℎ . (

u

捩1u1ǰ × z, ġġ

捩1u1ǰ

ℎ .(

.

ℎ

.

.

ℎ

)

.

4

)

4

Jumlah sel/ daun =

.

zz捩捩

z 捩捩 .

= 4.104 × 4 4.

F.

× 4. .− 4. .

z

.

ℎ .(

.

ℎ

.

)

4

Variabel Pengamatan Variabel percobaan yang diamati meliputi sel mikrosimbion Anabaena azollae (sel vegetatif dan sel heterosis), dan biomassa Azolla. Pengamatan dilakukan pada minggu 1, 2 dan 3 setelah tanam dengan metode sampel terbuang. Pengamatan terhadap suhu tanah/air dan gejala fisiologis Azolla dilakukan setiap hari selama 3 minggu. Pengambilan sampel untuk analisis N total jaringan Azolla, kadar Cr Azolla, dan Cr tersedia tanah hanya dilakukan pada minggu ketiga.

G.

Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis statistik dengan menggunakan uji kruskal wallis pada aras kepercayaan 95%, dilanjutkan dengan uji mood median apabila ada pengaruh yang nyata. Uji korelasi untuk mengetahui hubungan antara total sel mikrosimbion Anabaena azollae dengan variabel tergantung yang lain (Gomez dan Gomez, 1990).

commit to user


digilib.uns.ac.id

IV.

A.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Beberapa sifat tanah dan jaringan Azolla microphylla awal Tanah yang digunakan untuk sampel adalah tanah Vertisol Jatikuwung dan Entisol Colomadu. Penggunaan kedua tanah tersebut dimaksudkan untuk membandingan pengaruh ditanah dengan kandungan lempung tinggi dengan kandungan pasir tinggi (lempung rendah). Kandungan lempung yang berbeda tersebut akan menyebabkan sifat kimia dan fisika dari kedua tanah tersebut juga berbeda. Analisis karakteristik tanah awal dan jaringan Azolla awal sebelum perlakuan disajikan pada tabel sebagai berikut : Tabel 4.1 Karakteristik Awal Tanah dan Jaringan Azolla microphylla Keterangan

Tanah Vertisol

Analisis pH H2O

Satuan

Nilai 6,6

Harkat Netral *

C-Organik BO KTK Tekstur

% % cmol(+)/kg %

1,378 2,37 51,347 Pasir 22,56; Debu 24,7; Lempung 52,74 0.041 12,4 6,2

Rendah * Sangat rendah * Sangat tinggi * Clay (Lempungan)

Cr tersedia ppm Permeabilitas cm/jam pH H2O

Tanah Entisol

Azolla microphylla

C-Organik BO KTK Tekstur

% % cmol(+)/kg %

Cr tersedia ppm Permeabilitas cm/jam

2,422 4,16 12,636 Pasir 57,3; Debu 16,8; Lempung 25,9 0,033 32,5

Kadar Cr

0,077

ppm

Keterangan : *) Pengharkatan menurut Balai Penelitian Tanah 2005.

commit to user 21

Cukup cepat * Agak masam * Sedang * Rendah * Rendah * Sandy Clay Loam (Geluh lempung pasiran) Sangat cepat *



Berdasarkan hasil analisis tanah awal (Tabel 4. 1) dapat diketahui bahwa tanah Vertisol Jatikuwung memiliki pH sebesar 6,6 dengan kriteria netral. Kapasitas Tukar Kation (KTK) tanah ini sangat tinggi, yaitu sebesar 51,347 cmol(+)/kg yang menyebabkan tingginya kandungan lempung yang terbungkus mineral montmorillonit dengan muatan tetap yang tinggi. Hal ini sesuai dengan pendapat Hardjowigeno (1985) bahwa kejenuhan basa yang tinggi, tekstur yang relatif halus, permeabilitas yang rendah dan pH yang relatif tinggi serta status hara yang tidak seimbang merupakan karakteristik tanah Vertisol. Pertukaran kation dipengaruhi oleh muatan elektrostatis dari partikel tanah, maka pH juga mempengaruhi KTK. Semakin tinggi nilai pH tanah maka semakin tinggi pula KTK tanah tersebut. Kandungan bahan organiknya sangat rendah, yaitu sebesar 2,37%. Tekstur tanah dapat mempengaruhi retensi Cr dan ketersediannya dalam tanah. Kadar Cr tersedia dalam tanah Vertisol sebesar 0,041 ppm sedangkan Cr tersedia pada tanah Entisol sebesar 0,033 ppm. Hal ini sesuai dengan pendapat Srivastava dan Gupta (1996) bahwa unsur Cr yang ada pada tanah lempung biasanya lebih tinggi daripada tanah-tanah pasiran. Cr banyak yang terjerap lempung pada tanah Vertisol sedangkan pada tanah Entisol banyak Cr yang tercuci daripada Cr yang terjerap. Hasil analisis tanah awal pada tanah Entisol menunjukkan bahwa pH tanah tersebut tergolong pada pengharkatan agak masam, yaitu 6,2 dan bahan organiknya sebesar 4,16% tergolong dalam pengharkatan rendah. Hal ini sesuai dengan pendapat Munir (1996) bahwa tanah Vertisol nilai reaksi tanahnya sangat beragam mulai dari pH 2,5-8,5 dan

