PESTISIDA YANG DIBERI SERBUK JERAMI DAN
BAKTERI PENDEGRADASI NITRIL
MAILANI
PROGRAM STUDI BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2
ABSTRAK
MAILANI. Aktivitas Enzimatik dan Respirasi pada Tanah yang Diberi Serbuk
Jerami dan Bakteri Pendegradasi Nitril. Dibimbing oleh Dr. ANNA P.
ROSWIEM, MS dan Dr. SARJIYA ANTONIUS.
Bahan organik seperti jerami diperlukan oleh mikrob tanah diperlukan untuk
memperbaiki struktur tanah yang rusak akibat sistem pengelolaan tanah, misalnya
pemberian pestisida. Selain bahan organik, bakteri pendegradasi nitril juga
mempunyai peranan dalam memperbaiki struktur tanah yang rusak akibat
pestisida. Bakteri ini menggunakan gugus nitril dari pestisida Decis dan Antracol
sebagai sumber energi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas fosfomonoesterase dan
urease pada tanah yang diberi serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril. Tanah
diambil dari daerah pertanian Cipanas. Tanah tercemar pestisida jangka panjang
(A) dan jangka pendek (B) diberi perlakuan dengan jerami, bakteri pendegradasi
nitril, dan kombinasi keduanya, lalu diinkubasi selama 84 hari. Pengambilan tanah
A dilakukan pada hari ke-0 dan setiap 2 minggu sampai batas waktu penelitian.
Pengambilan sampel untuk tanah B dilakukan pada hari ke-0, 3, 7 dan setiap 2
minggu sampai batas waktu penelitian. Kemudian kedua sampel tanah ini
dianalisis tingkat respirasi, aktvititas fosfomonoesterase dan aktivitas urease.
ABSTRACT
MAILANI. Enzymatics Activity and Respiration in Pesticides Contaminated
Soil that were given Straw Dust and Nitrile Degradating Bacteria. Under the
direction of Dr.ANNA P.ROSWIEM, MS and Dr. SARJIYA ANTONIUS.
Organic compound such as straw is needed for soil microbe in repair soil
structure that damage caused by soil treatment like pesticides. Nitrile degradated
bacteria play in role in repair soil structure caused by pesticides. This bacteria use
the nitrile group as source energy.
The aim of this research was to know fosfomonoesterase and urease activity in
soil that were given straw dust and nitrile degradating bacteria. Soil was collected
from agricultural land in Cipanas. Long term pesticides contaminated soil (A) and
short term pesticides contaminated soil (B) were given with straw dust, nitrile
degradating bacteria and combinated both of it than incubated in green house for
84 days. Soil sampling for soil A were done in day 0 and every 2 weeks until day
84. Soil sampling for soil B were done in day 0, 3, 7 and evey 2 weeks until day
84. Respiration, phosphomonoesterase and urease activity were analyzed.
4
Judul Skripsi : Aktivitas Enzimatik dan Respirasi pada Tanah Tercemar Pestisida
yang Diberi Jerami dan Bakteri Pendegradasi Nitril.
Nama :
Mailani
NIM :
G44101030
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Anna. P. Roswiem, MS Dr.Sarjiya Antonius
Ketua Anggota
Diketahui
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131473999
AKTIVITAS ENZIMATIK DAN RESPIRASI PADA
TANAH TERCEMAR PESTISIDA YANG DIBERI
SERBUK JERAMI DAN BAKTERI PENDEGRADASI
NITRIL
MAILANI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Program Studi Biokimia
PROGRAM STUDI BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
6
PRAKATA
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas ridho,
rahmat, nikmat, dan karunia-Nya, sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.
Penelitian yang dilaksanakan dari bulan Agustus sampai dengan bulan Januari
2006 di Pusat Penelitian Biologi LIPI Bogor ini berjudul Aktivitas Enzimatik dan
Respirasi pada Tanah Tercemar Pestisida yang Diberi Serbuk Jerami dan Bakteri
Pendegradasi Nitril.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Anna P. Roswiem, MS, Bapak
Dr. Sarjiya Antonius selaku pembimbing, Bapak Drs. Maman Rahmanysah dan
Bapak Iwan Saskiawan yang telah banyak memberi saran. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada seluruh Ibu Nunik dari Laboratorium Ekologi
Puslit Juanda Bogor beserta staf Laboratorium Ekologi Kebun Raya Bogor.
Terima kasih juga untuk Mukti, Ika, Riya, Inel, Tri, Atik, Lisna, serta kepada
semua pihak yang telah membantu penulis. Keluargaku, Ibu dan Bapak terima
kasih atas doa, dorongan dan kasih sayang yang selalu diberikan setiap waktu.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor,
Juni
2006
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Batuphat, Aceh Utara pada tanggal 15 Mei 1983 sebagai
anak kedua dari lima bersaudara dari pasangan Sulaiman Ismail dan Siti Hasanah.
Tahun 2001 penulis lulus dari SMU Swasta Tamansiswa Arun, AcehUtara dan
pada yang sama lulus seleksi masuk IPB malalui jalur Undangan Seleksi Masuk
IPB (USMI) pada Program Studi Biokimia, Departemen Kimia, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA).
8
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL... viii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1
TINJAUAN PUSTAKA
Bahan Organik Tanah ... 2
Pestisida ... 2
Bakteri Pendegradasi Nitril ... 3
Respirasi Tanah ... 4
Enzim Tanah ... 4
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ... 6
Metode ... 6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Respirasi Tanah ... 9
Fosfomonoesterase (PMEase)... 11
Urease ... 12
KESIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ... 14
Saran ... 14
DAFTAR PUSTAKA ... 14
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Tanah terpolusi (A) dengan berbagai perlakuan ... 7
2
Tanah tidak terpolusi (B) dengan berbagai perlakuan ... 7
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Struktur kimia Deltamethrin ... 3
2
Struktur kimia Probineb ... 3
3
Respirasi tanah A ... 10
4
Respirasi tanah B ... 10
5
Aktivitas fosfomonoesterase (unit/g) tanah A ... 12
6
Fosfomonoesterase (unit/g) tanah B ... 12
7
Aktivitas urease (unit/g) tanah A ... 13
8
Aktivitas urease (unit/g) tanah B ... 14
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Kondisi fisik dan kimia jerami, sampel tanah A dan B ... 18
2
Pembuatan larutan pereaksi yang digunakan dalam pengukuran
aktivitas urease dan fosfomonoesterase ... 18
3
Pengukuran respirasi ... 19
4
Pengukuran aktivitas PMEase asam untuk standar dan
sampel tanah ... 20
5
Pengukuran aktivitas urease untuk standar dan sampel tanah ... 21
6
Kadar CO
2yang dihasilkan dari respirasi ... 22
7
Pengukuran aktivitas PMEase ... 23
PENDAHULUAN
Secara umum lahan pertanian memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia. Jika lahan ini tercemar, maka siklus alami yang ada di dalam tanah akan tercemar. Tanah berfungsi sebagai media tempat hidup tumbuhan dan mikrob. Sistem tanah merupakan campuran dari komponen padatan organik, anorganik, udara, air, serta mikrob yang saling mempengaruhi dan berhubungan satu dengan yang lainnya. Bahan-bahan organik akan mengalami dekomposisi oleh mikrob sehingga bermanfaat bagi tumbuhan. Proses yang alami ini dapat rusak karena pengelolaan tanah yang disebabkan oleh manusia dan perubahan iklim.