kadar bahan organik tergolong rendah

(biasanya < 1%). Rendahnya nilai KTK pada tanah Entisol bisa dikarenakan Entisol mempunyai tekstur yang kasar sehingga banyak basa – basa tanah seperti Ca2+, Mg2+, Na+, K+ yang tercuci. Tanah yang bertekstur kasar mempunyai KTK yang lebih rendah daripada tanah yang bertekstur halus, karena tanah yang bertekstur kasar mempunyai koloid yang lebih sedikit daripada tanah yang

commit to user



bertekstur halus sehingga tidak dapat menjerap Ca2+, Mg2+, Na+, K+. Nilai permeabilitas tanah ini juga sangat cepat yaitu sebesar 32,5 cm/jam, hal ini disebabkan oleh tekstur tanahnya yang kasar karena kandungan pasirnya tinggi sehingga daya menahan air sangat rendah dan sangat peka terhadap bahaya erosi. Kadar logam Cr pada tanah Entisol juga masih dibawah ambang batas logam Cr, kadar Cr dalam tanah Entisol sebesar 0,033 ppm. Pada analisis jaringan tanaman Azolla sebelum perlakuan mengandung unsur Cr sebesar 0,077 ppm. Kadar tersebut masih dapat ditolerir oleh Azolla. Menurut Kirkby (1978) bahwa dalam tanaman, Cr dapat berfungsi sebagai kofaktor enzim, tetapi bila jumlahnya berlebihan akan menyebabkan keracunan bagi tanaman.

B.

Penentuan konsentrasi lethal logam berat Kromium (Cr) terhadap Azolla microphylla Konsentrasi lethal merupakan konsentrasi yang menunjukkan mulai adanya tanda - tanda kematian Azolla akibat logam Cr (warna daun Azolla yang mulai menguning, lama kelamaan akan berwarna kecoklatan dan mengering). Pada percobaan pertama ini Azolla ditumbuhkan dalam larutan yoshida, yaitu media pertumbuhan bebas N, dengan konsentrasi logam Cr yang digunakan adalah 0; 2.5; 5; 7.5; 10; 20; 30; 40; 50; dan 60 ppm.

commit to user



Tabel 4.2 Pengaruh konsentrasi Cr dalam medium pertumbuhan yoshida terhadap biomassa segar, biomassa kering dan jumlah penggandaan Azolla microphylla Konsentrasi Biomassa segar Biomassa kering Jumlah Cr (ppm) Azolla(g/pot) Azolla(g/pot) penggandaan (n) 0 2,366 0,184 1,234 2,5 2,138 0,1783 1,089 5,0 1,970 0,170 0,972 7,5 1,910 0,170 0,927 10,0 1,615 0,158 0,687 20,0 0,540 0,057 -0,883 30,0 0,512 0,045 -0,959 40,0 0,370 0,045 -1,425 50,0 0,302 0,034 -1.716 60,0 0,323 0,043 -1,617 Penggandaan Azolla adalah kemampuan Azolla dalam memperbanyak diri. Jumlah penggandaan (n) dapat dihitung sebagai berikut: N

= N02n dimana,

2n

= Azolla menjadi dua kali lipat dari biomassa awalnya setiap kali,

n

= jumlah generasi (frekuensi penggandaan) = 3.3 (log N - log N0)

N

= biomassa segar Azolla saat panen (umur satu minggu) (gram),

N0

= biomassa segar Azolla pada saat awal (gram).

(Fomeg and Merestela, 2004). Pertumbuhan Azolla dapat dilihat dari produksi biomassa Azolla, yaitu dari bobot brangkasan segar dan brangkasan keringnya. Berdasarkan Tabel 4.2 hasil percobaan pada medium yoshida menunjukkan bahwa adanya logam Cr dapat menurunkan pertumbuhan Azolla. Azolla masih dapat hidup pada konsentrasi 10 ppm dengan jumlah penggandaan yang kecil yaitu sebesar 0,687. Hal ini sesuai dengan pernyataan Saxena dan Sharma (2006), yaitu Azolla dapat tumbuh pada medium yang mengandung Cr sampai 10 ppm. Sedangkan mulai konsentrasi 20 ppm nilai penggandaan Azolla adalah negatif yaitu -0,883 artinya biomassa Azolla tidak bertambah tetapi justru berkurang dan Azolla mulai mati

commit to user



(konsentrasi lethal). Semakin besar konsentrasi logam Cr maka jumlah penggandaan Azolla juga semakin kecil atau negatif. Menurut Djunaedi (2004) batas kritis konsentrasi logam Cr dalam jaringan tanaman berkisar 5-30 ppm. Pada konsentrasi 20 ppm Azolla mulai mati hal ini karena hiperakumulasi ion logam terlalu berlebihan sehingga sel yang mengalami hiperakumulasi akan mati. Tingginya konsentrasi Cr dalam Azolla menyebabkan proses metabolisme semakin menurun hal ini dapat dilihat dari penampakan fisik dari daun Azolla yang semakin menguning, lama kelamaan akan berwarna kecoklatan dan mengering (mati).

Jumlah Penggandaan azolla(n)

1,500

1,234

1,000

1,089 0,972 0,927

0,687

0,500 0,000 -0,500

0

2,5

5

7,5

10

-1,000

20

30

40

50

60

-0,883 -0,958

-1,500

-1,425

-2,000

-1,714 -1,621

Konsentrasi Cr (ppm) Gambar 4.1 Pengaruh konsentrasi Cr dalam medium yoshida terhadap jumlah penggandaan Azolla Pada konsentrasi Cr 0 ppm, nilai penggandaan Azolla paling tinggi. Nilai penggandaan semakin menurun mulai konsentrasi 2,5 ppm sampai pada konsentrasi 10

ppm, Azolla masih mampu mengganda meskipun nilai

penggandaannya sangat kecil (Gambar 4.1). Pada konsentrasi 20 ppm nilai penggandaan Azolla negatif (lethal).

commit to user



Pengaruh perlakuan terhadap b biomassa Azolla pada percobaan kedua k 1. Pengaruh jenis tanah terhadap biomassa Azolla Pada penelitian ini, pengaruh tanah terhadap biomassa segar dan biomassa kering Azolla disajikan pada gambar sebagai berikut :

1,4 Biomassa Azolla (g/pot)

C.

1,2

1.238 a 1.044 a

1 0,8

Vertisols

0,6

Entisols

0,4

0.149 a

0,2

0.177 a

0 Biomassa segar

Biomassa kering

Gambar 4.2 Pengaruh berbagai macam tanah terhadap biomassa iomassa Azolla. Keterangan : angka yang diikuti huruf sama pada variabel yang sama menunjukka menunjukkann berbeda tidak nyata pada uji Mood Median M dengan aras kepercayaan 95 %. Berdasarkan analisis dengan menggunakan uji Kruskal Wallis diketahui bahwa jenis tanah tidak berpengaruh (P= 0.318) terhadap biomassa segar dan biomassa kering Azolla. Biomassa Azolla zolla baik segar maupun kering menunjukkan llebih tinggi pada tanah Entisol, yaitu pada tanah Vertisol bobot segarnya seberat 1,044 g/pot dan bobot keringnya seberat 0,149 g/pot, sedangkan pada tanah Entisol bobot segarnya seberat 1,238 g/pot dan bobot keringnya seberat 0,177 g/pot. Besarnya biomassa Azolla pada tanah Entisol dik dikarenakan arenakan kandungan bahan organik Entisol yang lebih besar dibandingkan Vertisols. Pertumbuhan Azolla sangat dipengaruhi oleh faktor – faktor iklim dari lingkungan tumbuhnya, terutama ketersedian air, sinar matahari, temperatur, kelembaban udara,

commit to user



keharaan tanah, anah, kegaraman dan pH media tumbuh (Khan, 1988; Lumpkin, 1987). 2. Pengaruh tinggi genangan air terhadap biomassa Azolla Pertumbuhan Azolla sangat tergantung dengan air. Berdasarkan uji Kruskal Wallis tinggi genangan berpengaruh sangat nyata terhadap biomassa segar Azolla (P = 0,000). Produksi biomassa segar Azolla (Gambar 4.3) pada genangan 0 cm lebih rendah jika dibandingkan tinggi genangan air 2 cm dan 7 cm. Hal ini di dikarenakan karenakan pada kondisi akar masuk ke dalam tanah menyebabkan pembelahan Azolla (fraksionasinya) (fraksionasiny terhambat sehingga kemampuan Azolla memperbanyak diri akan menurun. menurun Sedangkan biomassa iomassa kering Azolla, jika dilihat dari bobot brangkasan paling tinggi ggi pada peng penggenangan genangan air 0 cm. Hal ini disebabkan serapan logam Cr oleh Azolla pada penggenangan 0 cm merupakan an serapan yang paling sedikit sehingga Azolla tidak terlalu keracunan logam Cr. Cr 2.904 b Biomassa Azolla (g/pot)