Mikrob tanah memiliki respon yang sensitif terhadap praktek pengelolaan lahan dan perubahan iklim. Selain itu kondisi mikrob juga memiliki korelasi dengan fungsi ekologis yang menggambarkan rantai sebab akibat sehingga berguna dalam pengelolaan lahan (Sarifuddin 2004). Status mikrob tanah dapat menggambarkan kualitas dan kesehatan tanah, oleh karena itu status tersebut bisa menjadi salah satu penanda (marker) biologi yang sangat berguna dan sensitif dalam menilai gangguan dan kerusakan dalam ekosistem, terutama kaitannya dengan proses dekomposisi bahan organik dan mineralisasi hara (Sparling 1997). Sifat mikrob sebagai bioindikator dapat diukur melalui aktivitas dari keseluruhan populasi mikrob, seperti respirasi dan aktivitas enzimatik mikrob tanah (Ropper & Keller 1997).
Penggunaan pestisida dapat mempengaruhi aktivitas enzimatik mikrob tanah, tergantung kepada konsentrasi pestisida yang diberikan. Penggunaan pestisida telah menjadi salah satu bagian pada proses agronomi. Penggunaan jenis pestisida baik yang menyangkut dosis maupun intensitasnya sekalipun dilakukan memenuhi petunjuk pemakaian akan tetap memberikan cemaran kepada lahan dengan residu yang ditinggalkannya.
Adanya penambahan bahan organik dapat meningkatkan aktivitas enzimatik tanah (Harianto 2004). Griafendra dan Bollag (1996) serta Burns (1976) dalam Garzillo (1996) menyatakan bahwa residu tanaman dapat menyumbangkan aktivitas fosfomonoesterase dalam tanah. Fosfomonoesterase tersebut berikatan dengan bahan organik pada tanah humat ataupun liat dan akan bereaksi bila tersedia substrat dan kofaktor dalam tanah. Hasil penelitian yang
dilakukan oleh Aslan dan Turkman (2005) terhadap tanah yang mengalami cemaran pestisida dengan memberikan bahan organik serbuk jerami padi, menyatakan bahwa serbuk jerami padi dapat mengurangi cemaran tanah karena pestisida. Substrat tersebut mampu menjerap mikroorganik polutan dari pestisida (Sparling 1997).
Pestisida yang mengandung gugus nitril merupakan salah satu contoh pestisida yang bersifat toksik dan secara potensial dapat menjadi pencemar lingkungan yang serius (Tisdale 1985). Pemberian bakteri pendegradasi nitril dapat mengurangi residu pestisida di dalam tanah. Menurut Asano dan Yamada (1989) bakteri pendegradasi nitril memanfaatkan gugus karbon dan nitril sebagai sumber energi. Sehingga dengan adanya proses ini akan terjadi peningkatan aktivitas urease dalam tanah.
Adanya fenomena yang mengakibatkan tercemarnya lahan pertanian karena pengelolaan tanah dapat diketahui dari beberapa parameter antara lain biomassa mikrob, respirasi, mineralisasi nitrogen, dan aktivitas enzimatik mikrob (β-glikosidase, fosfomonoesterase, urease dan protease). Enzim tanah tersebut mempunyai peluang dijadikan indikator efektif dalam menilai berbagai perubahan sifat-sifat tanah termasuk cemaran tanah akibat pestisida.
Pada penelitian ini dilakukan pengamatan terhadap tanah yang sudah mendapat pestisida jangka panjang dan tanah alami yang dicemarkan dengan pestisida (mendapat perlakuan pestisida jangka pendek). Sebagai usaha untuk meremediasi, kedua tanah tersebut diberi perlakuan dengan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril. Golongan enzim yang diamati aktivitasnya digunakan sebagai indikator dalam pencemaran tanah. Enzim tersebut yaitu fosfomonoesterase dan urease. Fosfomonoesterase adalah enzim yang mengubah fosfat organik menjadi fosfat anorganik. Sedangkan urease merupakan enzim yang berperan menghidrolisis substrat urea pada humus tanah sehingga tersedia sumber N yang berguna bagi tumbuhan dan mikrob. Parameter penelitian ini merupakan sebagian dari penelitian terintegrasi dan parameter lain seperti kelimpahan mikrob, aktivitas denitrifikasi, tingkat residu pestisida sebelum dan setelah percobaan diukur oleh peneliti lain.
fosfomonoesterase dan urease terhadap tanah yang diberi perlakuan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril. Hipotesis penelitian ini adalah serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril dapat mempengaruhi respirasi dan aktivitas fosfomonoesterase dan urease tanah sebagai refleksi dari cemaran pestisida. Enzim fosfomonoesterase dan urease dapat dijadikan sebagai indikator pencemaran lahan karena pestisida. Hasil penelitian diharapkan agar penambahan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril dapat digunakan untuk pemulihan lahan yang tercemar pestisida, selain itu fosfomonoesterase dan urease dapat dijadikan indikator terhadap lahan yang tercemar pestisida.
TINJAUAN PUSTAKA
Bahan Organik Tanah
Bahan organik merupakan bahan yang terpenting dalam tanah. Hardjowigeno (1995) mendefinisikan tanah sebagai kumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam horizon-horizon yang terdiri dari campuran bahan mineral, bahan organik, air dan udara serta merupakan media untuk tumbuhnya tanaman. Tanah tersusun atas empat komponen terbesar, yaitu air, udara, substansi organik, dan populasi hidup (Foth 1988). Unsur hara esensial dalam tanah sangat diperlukan oleh tanaman dan fungsinya tidak dapat digantikan unsur lain. Tanaman tidak dapat tumbuh dengan normal bila unsur hara esensial tidak terdapat dalam jumlah yang cukup.
Kesuburan tanah merupakan kemampuan tanah untuk menyediakan elemen atau unsur hara esensial yang cocok untuk pertumbuhan tanaman dalam jumlah yang cukup atau seimbang dengan konsentrasi yang memadai dan tidak menyebabkan keracunan bagi tanaman tersebut dalam masing-masing elemen yang dibutuhkan (Harianto 2004). Kesuburan tanah dipengaruhi oleh status bahan organik yang ditunjukkan dengan status karbon (C) terhadap nitrogen (N). Perubahan status C/N menggambarkan aktivitas mikrob yang terjadi di dalam tanah (Anderson 1990).
Asupan bahan organik ke tanah dapat memicu terbentuknya berbagai komunitas mikrob (Arsyad 2000). Salah satu asupan tersebut yaitu dengan pemberian serbuk jerami. Hal ini diperlukan untuk memperbaiki
struktur tanah, mengembalikan nutrisi tanah dengan menyediakan unsur C sebagai salah satu upaya rehabilitasi secara biologi sehingga tanah kembali subur (Rahmansyah 2003). Bahan organik tanah merupakan parameter yang relatif stabil karena menggambarkan pengaruh pengelolaan lahan, hal ini sangat penting untuk kualitas tanah (Fitri 2002).