3 2.238 b

2,5 2

1.702 a

0 cm

1,5

2 cm

1

0.345 a

0,5

0.343 b 0.288 b

7 cm

0 Berat segar

Berat kering

Gambar 4.3 Pengaruh tinggi genangan air terhadap biomassa Azolla. Azolla Keterangan : angka yang diikuti huruf sama pada variabel yang sama menunjukka menunjukkann berbeda tidak nyata pada uji Mood Median M dengan aras kepercayaan 95 %.

commit to user



3. Pengaruh konsentrasi Cr terhadap biomassa Azolla Adanya konsentrasi logam Cr yang terlalu tinggi pada akan menyebabkan akar tidak mampu menahan kation yang bersifat racun tersebut dan akhirnya logam Cr akan merusak metabolisme pada jaringan tanaman Azolla.. Menurut de Willegen dan Van Noordwijk (1987) cit Winarso (2005), produksi tanaman akan meningkat hingga batas tertentu sesuai dengan penambahan suplai hara atau air. Akan tetapi tetapi, apabila suplai unsur hara atau air terus ditingkatkan hingga melebihi kebutuhan tanaman,

5

0.242 b

0.235 b

15 ppm

0.254 b

0.348 a

0.558 a

1

10 ppm

0.99 c

2

5 ppm

1.029 c

3

0 ppm

1.478 c

4

2.394 b

Biomassa Azolla (g/pot)

6

5.516 a

maka produksi tanaman akan menurun.

20 ppm

0 Biomassa segar

Biomassa kering

Gambar 4.4 Pengaruh konsentrasi Cr terhadap biomassa Azolla. Azolla Keterangan : angka yang diikuti huruf sama pada variabel yang sama menunjukka menunjukkann berbeda tidak nyata pada uji Mood Median M dengan aras kepercayaan 95 %. Berdasarkan G Gambar 4.4 produksi biomassa Azolla baik biomassa segar maupun biomassa kering mencapai titik yang maksimum pada konsentrasi 0 ppm dan jumlahnya terus mengalami penurunan mulai konsentrasi 5 ppm sampai konsentrasi 20 ppm. Berdasarkan uji Kruskal Wallis, konsentrasi berpengaruh erpengaruh sangat nyata (P = 0,000) menurunkan biomassa Azolla.

commit to user



Semakin tinggi konsentrasi logam Cr, biomassa segar dan kering Azolla semakin kecil. Hal ini dikarenakan Cr dapat merusak jaringan pada Azolla tersebut. Menurut Lepp (1981) bahwa logam berat Cr yang terkumpul dalam jaringan tumbuhan, tinggal menetap untuk waktu yang lama dan bersifat racun akumulatif. Akumulasi Cr mengakibatkan gangguan fisiologis tanaman, karena aktivitas enzim terganggu dan selanjutnya akan menyebabkan tanaman mengalami defisiensi nutrisi akibat terhambatnya penyerapan nutrien oleh tanaman. D.

Populasi mikrosimbion Anabaena azollae 1. Pengaruh jenis tanah terhadap populasi mikrosimbion Anabaena azollae Pada simbiosis Azolla-Anabaena, Azolla merupakan ganggang hijau biru yang biasanya disebut sebagai makrosimbion sedangkan Anabaena sebagai mikrosimbionnya. Pengamatan mikrosimbion Anabaena azollae dilakukan terhadap sel vegetatif dan sel heterosis yang terdapat dalam rongga daun Azolla. Sel vegetatif berfungsi mengikat CO2 melalui fotosintesis dan diangkut ke sel heterosis sedangkan nitrogen diikat oleh sel heterosis kemudian diangkut ke sel vegetatif terdekat (Lee, 1980). Sel heterosis mengandung enzim nitrogenase yang akan memfiksasi N2 kemudian akan dirubah menjadi NH4+ (amonium) selanjutnya diangkut ke inang (Azolla). Sel heterosis ini tidak mengadakan fotosintesis sebab nitrogenase peka terhadap O2.