Mikrob dalam tanah sensitif terhadap pengaruh pestisida yang berlebihan akan menyebabkan terjadi penurunan biomassa dan respirasinya (Sparling 1997). Penggunaan serbuk jerami dapat mengurangi residu pestisida di tanah. Hal ini dikarenakan sumber karbon ini dapat berperan sebagai penjerap mikroorganik polutan (Aslan & Turkman 2005).
Untuk mendapatkan kesuburan tanah diperlukan bahan-bahan yang mengandung unsur hara (Hardjowigeno 1994). Salah satu cara untuk mengembalikan kesuburan tanah dilakukan dengan mengembalikan sisa hasil panen ke sawah, namun daur limbah pertanaman ini tidak cukup untuk menggantikan keseluruhan unsur hara yang hilang (Girvan et al. 2004). Perbaikan kesuburan tanah dapat diusahakan dengan membuat pupuk organik, misalnya dengan serbuk jerami. Pemberian pupuk organik seperti serbuk jerami pada tanah akan memberikan makanan kepada mikrob dalam tanah yang membantu menyediakan unsur hara, membantu pelapukan bahan mineral, memperbaiki struktur tanah sehingga menyebabkan tanah mampu mengikat air lebih banyak (Dick 1997).
Pestisida
3
Adanya variasi dosis penggunaan pestisida sekecil apapun akan dapat menimbulkan berbagai permasalahan karena potensi racun (toksisitas) kimia tersebut, sifat keawetan di alam, variasi dalam pemakaian, persiapan, pengulangan atau penggunaan yang ceroboh. Bahan-bahan yang terkontaminasi dengan pestisida dapat hilang maupun berkurang daya racunnya karena pengaruh faktor-faktor lingkungan dan proses biologis. Hanya saja proses ini memakan waktu lama.
Pemakaian pestisida dalam bentuk penyemprotan menyebabkan sebagian pestisida menempel pada daun tanaman, biji-bijian, tanah, dan sebagian lagi masuk ke dalam perairan. Hal ini menimbulkan residu yang berkepanjangan dan dampaknya dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Residu pestisida bersifat akumulatif, yaitu akan semakin menumpuk dalam sel organisme seiring dengan semakin tingginya tingkatan organisme tersebut dalam kehidupan.
Pestisida yang sering digunakan pada lahan pertanian adalah Decis dan Antracol. Decis merupakan insektisida yang mengandung senyawa aktif Deltamethrin. Senyawa tersebut berbentuk bubuk kristal dengan titik lebur 98-101 oC, mempunyai bobot molekul 505.4 g/mol, dapat larut dalam pelarut organik seperti sikloheksana, etanol dan aseton (Bayer Cropscience 2004). Insektisida ini berfungsi untuk membunuh parasit seperti lalat Kacang (Ophiomya phaseoli), ulat Jengkal Hijau (Phusia chalcites), ulat Grayak (Prodanio litura), penggerek Polong (Maruca testulalis), kutu Aphis (Aphis craccivora), kepik Hijau (Nezara viridula), dan kutu Thrips (Benusia tabaci). Menurut Jamet dan Hascoet dalam Walden 1982 residu deltamethrin berada pada 2,5 cm dari permukaan tanah. Hanya 25-35 % Deltamethrin (Gambar 1) yang terdegradasi dengan waktu paruh 260 hari pada 35 oC (Kernoas dalam Walden 1982).
Antracol adalah salah satu jenis fungisida yang mengandung senyawa aktif Probineb (Gambar 2). Senyawa ini mempunyai bobot molekul 289,8 g/mol, berbentuk bubuk, mempunyai pH 5-7, larut dalam air, dan melebur pada suhu 150 oC (Bayer Cropscience 2004). Fungisida ini dapat mengendalikan hama seperti busuk batang (Phytophtora sp), busuk daun (Fusarium sp), dan bercak daun (Cercospora sesami).
Gambar 1 Struktur kimia Deltamethrin yang digunakan pada pestisida dengan merek dagang Decis. (Sumber : www. inchem.or.id)
Gambar 2 Struktur kimia Probineb yang digunakan pada pestisida dengan merek dagang Antracol.
(Sumber : www.inchem.org.id)
Bakteri Pendegradasi Nitril
Beberapa mikrob mampu menggunakan senyawa nitril sebagai satu-satunya sumber karbon, nitrogen, dan energi untuk pertumbuhannya (Asano & Fujishiro 1982). Mikrob-mikrob tersebut antara lain Fusarium
sp, Klebsiella pneumoniae, dan
Corynebacterium sp. D5, Pseudomonas sp, dan Flavobacterium sp. Metabolisme senyawa nitril oleh mikrob melibatkan dua alur reaksi (Asano & Yamada 1980). Secara umum kedua alur reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :
RCN + H2O
⎯
⎯ →
⎯
⎯
NitrilaseRCOOH + NH3
RCN +H2O
⎯
⎯
⎯
⎯
⎯
→
atase NitrilhidrRCONH2
RCONH2
⎯
⎯ →
⎯
amidaseRCOOH + NH3
Respirasi Tanah
Respirasi pada tanah didefinisikan sebagai penggunaan O2 atau pelepasan CO2
oleh bakteri, fungi, alga, dan protozoa yang melibatkan pertukaran gas dalam proses metabolisme aerob (Anderson 1982). Pembebasan CO2 merupakan akhir dari tahap
mineralisasi karbon. Analisis respirasi tanah melalui pengukuran CO2 yang dibebaskan
dapat mengindikasikan aktivitas metabolisme tanah (Gupta & Malik 1996). Pengukuran respirasi mikrob tanah merupakan cara yang pertama kali digunakan untuk menentukan tingkat aktivitas mikrob tanah. Respirasi mikrob tanah dihasilkan akibat proses degradasi berbagai bahan organik (Da’dun 2001). Respirasi ini menunjukkan aktivitas biologi dan populasi mikrob tanah secara kuantitatif.
Aktivitas tanah secara biologis ini terdiri dari beberapa aktivitas individu, dan CO2
merupakan tahap akhir mineralisasi karbon. Pada tanah alami yang tidak terkontaminasi, terdapat keseimbangan ekologi antara mikroorganisme dan aktivitasnya (Fitri 2002). Besar kecilnya respirasi dapat diukur dengan menentukan jumlah substrat yang hilang, O2 yang diserap atau CO2 yang
dikeluarkan, dan energi yang dihasilkan. Cara yang umum digunakan untuk mengetahui laju respirasi adalah dengan mengukur jumlah O2
yang dikonsumsi atau jumlah CO2 yang
dikeluarkan. Pengukuran O2 jarang
dilakukan, karena jumlahnya relatif kecil sehingga harus menggunakan instrumen yang mempunyai nilai ketelitian tinggi dan peka terhadap O2. Oleh karena itu, pengukuran laju
respirasi yang sering dilakukan adalah dengan mengukur jumlah CO2 yang
dilepaskan. Banyaknya CO2 yang dilepaskan
menggambarkan aktivitas mikrob yang ada di dalam tanah (Reid 2001).
Aktivitasnya tercermin pada kondisi respirasi atau produk CO2 yang dihasilkan.
Oleh sebab itu pengukuran respirasi ini dilakukan pada permulaan analisis sebelum menentukan pengukuran aktivitas mikrob lainnya, seperti dalam pengukuran aktivitas urease dan fofomonoesterase. Pengukuran respirasi ini dilakukan untuk keperluan estimasi aktivitas mikrob tanah oleh sebab itu persiapannya dilakukan melalui beberapa tahapan meliputi pengeringan tanah, pembersihan dari unsur bukan tanah yang secara jelas dapat dibedakan seperti batu, serpihan bahan organik dan sebagainya. Tanah kemudian disaring sehingga partikelnya menjadi seragam.
Penentuan respirasi tanah dilakukan secara titrimetri dalam sistem tertutup dengan menentukan CO2 yang dihasilkan dari
respirasi tanah tersebut. Dalam hal ini larutan basa KOH berkemampuan menangkap gas CO2 yang dihasilkan selama waktu inkubasi.
Reaksi yang terjadi pada proses pengukuran respirasi yang dilakukan adalah sebagai berikut :
CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O (1)
KOH + HCl → KCl + 2H2O (2)
K2CO3 + HCl → KHCO3 + HCl (3)
KHCO3 + HCl → KCl + H2CO3 (4)
Reaksi (1) merupakan reaksi yang terjadi selama waktu inkubasi, yaitu gas CO2
diabsorpsi oleh larutan KOH selama proses respirasi. Titik akhir pada titrasi dengan indikator fenolftalein di tandai oleh hilangnya warna merah, yaitu bersamaan dengan banyaknya HCL yang dibutuhkan sebagai penunjuk jumlah yang diperlukan untuk reaksi (2) dan (3). Banyaknya HCl yang terpakai setelah penambahan indikator jingga metil menunjukkan jumlah HCl yang dibutuhkan untuk reaksi (4).
Enzim Tanah
5
menguraikan sumber makanan untuk menyediakan energi yang dibutuhkan sel (Gupta & Malik 1996).
Enzim tanah yang bersifat ekstraselular biasanya bersifat stabil di tanah dan menempati dua lokasi yang berbeda yaitu teradsorbsi pada permukaaan liat dan terkompleks pada koloid humik (Gupta & Malik 1996). Pengujian enzim secara kuantitatif dinyatakan dalam aktivitas (unit). Unit didefinisikan sebagai jumlah mol produk yang terbentuk sebagai hasil reaksi enzim dengan substrat per menit pada kondisi optimum (Lehninger 1982).
Pada penelitian ini digunakan dua jenis enzim golongan hidrolase, yaitu enzim fosfomonoesterase (PMEase) dan enzim urease. Enzim PMEase berdasarkan reaksi biokimia yang dikatalisis termasuk ke dalam kelompok enzim hidrolase yang berperan dalam penambahan H2O pada ikatan ester
fosfat. Enzim ini berfungsi untuk merubah P-organik menjadi P-anorganik dalam tanah. sedangkan enzim urease pada tanah berfungsi untuk menghidrolisis urea menjadi amonia.
Fosfomonoesterase
Fosfomonoesterase (PMEase) adalah enzim yang dominan dihasilkan pada ketersediaan fosfor yang rendah. PMEase dapat menghidrolisis berbagai ester fosfat dan ditemukan secara ekstraseluler dan intraseluler pada sel-sel hidup. Enzim-enzim PMEase dieksresikan oleh akar-akar tanaman dan mikrob (Schinner 1996). Berdasarkan kekhususan substrat dan pH optimum, enzim ini dibedakan menjadi 2 yaitu PMEase asam dan PMEase basa. PMEase ekstraseluler aktivitasnya tinggi pada lingkungan asam. Aktivitas PMEase meningkat ketika lingkungan tanah memiliki kadar fosfat terlarut rendah. Pada kondisi lain, tingkat keasaman juga berpengaruh terhadap status biologi dan kimiawi tanah. Sekalipun jamur dan bakteri dapat menghasilkan PMEase asam maupun basa, namun umumnya jamur lebih berperan optimal ketika dalam kondisi tanah asam (Tabatai & Bremer 1994).
PMEase merupakan salah satu enzim yang penting dalam proses hidrolisis P-organik yang terkandung dalam tanah menjadi bentuk P-anorganik (H2PO42- dan
H2PO4
-) sehingga menjadi lebih tersedia dan dapat diambil tanaman dan mikroorganisme (Speir & Ross 1975). Enzim bekerja pada ikatan ester fosfat (Lehninger 1982). Tidak semua bentuk P-organik dapat dihidrolisis oleh enzim ini, bentuk P-organik yang dapat
dihidrolisis umumnya berbentuk fosfomonoester seperti fenil fosfat, β-glisero fosfat, β-naftil fosfat, dan ,β-nitrofenil fosfat.
Bahan organik yang ada di dalam tanah selain berfungsi sebagai kompos, juga berfungsi menstabilkan enzim ekstraseluler seperti PMEase sehingga tidak mudah terdegradasi oleh protease yang terdapat di tanah (Rahmansyah 2003). Semakin banyak bahan organik yang ada di dalam tanah, maka aktivitas PMEase di dalam tanah akan semakin tinggi (Speir & Ross 1975).
Mikrob berperan penting bagi degradasi bahan organik fosfat karena dapat menguraikannya menjadi elemen fosfat anorganik yang dibutuhkan oleh fraksi tanah. Mikrob-mikrob yang dilaporkan mempunyai kemampuan melarutkan fosfat adalah
Pseudomonas, Bacillus, Klebsiella, Azotobacter, Mycobacterium Micrococcus, Flavobacterium, Penicillum, Sclerotium, Fusarium, dan Aspergillus. Selain itu ragi dan aktinomisetes dapat melarutkan fosfat anorganik (Alexander 1971).
Asam fitat merupakan fraksi ester fosfat organik terbesar di dalam tanah yang dapat dihidrolisis oleh enzim PMEase, yaitu fitase. Reaksinya sebagai berikut :
Asam fitat + 6 H2O
⎯
⎯ →
⎯
fitase
Inositol + 6 H3PO4
Adanya penambahan bahan organik pada tanah yang terkontaminasi akan membantu pendegradasian senyawa pestisida di dalam tanah (Aslan & Turkman 2004). Pemberian pestisida seperti pendimethalin, thiobencarb, paraquat, atrazine, dan captafol dengan dosis 0,5-2,5 mg/kg tidak akan memberi perubahan pada aktivitas enzim PMEase. Dalapon dengan dosis 2,6 mg/kg menghambat aktivitas PMEase, tetapi akan kembali seperti semula setelah 2 minggu. Begitu juga dengan malathion, parathion, chlordane, dieldrine, dan thiram pada dosis 5 mg/kg juga akan menghambat aktivitas PMEase (Jean 1999). Kation Zn dan Cu dapat menghambat aktivitas PMEase (Speir & Ros 1978).
Aktivitas PMEase dapat ditentukan dengan menggunakan berbagai macam substrat yang dihasilkan melalui mineralisasi ester fosfat organik alami atau komponen organik buatan yaitu p-nitrofenilfosfat (pNP)
yang mudah diurai oleh enzim menjadi p-nitrofenol dan fosfat sebagai produknya.
Caranya adalah menggunakan pengekstrak natrium klorida, kemudian jumlah p-nitrofenol yang terbentuk dapat diamati dengan bantuan spektrofotometer dengan panjang gelombang 400 nm (Schinner 1996).