commit to user



Sel Anabaena azollae (Sel/daun)

350000

346216 a

321280 a

300000 250000

230258 b

214945 b

200000 150000 100000 50000

24936 a 15313 b

0 Vegetatif Vegetatif Heterosis Heterosis Total Sel Total Sel Vertisols Entisols Vertisols Entisols Vertisols Entisols

Gambar 4.5 Pengaruh jenis tanah terhadap jumlah sel vegetatif dan jumlah sel heterosis Anabaena azollae Keterangan : angka yang diikuti huruf sama pada variabel yang sama menunjukka menunjukkan n berbeda tidak nyata pada uji Mood Median M dengan aras kepercayaan 95 %. Berdasarkan uji Kruskal Kruskal-Wallis, diketahui bahwa jenis tanah berpengaruh sangat nyata (P=0,000) terhadap jumlah sel vegetatif dan sel heterosis Anabaena azollae azollae. Jumlah total sel Anabaena azollae lebih tinggi pada tanah Vertisol rtisol dibandingkan Entisols karena ketersediaan Cr pada tanah Vertisols lebih tinggi dibandingkan tanah Entisol. Nilai rerata serapan Cr tanah Vertisol sebesar 60,318 µg/pot dan tanah Entisol 90,019 µg/pot. Tanah Vertisol mempunyai kadar lempung yang tinggi, lempung empung merupakan pengikat (landfill landfill), sehingga pergerakan Cr dapat dihambat atau terbatasi. terbatasi Selain itu, pada tanah Vertisol juga mempunyai kompleks jerapannya yang tinggi, sehingga Cr banyak yang terjerap. Semakin banyak Cr yang terjerap menyebabkan Azolla A tidak dapat menyerap Cr tersebut sehingga hiperakumulasi ion logamnya menjadi sedikit sehingga tidak meracuni Azolla dan jumlah sel Anabaena azollae akan lebih banyak. Srivasta dan Gupta (1996) mengatakan bahwa Cr terikat kuat pada tempat pertukaran lempung dan bahan organik. Meskipun pada tanah yang dijadikan sampel

commit to user



adalah tanah Entisol yang mempunyai kandungan bahan organik yang nilainya lebih besar daripada tanah Vertisol, tetapi kandungan lempungnya sedikit sehingga Cr yang terjerap juga sedikit.

Serapan Cr (µg/pot)

93,019 a 100

60,318 a

50

0 Vertisol

Entisol Jenis Tanah

Gambar 4.6 Serapan C Cr pada berbagai jenis tanah. Keterangan : angka yang diikuti huruf sama menunjukka menunjukkan n berbeda tidak nyata pada uji Mood M Median edian dengan aras kepercayaan 95 %. Kondisi pH berpengaruh pada sorpsi, karena pH akan mempengaruhi sifat elektrokimia larutan dan muatan partikel atau koloid tanah. Dari hasil penelitian tanah awal pH tanah Vertisol lebih tinggi daripada tanah Entisol, ini mengakibatkan kation Cr pada tana tanahh Vertisol lebih banyak yang terikat pada koloid tanah sehingga Vertisol hanya mampu menyediakan Cr secara perlahan, sehingga tidak banyak terserap oleh Azolla yang dapat menyebabkan keracunan keracunan. Pada pH tinggi, permukaan sel akan perlahan menjadi bermuatan negatif, sehingga kekuatan untuk mengikat ion ion-ion Cr menjadi

semakin

kecil

dan

mengurangi

(Saefudin, 2007).

commit to user

kemampuan

penyerapan



2. Pengaruh tinggi genangan air terhadap mikrosimbion Anabaena azollae Genangan Air merupakan salah satu faktor yang penting p bagi pertumbuhan

Azolla

dan

Anabaena

azollae.

Penggenangan

dapat

meningkatkan ketersediaan P. Unsur P sangat penting bagi Anabaena azollaee dalam penambatan N2, karena P dapat menumbuhkan sel heterosis. Pengaruh tinggi genangan air terhadap jumlah sel el vegetatif dan jumlah sel

250000

262383 a

300071 a

302258 a

244498 a

0 cm

200000

2 cm

50000

7 cm

17884 a

100000

20107 a

150000

22382 a

Sel Anabaena azollae (Sel/daun)

300000

279964 a

350000

279876 a

heterosis Anabaena azollae disajikan pada Gambar 4.7:

0 Vegetatif

Heterosis

Total Sel

Gambar 4.7 Pengaruh tinggi genangan air terhadap jumlah sel vegetatif dan jumlah sel heterosis Anabaena azollae Keterangan : angka yang diikuti huruf sama pada variabel yang sama menunjukka menunjukkann berbeda tidak nyata pada uji Mood Median M dengan aras kepercayaan 95 %. Berdasarkan uji Kruskal Kruskal-Wallis, Wallis, diketahui bahwa tinggi genangan air tidak berpengaruh terhadap jumlah sel vegetatif dan sel heterosis Anabaena azollae. Berdasarkan Gambar 4.7 tinggi genangan air 0 cm (akar masuk ke dalam tanah) memberikan total sel Anabaena azollae baik sel vegetatif maupun sel heterosis yang lebih banyak dibandingkan perlakuan pada tinggi genangan air 2 cm dan 7 cm cm. Menurut Ashton (1974), pertumbuhan pertumbuha Azolla

commit to user



tidak dapat memenuhi seluruh luasan lahan bila genangan airnya dalam dalam. Pada kondisi tersebut tersebut, penambatan N2 pada sel heterosis juga tidak maksimal.. Oleh sebab itu, jumlah sel heterosis pada tinggi genangan air 2 cm dan 7 cm lebih rendah jika diband dibandingkan ingkan dengan jumlah sel heterosis

39,5 39 38,5 38 37,5 37 36,5

38.63

39,01

37.61


Rerata Suhu (oC)

pada tinggi genangan 0 cm. 98,32

100.000 50.000

89,13

46,93

0 0

2

7

Tinggi genangan air (cm)

0

2

7

Tinggi genangan air (cm)

Gambar 4.8 Pengaruh rerata suhu dan serapan Cr pada berbagai tinggi genangan air. Suhu dan serapan Cr yang rendah pada penggenangan 0 cm mendukung pertumbuhan Azolla sehingga populasi Anabaena azollae lebih banyak. Menurut Lumpkin et al. (1980), enzim nzim nitrogenase bertanggung jawab pada penambatan N2 tersusun oleh komponen utama protein, maka kondisi suhu yang tinggi ini akan menyebabkan enzim nitrogenase mengalami denaturasi dan terjadi penurunan aktivitasnya dalam menambat N2. Oleh sebab itu, peningkatan suhu juga menunjukkan penurunan jumlah sel Anabaena azollae azollae. Serapan Cr yang lebih rendah pada tinggi genangan 0 cm dibandingkan genangan air 2 dan 7 cm meningkatkan populasi Anabaena azollae zollae karena pada genangan 0 cm di dalam tanah terjadi persaingan antara kation Cr dengan kation lain lebih besar daripada di dalam air sehingga Azolla zolla menyerap Cr lebih sedikit bila akarnya masuk di dalam tanah. Pada lingkungan tumbuh yang baik terdapat banyak sel heterosis,

commit to user



setiap 5 sel vegetatif dalam filament Anabaena azollae terdapat 2 sel

N total (%)

heterosis 0,082 0,08 0,078 0,076 0,074 0,072 0,07 0,068

(Ladha, 1980).

0,081 0,077

0,073 0

2

7

Tinggi Genangan (cm)

Gambar 4.9 Pengaruh tinggi genangan air terhadap kadar N total Azolla Nitrogen (N) merup merupakan akan hara makro utama yang sangat diperlukan tanaman. Unsur ini disebut unsur makro primer karena paling penting dalam siklus hidup tanaman. Berdasarkan Gambar 4.8 dapat diketahui bahwa kandungan N total Azolla pada genangan 0 cm paling tinggi jika dibandingkan dengan tinggi genangan air 2 cm dan 7 cm. Hal ini disebabkan karena pada tinggi genangan air 0 cm, Azolla cenderung membentuk akar yang menghujam ke dalam tanah dan akan lebih tahan terhadap cekaman lingkungan sehingga laju penambatan N2 dapat berlangsung maksimal. Menurut Vashishta shishta (1984) sel heterosis merupakan tempat berlangsungnya penambatan gas N2 sehingga jumlah sel heterosis dalam 1 filamen mempengaruhi kemampuan Anabaena azolla untuk menambat

gas N2.

Semakin banyak sel heterosis maka semakin besar penambatan N2.