Urease
Urease merupakan enzim yang berperan sebagai katalis dalam hidrolisis urea. Evaluasi daya hidrolisis urea pada berbagai macam tanah sangat penting terutama pada tanah dengan kandungan C organik yang rendah dan pH yang tinggi, seperti pada tanah di daerah tropis (Lehninger 1982). Urea dihidrolisis secara enzimatik oleh urease, membentuk amoniak dan karbondioksida. Amoniak dapat terhidrolisis lebih lanjut menjadi amonium, dengan reaksi sebagai berikut :
NH2
O = C + H2O
⎯
⎯ →
⎯
ureaseNH2
2NH3 + CO2
2 NH3 + 2 H2O → 2 NH4 +
+ 2 OH
-Hidrolisis urea terjadi pada rentang pH antara 4 sampai 10, dengan tingkat hidrolisis maksimum pada pH 7 sampai 8 (Schinner 1996). Aktivitas urease akan berubah akibat pengaruh glifosfat, paraquat, triflurlin, mancozeb dan atrazine (Suherman 2000). Pestisida ini kemungkinan akan menjadi penghambat bagi aktivitas urease, karena bagian dari pestisida ini dapat berikatan dengan protein. Interaksi penghambatan karena pestisida secara tidak langsung dapat dilihat dari fotosintesis pada algae, reduksi biosintesis protein dan nukleotida. Penambahan pestisida akan mengubah struktur senyawa nitrogen di dalam tanah (Yeomans 1985). Penambahan bahan organik dapat dijadikan sebagai sumber karbon untuk mengendalikan penyerapan pestisida masuk ke dalam tanah. Hal ini disebabkan karena selain bahan organik yang ada di dalam tanah atau yang diberi dari luar (seperti serbuk jerami, kompos, dan lain-lain) berfungsi sebagai penahan masuknya pestisida ke dalam tanah, juga dapat berfungsi sebagai sumber energi bagi mikrob-mikrob yang ada di dalam tanah. Bakteri-bakteri pendegradasi nitril akan mendegradasi gugus nitril dari pestisida menjadi asam karboksilat dan amoniak sebagai produk akhir. Amoniak ini akan terhidrolisis kembali menjadi amonium.
Aktivitas enzim urease dapat ditentukan dengan mengukur amonium yang dihasilkan. Untuk menetapkan jumlah amonium yang dihasilkan dapat digunakan pereaksi Nessler (Girindra 1993). Setiap gugus amonium hasil aktivitas urease diikat oleh larutan merkuri iodida yang diindikasikan dengan adanya perubahan intensitas warna. Perubahan intensitas warna tersebut dapat diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm.
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan uji dan bahan kimia. Bahan uji berupa sampel tanah yang diambil dari areal pertanian daerah Cipanas, serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril (Flavobacterim sp dan Pseudomonas sp). Sampel diambil dari dua lokasi yang berbeda yaitu tanah yang mendapat perlakuan pestisida jangka panjang (A) ditanami brokoli (Brassica oleracea italica) dan lokasi tanah bebas pestisida (B) yang ditanami labu siam (Sechium edule) dan ubi jalar (Ipomea batatas). Bahan kimia yang digunakan adalah akuades, KOH, HCl, indikator fenolftalein, indikator jingga metil, CO(NH2)2, pereaksi
Nessler, tris(hidroksimetil) aminometan, asam maleat, asam sitrat, asam borat, NaOH, CaCl2, NH4Cl, dan p-nitrofenilfosfat (pNP).
Alat yang digunakan antara lain neraca analitik, cool box, spektrofotometer, water bath, pH meter, inkubator, vortex, shaker, botol uji, labu takar, corong, gelas piala, pipet Mohr, tabung reaksi, pipet tetes, batang pengaduk, kain kasa dan kaca arloji.
Metode Pengambilan Sampel Tanah
7
homogen, dimasukkan dalam polybag dan disimpan dalam coolbox.
Sampel tanah yang telah diambil dari lahan A dan B kemudian dibersihkan dari batu dan kerikil sebelum diberi perlakuan. Serbuk jerami yang digunakan untuk perlakuan dihaluskan. Sedangkan bakteri pendegradsi nitril (Flavobacterium sp dan
Pseudomonas sp) dibiakkan dalam media mineral sampai pertumbuhan maksimum (stasioner) untuk digunakan sebagai perlakuan pada kedua jenis tanah tersebut.
Perlakuan Tanah
Tanah A ditimbang sebanyak 1 kg, dimasukkan ke dalam polybag. Tanah A diberi perlakuan dengan serbuk serbuk jerami 20 g/kg tanah dan 1 ml suspensi bakteri pendegradasi nitril (Tabel 1). Tanah tersebut kemudian diinkubasi di rumah kaca sampai waktu tertentu, tanah dikondisikan seperti di alam, penambahan air dilakukan dengan ditimbang setiap dua hari. Selanjutnya perlakuan dibuat 3 ulangan.
Pengambilan sampel tanah A dilakukan pada hari ke-0 dan setiap 2 minggu sampai 12 minggu waktu penelitian. Untuk setiap pengambilan sampel tanah dilakukan pengukuran repirasi tanah, aktivitas PMEase dan urease.
Tabel 1 Tanah terpolusi (A) dengan berbagai perlakuan.
No Perlakuan Kode
1 Tanah A (kontrol) UP 2 Tanah A + serbuk
jerami
UPS
3 Tanah A + bakteri UPB 4 Tanah A + serbuk
jerami + bakteri
UPSB
Tabel 2 Tanah tidak terpolusi (B) dengan berbagai perlakuan.
No Tanah Kode 1 Tanah B (kontrol) UNT 2 Tanah B + serbuk
jerami
UNTS
3 Tanah B + Decis + Antracol
UPT
4 Tanah B + Decis + Antracol + serbuk
jerami
UPTS
5 Tanah B + Decis + Antracol + Bakteri
UPTB
6 Tanah B + Decis + Antracol + Serbuk jerami + Bakteri
UPTSB
Tanah B diberi perlakuan seperti pada tanah A. Namun ditambahkan dua macam pestisida (Decis dan Antracol) masing-masing 11,3 mg/kg tanah. Pemilihan jenis pestisida didasarkan atas data dari wawancara dengan pemilik lahan (petani setempat).
Seluruh perlakuan untuk tanah B dirancang seperti Tabel 2. Setiap perlakuan dibuat 3 ulangan.
Pengambilan sampel tanah B dilakukan pada hari ke-0, hari ke-3, hari ke-7, dan setiap 2 minggu sampai 12 minggu waktu penelitian. Waktu pengambilan sampel berbeda dengan tanah A, tujuannya untuk melihat efek adaptasi mikrob tanah terhadap perlakuan. Untuk setiap pengambilan sampel tanah dilakukan pengukuran respirasi tanah, aktivitas PMEase dan urease.
Rancangan pada penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Analisis data dilakukan dengan metode ANOVA (Analysis of Variance). Jika terdapat perbedaan dalam perlakuan, maka dilakukan uji lanjut menggunakan uji Duncan (Mattjik & Sumertajaya 2002). Persamaan umum statistik untuk rancangan ini sebagai berikut :
Yijk = + αi + βj + (βα)ij + εijk
Keterangan :
i = 1,2,3,4 (perlakuan) j = 1,2,3,4,5,6 (inkubasi) k = 1,2,3 (ulangan)
Yijk = nilai pengamatan pada
perlakuan ke-i,inkubasi ke-j, ulangan ke-k
= rataan umum
αi = pengaruh perlakuan ke-i
βj = pengaruh inkubasi ke-j
(βα)ij = pengaruh interaksi perlakuan
ke-i, inkubasi ke-j εijk = galat pada perlakuan ke-i,
inkubasi ke-j, ulangan ke-k
Respirasi Mikrob Tanah
mengalami perubahan warna dari tidak berwarna menjadi jingga. Banyaknya CO2
yang dihasilkan dapat diketahui melalui rumus (Schinner 1996) :
Jumlah CO2 =
A
dm
SW
C
S
.
.%
100
.
2
,
2
).
(
−
Keterangan :S = volume HCl sampel (ml) C = volume HCl kontrol (ml)
2,2 = faktor konversi (1 ml HCl 0.1 N ~ 2,2 mg CO2)
100 %dm-1 = faktor konversi untuk berat kering mutlak tanah (BKM) SW = bobot tanah (g)
A = waktu inkubasi (jam)
Aktivitas Fosfomonoesterase
Pembuatan Larutan Standar p-nitrofenol. Sebanyak 0,1 g pNP dilarutkan dalam akuades, diencerkan sampai volume 100 ml dalam labu takar (larutan induk 1000
g p-nitrofenol.ml-1). Dari larutan induk dibuat larutan standar 20 g p-nitrofenol.ml-1 dengan cara memipet 2 ml larutan induk ke dalam labu takar 100 ml, kemudian ditambahkan air suling sampai tanda tera. Dipipet 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 ml larutan standar 20 g p-nitrofenol ml-1 ke dalam tabung
reaksi, lalu diencerkan dengan air suling sampai volumenya 5 ml. Kemudian ditambahkan 1 ml kalsium klorida 0,5 M dan 4 ml natrium hidroksida 0,5 M. Setelah itu dihomogenisasi dengan alat vortex, larutan kemudian diukur absorbannya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 400 nm. Hasil pengukuran standar dapat dilihat pada Lampiran 7.
Metode Fosfomonoesterase Asam. Sampel tanah sebanyak 1 g, dimasukkan ke dalam tabung reaksi, setelah itu ditambahkan 1 ml substrat pNP (10,8366 mM) dan 4 ml bufer asam (pH 6,5), di vortex, ditutup, dan diinkubasi pada suhu 37 oC selama 1 jam. Setelah diinkubasi masing-masing ditambahkan 1 ml CaCl2 0,5 M dan 4 ml
NaOH 0,5 M. Seluruh tabung di vortex, kemudian disaring. Setiap filtrat kemudian diencerkan sampai 10 ml dengan akuades. Lalu diukur absorbannya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 400 nm. Aktivitasnya dinyatakan sebagai
unit/gram tanah, dihitung dengan rumus menurut Schinner (1996).
Fosfomonoesterase =
b
a
dm
C
S
.
.
%
100
.
10
).
(
−
Keterangan :S = konsentrasi sampel (µgpNP)
C = konsentrasi kontrol (µg pNP)
100 % dm-1 = faktor konversi untuk berat kering mutlak tanah (BKM) 10 = faktor pengenceran a = bobot molekul p-nitrofenol (g/mol)
b = waktu inkubasi (menit)
Penetapan Aktivitas Urease
Pembuatan Larutan Standar Amonium. NH4Cl ditimbang sebanyak
0.3821 g, dilarutkan dengan air suling dalam labu takar 100 ml (larutan induk 1000 l NH4+ N.ml-1). Dipipet 0,00; 0,50; 0,75; 1,00;
1,25; dan 1,50 ml dari larutan induk ke dalam labu takar 50 ml, dilarutkan dengan larutan KCl 1 M sampai tanda tera. Dipipet 1 ml dari setiap larutan ke dalam tabung reaksi, lalu ditambahkan 9 ml air suling dan 0,2 ml pereaksi Nessler. Kemudian di vortex sampai homogen, dan setelah didiamkan selama 10 menit diukur absorbannya dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm. Hasil pengukuran standar dapat dilihat pada Lampiran 8.
Metode Urease Unbuffer. Sampel tanah yang telah dikeringkan digerus dan dibersihkan dari kotoran. Sampel tanah ditimbang sebanyak 5 g, dimasukkan ke dalam botol uji, kemudian ditambahkan 2,5 ml substrat urea 79,9 mM ke dalam sampel dan 25 ml akuades ke dalam kontrol. Botol ditutup dan larutan diinkubasi pada suhu 37
oC selama dua jam. Setelah diinkubasi
9
unbuffer dinyatakan sebagai unit/gram tanah, dihitung berdasarkan rumus (Schinner 1996).
Urease =
b
a
dm
B
A
C
S
.
.
.%
100
.
.
10
).
.
(
Keterangan :S = konsentrasi sampel ( g N) C = konsentrasi kontrol ( g N) 10 = faktor pengenceran 100 % dm-1 = faktor konversi untuk berat kering mutlak tanah (BKM) A = volume ekstrak (ml) B = bobot tanah (g) a = bobot molekul NH4+
(g/mol)
b = waktu inkubasi (menit)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Akibat perlakuan pestisida jangka panjang dan pendek pada tanah pertanian memberikan pengaruh yang beragam terhadap parameter biologi tanah. Reaksi enzimatis tanah dengan adanya perlakuan penambahan serbuk jerami, bakteri pendegradasi nitril atau kombinasi keduanya pada tanah tersebut juga memberikan reaksi yang serupa. Bahkan kontrol (tanpa perlakuan) pada beberapa parameter juga menunjukkan adanya peningkatan aktivitas. Hal yang demikian dimungkinkan karena lingkungan terkontrol (rumah kaca) memberi efek kestabilan sifat fisika dan kimia tanah yang mendukung kerja enzim.
Respirasi Tanah
Respirasi tanah terjadi karena adanya proses degradasi bahan-bahan organik yang ada di dalam tanah. Proses ini menandakan adanya aktivitas mikrob tanah total yang berperan dalam proses biologi.
Penentuan respirasi tanah dilakukan secara titrimetri dalam sistem tertutup dengan menentukan CO2 yang dihasilkan dari
respirasi tanah tersebut. Dalam hal ini larutan basa KOH berkemampuan menangkap gas CO2 yang dihasilkan selama waktu inkubasi.
Reaksi yang terjadi selama waktu inkubasi adalah :
2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O
Setelah waktu inkubasi, jumlah CO2 yang
dihasilkan ditentukan dengan titrasi
menggunakan bahan penitar HCl. Pada percobaan rumah kaca, secara umum tingkat respirasi tanah pertanian yang telah medapat perlakuan pestisida dalam jangka panjang (tanah A) mengalami peningkatan pada hari ke-28 dan terjadi penurunan mulai hari ke-42 sampai akhir inkubasi (hari ke-84).