3. Pengaruh konsentrasi logam berat Kromium terhadap mikrosimbion Anabaena azollae

commit to user



Menurut Mattigod et al. cit. Notodarmojo (2005) di dalam larutan tanah, kontaminan akan bereaksi dengan partikel atau koloid tanah. Sebagian dari kontaminan akan mengalami dinamika reaksi yang tergantung pada kondisi lingkungan seperti pH, potensial redoks, dan temperatur. Sifat Sifatsifat dari kontaminan yyang ang kontak dengan tanah akan mempengaruhi mekanisme proses yang terjadi antara kontaminan dengan partikel tanah. Bahkan tanpa kontak langsung dengan tanah suatu reaksi atau perubahan konsentrasi dari kontaminan dapat saja terjadi. Hasil percobaan pengaruh penambahan konsentrasi Cr disajikan pada gambar sebagai berikut :

300000 200000 100000

317452 a

56059 a

220356 a 179793 b 176207 b

400000

20119 b 10222 b 7437 b 6785 b

500000

547378 a

491319 a

297333 b 210133 b 172356 b 169422 b

Sel Anabaena azollae ( Sel/daun)

600000

0 ppm 5 ppm 10 ppm 15 ppm 20 ppm

0 Vegetatif

Heterosis

Total Sel

Gambar 4.10 Pengaruh konsentrasi onsentrasi Cr pada berbagai jenis tanah terhadap jumlah sel vegetati dan heterosis Anabaena azollae Keterangan : angka yang diikuti huruf sama pada variabel yang sama menunjukka menunjukkan n berbeda tidak nyata pada uji Mood Median M dengan aras kepercayaan 95 %. Berdasarkan erdasarkan uji Kruskal-Wallis, konsentrasi Cr berpengaruh sangat nyata (P=0,000) menurunkan jumlah Azolla dan Anabaena azollae. Pada konsentrasi Cr 0 ppm merupak merupakan jumlah tertinggi sel Anabaena dan jumlahnya mulai menurun pada konsentrasi 5 ppm. Pada konsentrasi 0 ppm Azolla masih dapat tumbuh dengan baik sehingga proses metabolisme dalam tubuhnya berjalan dengan lancar demikian juga pada Anabaena azollae. Pada konsentrasi 20 ppm merupakan konsentrasi lethal dimana Azolla

commit to user



menunjukkan warna kecoklatan dan menggering daunnya namun masih ditemukan sel vegetatif dan heterosis pada daun Azolla.

60 40 20

59,801b

80

46,474 a

100

131,57 b

135,76 c

120

6,566 a


140

0 0

5 10 15 Konsentrasi Logam Cr (ppm)

20

Gambar 4.11 Pengaruh konsentrasi Cr terhadap serapan Cr Azolla Keterangan erangan : Angka Angka-angka angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mood Median 95%. Serapan Cr oleh Azolla berdasarkan Gambar 4.14 menunjukkan bahwa serapan Cr mencapai nilai maksimum pada konsentrasi 15 ppm hal ini karena Azolla masih asih dalam kondisi segar sehingga dapat melakukan difusi ke jaringan akar dengan optimal. Pada konsentrasi 20 ppm Azolla mulai mati (Tabel 4.2) hal ini karena hiperakumulasi ion logam terlalu berlebihan sehingga sel yang mengalami hiperakumulasi akan mati. Tingginya konsentrasi Cr dalam Azolla menyebabkan proses metabolisme semakin menurun hal ini dapat dilihat dari penampakan fisik dari daun Azolla yang semakin menguning dan lama kelamaan akan berwarna kecoklatan dan mengering (mati). Tingginya konsentras konsentrasii Cr pada jaringan Azolla juga menyebabkan jaringan sel dalam akar akan cepat rusak hal ini akan berdampak pada penurunan produksi fitokelati (enzim enzim yang digunakan untuk mengikat logam). logam

commit to user



0,12

N total (%)

0,1

0,096 0,085

0,08

0,073

0,068

0,06

0,062

0,04 0,02 0 0

5

10

15

20

Konsentrasi Cr (ppm)

Gambar 4.12 N total Azolla pada berbagai konsentrasi Cr Berdasarkan Gambar 4.12 kandungan N total Azolla pada konsentrasi 0 ppm paling tinggi dan jumlahnya semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi logam Cr tersebut. Hal ini disebabkan karena pada konsentrasi 0 ppm jumlah sel heterosisnya paling tinggi sehingga mampu fiksasi N lebih banyak. Kandungan N total Azolla yang cukup banyak mampu mendukung pertumbuhan Azolla sehingga Azolla dapat terus berfungsi sebagai fitoabsorber yang menyerap logam Cr.

E.