Perlakuan kombinasi penambahan bakteri pendegradasi nitril dan serbuk jerami ternyata (UPSB) tidak memberikan reaksi yang signifikan terhadap respirasi. UPSB menghasilkan tingkat respirasi sebesar 1.1733 mgCO2/g/jam. Hal tersebut
menunjukkan tidak adanya korelasi yang positif antar kombinasi perlakuan yang masih perlu diteliti lebih lanjut. Tendensi yang terjadi bisa dimungkinkan karena konsentrasi yang diberikan belum optimal.
Perlakuan tanah dengan bakteri pendegradasi nitril (UPB) hari ke-28 menunjukkan tingkat respirasi yang signifikan. Tingkat respirasi yang dihasilkan pada UPB paling tinggi (3,3163 mgCO2/g/jam) melebihi perlakuan serbuk
jerami dan bakteri pendegradasi nitril (UPSB) dan kontrol (UP). Bakteri pendegradasi nitril berperan dalam mendegradasi residu pestisida yang terdapat di dalam tanah. Tingkat respirasi UPB menggambarkan adanya aktivitas biologi dan dekomposisi bahan organik yang paling besar bila dibandingkan dengan tanah yang lain Pertambahan biomassa mikrob pada tanah tersebut menyebabkan terjadinya proses dekomposisi bahan organik yang besar untuk mengurangi residu pestisida yang telah ada di dalam tanah. Sedangkan tanah dengan perlakuan serbuk jerami (UPS) menghasilkan respirasi terendah. Hal ini dikarenakan belum adanya proses pengomposan serbuk jerami terhadap tanah, sehingga aktivitas mikrob-mikrob tanah menurun (Gambar 3) dan pada inkubasi selanjutnya UPS mengalami peningkatan aktivitas. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Inkubasi (hari) m g C O 2 /g /ja m
Pada hari ke-42, tingkat respirasi mikrob tanah mulai menurun. Tingkat respirasi UP menurun karena berkurangnya jumlah bahan organik di dalam tanah, begitu juga dengan UPB. Tanah yang diberi perlakuan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril (UPSB) menghasilkan tingkat respirasi yang rendah (1,0160 mgCO2/gram/jam) dan
berbeda nyata dengan perlakuan serbuk jerami (UPS) dimana perlakuan tersebut yang tertinggi (1,9096 mgCO2/g/jam). Serbuk
jerami yang telah menjadi kompos digunakan oleh mikrob tanah sebagai sumber energi dan digunakan untuk menjerap residu pestisida yang ada di dalam tanah.
Mulai hari ke-56 inkubasi perlakuan dengan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril (UPSB) memberikan hasil respirasi terendah bila dibandingkan dengan perlakuan serbuk jerami (UPS). Pada akhir inkubasi, keempat perlakuan tersebut tidak beda nyata, hanya tingkat respirasi yang tertinggi pada tanah yang tidak diberi perlakuan. Tingkat respirasi tanah untuk semua perlakuan menurun, hal ini disebabkan oleh berkurangnya sumber makanan dan populasi mikrob yang ada di dalam tanah.
Selama 2 minggu terjadi fluktuasi yang signifikan terhadap respirasi tanah B yang merupakan refleksi dari efek pestisida pada jangka pendek. Sesuai yang diharapkan, pada hari ke-3 tanah dengan perlakuan serbuk jerami (UNTS) tanpa mendapat pengaruh pestisida berbeda nyata dan menghasilkan respirasi tertinggi yaitu 8,4333 mgCO2/g/jam
(Gambar 4). Fluktuasi ini selain disebabkan karena proses adaptasi, sehingga menunjukkan aktivitas total mikrob tanah yang berbeda dari setiap perlakuan yang diberikan. Fenomena yang menarik bahwa tanah yang mendapat perlakuan pestisida yang dikombinasikan dengan serbuk serbuk jerami (UPS) menunjukkan aktivitas yang hampir sama dengan tanah tanpa perlakuan pestisida. Serbuk jerami sebagai bahan organik berpeluang untuk mengurangi residu pestisida yang ada di dalam tanah sebagai penjerap, sehingga pestisida yang ada di dalam tanah tidak terlalu berpengaruh terhadap aktivitas biologi tanah. Meskipun aktivitasnya lebih rendah, tendensi yang serupa juga bisa dilihat pada kombinasi perlakuan pestisida, serbuk jerami dan bakteri pedegradasi nitril (UPSB).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Inkubasi (hari) m g C O 2/ g/ ja m
Gambar 4 Respirasi tanah B. Keterangan :UNT ( ),
UNTS ( ), UPT ( ), UPTB ( ), UPTS ( ),
UPTSB ( ).
Asupan bahan organik ke tanah dapat memicu terbentuknya berbagai komunitas mikrob (Arsyad 2000). Mikrob menggunakan bahan organik untuk kemudian menghasilkan CO2. Sehingga tingkat respirasi yang
dihasilkan cukup besar.
Pada hari ke-7 tingkat respirasi tanah dengan perlakuan pestisida dan serbuk jerami (UPTS) menghasilkan respirasi yang cukup tinggi dan beda nyata yaitu 6,7283 mgCO2/g/jam. Tanah yang dicemarkan
dengan pestisida dan diberi perlakuan dengan serbuk jerami menunjukkan aktivitas biologi yang tinggi dibandingkan tanah yang lain. Serbuk jerami sebagai bahan organik berperan langsung sebagai sumber energi dan penjerap terhadap pestisida sebagai senyawa toksik bagi mikrob-mikrob tanah. Dalam hal ini jerami dapat digunakan untuk mengurangi residu pestisida jangka pendek.
Hari ke-14 tingkat respirasi tanah dengan semua perlakuan menurun dan tidak beda nyata dengan perlakuan lainnya. Pestisida yang ada di dalam tanah menghambat mikrob-mikrob tanah untuk mendegradasi bahan organik sebagai sumber makanan, sehingga aktivitas biologi total mikrob tanah sedikit terhambat. Hal ini mengindikasikan bahwa perlakuan pestisida yang diberikan belum membahayakan bagi mikrob lain yang melakukan aktivitas respirasinya.
Hari ke-28 aktivitas biologi tanah mulai berjalan. Hal ini dapat dilihat dari tanah yang diberikan pestisida (UPT). Tingkat respirasi tanah ini menghasilkan nilai sebesar 2,9640 mgCO2/g/jam. Bahan organik yang tersisa di
11
masih terpengaruh oleh pestisida yang diberikan.
Mulai hari ke-42 sampai akhir inkubasi, tingkat respirasi tanah semua perlakuan menurun. Hal ini sebabkan karena berkurangnya bahan organik dan sumber mineral lainnya, sehingga aktivitas biologi total mikrob tanah berkurang.
Fofomonoesterase (PMEase)
PMEase termasuk dalam golongan enzim hidrolase. Enzim ini penting dalam proses hidrolisis organik menjadi P-anorganik (H2PO4
dan H2PO4
-) yang terkandung di dalam tanah.
Sampel tanah direaksikan dengan substrat p-nitrofenilfosfat diinkubasi selama 1 jam. Kemudian reaksi dihentikan dengan CaCl2 dan diberi warna dengan KOH.
Kemudian disaring dan diukur pada panjang 400 nm. PMEase sampel diukur berdasarkan pembentukan produk p-nitrofenol (pNP) dari setiap menit waktu inkubasi.