Pengaruh kombinasi perlakuan terhadap pengamatan Anabaena azollae

commit to user



Pengaruh kombinasi perlakuan yaitu jenis tanah, tinggi genangan air dan konsentrasi Cr memberikan jumlah sel Anabaena azollae yang berbeda-beda,

Total Sel Anabaena azollae ( Sel/daun)

seperti disajikan pada Gambar 4.13. 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0

T.air 0 cm 0

5 10 15 20

0

5 10 15 20

Kons Cr,ppm

Kons Cr, ppm

Vertisol

Entisol

T.air 2 cm T.air 7 cm

Tanah

Gambar 4.13 Pengaruh Kombinasi Perlakuan terhadap Jumlah Total Sel Anabaena azollae Pada kombinasi perlakuan menunjukkan bahwa total sel Anabaena azollae semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi Cr. Baik pada tanah Vertisol maupun Entisols jumlah total sel Anabaena tertinggi terjadi pada tinggi genangan 0 cm dan konsentrasi Cr 0 ppm hal ini dikarenakan serapan Cr pada Azolla (Gambar 4.13) masih sangat rendah sehingga baik Azolla maupun sel Anabaena masih dapat tumbuh dengan baik.

F.

Hubungan antar variabel pengamatan

commit to user



Hasil analisis korelasi antar variabel pengamatan pada perlakuan logam Cr disajikan pada tabel berikut: Tabel 4.3 Korelasi antar variabel pengamatan Populasi 0,632 0,000

BB

BB

BK

N Tot

SUHU

pH

BK

0,480 0,000

0,681 0,000

N Tot

0,151 0,156

0,123 0,248

0,213 0,044

SUHU

-0,021 0,843

-0,104 0,331

-0,192 0,070

-0,005 0,962

pH

-0,288 0,006

-0,424 0,000

-0,264 0,012

-0,087 0,415

-0,043 0,686

Cr-jrg -0,325 0,002

-0,273 0,009

-0,214 0,043

-0,027 0,800

-0,082 0,441

-0,053 0,619

Cr-Tsd -0,317 0,002

-0,436 0,000

-0,355 0,001

-0,100 0,349

-0,214 0,043

0,448 0,000

Cr-jrg

-0,066 0,539

Berdasarkan uji korelasi (Tabel 4.3) populasi Anabaena azollae berkorelasi positif terhadap biomassa dan N total Azolla yang artinya semakin tinggi jumlah populasi Anabaena azollae dan N total maka biomassa Azolla maka juga semakin meningkat. Sedangkan populasi Anabaena azollae berkorelasi negatif dengan suhu, pH, Cr jaringan, dan Cr tersedia. Hal ini berarti semakin meningkatnya suhu dan pH tanah maka akan menurunkan populasi sel Anabaena azollae karena Azolla menjadi tidak tahan terhadap cekaman lingkungan. Dan semakin banyak kandungan Cr dalam Azolla maka populasi Anabaena azollae akan menurun karena hiperakumulasi Cr yang berlebihan akan merusak jaringan sel pada Azolla sehingga lama kelamaan Azolla dan Anabaena azollae akan mati. Semakin sedikit Cr tersedia maka populasi Anabaena azollae akan semakin meningkat karena Cr yang dapat diserap oleh Azolla hanya sedikit

commit to user


digilib.uns.ac.id

V.

A.

KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN 1.

Jenis tanah dan konsentrasi Cr berpengaruh sangat nyata terhadap jumlah sel vegetatif dan sel heterosis Anabaena azollae. Populasi Anabaena azollae lebih banyak pada tanah Vertisol dibanding Entisols. Populasi Anabaena azollae semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi Cr.

2.

Konsentrasi Cr berpengaruh sangat nyata terhadap biomassa Azolla dan populasi Anabaena azollae. Biomassa Azolla dan populasi Anabaena azollae semakin menurun seiring dengan bertambahnya konsentrasi Cr.

3.

Interaksi perlakuan jenis tanah dan konsentrasi Cr berpengaruh sangat nyata terhadap jumlah sel Anabaena azollae, pada tanah Vertisol tinggi genangan 0 cm dan konsentrasi 0 ppm mampu memberikan total sel vegetatif dan sel heterosis Anabaena azollae paling banyak.

4.

Tanah Vertisol yang memiliki tekstur Clay, KTK sangat tinggi, dapat mengurangai toksisitas terhadap logam Cr pada tanaman.

B.

SARAN Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai percobaan di daerah tercemar logam Cr, sehingga dapat dibandingkan kemampuan Azolla sebagai fitoabsorber dan populasi Anabaena azollae dalam memfiksasi N antara di lapang dengan hasil percobaan di rumah kaca.

commit to user 40

PROGRAM STUDI ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

Recommend Documents