Secara umum aktivitas PMEase tidak memberikan reaksi yang signifikan baik pada tanah yang telah mendapat perlakuan pestisida dalam jangka waktu yang lama ataupun yang jangka pendek. Sarjiya et al.
(2006) melaporkan bahwa analisa aktivitas PMEase pada tanah tercemar pestisida tidak berbeda nyata dengan tanah yang tidak pernah mendapat perlakukan pestisida.
Aktivitas enzimatik tanah tidak sejalan dengan kondisi respirasinya, oleh karena itu sekalipun respirasi mikrob menurun pada saat proses inkubasi namun tidak berkaitan dengan aktivitas enzimnya (Rahmansyah 2004). Ditinjau dari tingginya kandungan P- organik pada analisa kimia tanah A, mengindikasikan tingginya asupan fosfat pada proses pertanian. Kemungkinan terbesar berasal dari pupuk organik yang mengandung fosfat, mengingat pestisida yang digunakan petani setempat adalah kelompok Pyrethroid, seperti Deltamethrin.
Pada awal inkubasi sampai hari ke-14 tanah A, terjadi peningkatan aktivitas PMEase yang tidak signifikan, tanah dengan perlakuan bakteri pendegradasi nitril (UPB) menghasilkan aktivitas PMEase yang tertinggi sebesar 2,3296 unit/g. Aktivitas enzimatik pada tahap ini menggambarkan penggunaan bakteri pendegradasi nitril dapat membantu mengurangi residu pestisida yang telah di dalam tanah.
Hari ke-28 terjadi penurunan aktivitas PMEase pada semua perlakuan, penurunan
aktivitas ini diperkirakan karena unsur Zn yang terdapat pada pestisida Antracol. Menurut Speir dan Ross (1978) unsur Zn merupakan logam yang berperan menghambat aktivitas PMEase. Aktivitas mikroorganisme berpengaruh negatif terhadap logam berat terutama Cu dan Zn. Karena jumlah bahan organik pada tanah yang terkontaminasi logam dapat terakumulasi (Mhatre & Phankrust dalam
Sarifuddin 2004).
Setelah hari ke-28 sampai hari ke-42 terjadi peningkatan aktivitas PMEase yang sangat signifikan (Gambar 5) pada tanah yang diberi perlakuan dengan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril (UPSB) sebesar 3,1190 unit/g. Hal ini dapat disebabkan karena selain bertambahnya jumlah mikrob pendegradasi nitril juga dengan pemberian bahan organik dapat meningkatkan populasi mikrob tanah yang pada akhirnya dapat memperbaiki kualitas tanah (McSorley & Frederick dalam
Lisnawita 1999). Bakteri pendegradasi nitril yang diberikan juga dapat membantu mendegradasi pestisida dengan memanfaatkan gugus nitril dari pestisida sebagai sumber energi (Asano & Fujishiro 1982).
Mulai hari ke-56 sampai akhir inkubasi tidak menghasilkan aktivitas PMEase yang signifikan, kecuali tanah dengan perlakuan serbuk jerami (UPS) dan tanah yang diberi perlakuan dengan bakteri pendegradsi nitril (UPB). Penururnan aktivitas PMEase ini dapat disebabkan menurunnya jumlah bahan-bahan mineral yang ada di dalam tanah, sehingga mikrob-mikrob tanah terhambat untuk melakukan aktivitas biologinya.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Inkubasi (hari)
Un
it
/g
Sama seperti tanah A, fluktuasi aktivitas enzim tidak sejalan dengan kondisi respirasinya pada tanah B (Rahmansyah 2004). Aktivitas PMEase untuk tanah B mengalami fluktuasi dan menghasilkan nilai yang tidak signifikan dari hari ke-0 sampai hari ke-14. Selama hari-hari tersebut, tanah mengalami proses adaptasi.
Pada awal inkubasi pestisida dalam tanah menyebabkan terhambatnya aktivitas biologi tanah sehingga proses perubahan P-organik menjadi P-anorganik dalam tanah juga terhambat. Setelah hari ke-7 mikrob tanah langsung menggunakan bahan organik yang diberikan untuk mengubah substrat p-nitrofenilfosfat (pNP) menjadi p-nitrofenol. Hari ke-14 terjadi kenaikan PMEase yang signifikan pada tanah dengan perlakuan pestisida dan serbuk jerami (UPTS) sebesar 2,6983 unit/g. Serbuk jerami yang digunakan telah dapat digunakan untuk menjerap pestisida yang ada dalam tanah, sehingga mikrob pelarut fosfat dapat melakukan aktivitasnya. Serbuk jerami dapat digunakan untuk mengurangi pestisida yyang diberikan dalam jangka pendek. Selain UPTS, juga terdapat tanah dengan perlakuan pestisida, serbuk jerami, dan bakteri pendegradasi nitril (UPTSB) sebesar 2,3530 unit/g (Gambar 6).
Pada hari ke-28 aktivitas PMEase tertinggi terdapat pada tanah yang diberikan pestisida dan diberi perlakuan bakteri pendegradasi nitril (UPTB) sebesar 2,6377 unit/g. Adanya pengaruh pemberian pestisida dapat menghambat aktivitas PMEase seperti adanya unsur Zn yang terdapat pada senyawa aktif Antracol (Harianto 2000). Gugus nitril dari pestisida Decis dan Antracol digunakan oleh bakteri pendegradasi nitril sebagai sumber energi, sehingga kadar pestisida sebagai senyawa toksik dalam tanah berkurang. Dalam hal ini bakteri pendegradasi nitril berpeluang untuk mengurangi residu pestisida dalam tanah.
Hari ke-42 sampai hari ke-84 terjadi penurunan aktivitas PMEase. Penurunan aktivitas ini disebabkan oleh berkurangnya sumber mineral di dalam tanah, sehingga menghambat mikrob-mikrob tanah untuk melakukan aktivitasnya.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Inkubasi (hari)
Un
it
/g
Gambar 6 PMEase tanah B. Keterangan : UNT ( ), UNTS ( ), UPT ( ), UPTB ( ), UPTS ( ), UPTSB ( ).
Urease
Urease dalam tanah berfungsi untuk menghidrolisis urea yang terdapat di dalam tanah menjadi senyawa amonium, yang siap diserap tanaman, atau dapat pula berlajut pada proses nitrifikasi diubah menjadi senyawa nitrit dan nitrat. Aktivitas enzimatik urease ditentukan dengan colorimetri. Reaksi dihentikan dengan KCL 1 M, sehingga yang terukur hanya amonium yang dihasilkan selama inkubasi. Kemudian ditambahkan 0,2 ml pereaksi Nessler dan didiamkan selama 10 menit, tujuannya adalah untuk menstabilkan warna pada amonium yang dihasilkan selama reaksi.
13
penghasil utama urease di dalam tanah (Vaughan & Malcolm dalam Wita 2004).
Hari ke-28 masih terjadi kenaikan yang signifikan pada tanah yang diberi perlakuan dengan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitiril (UPSB) sebesar 53,2483 unit/g. Kombinasi antara serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril saling berpengaruh satu sama lain. Bakteri pendegradaasi nitril menggunakan gugus nitril sebagai sumber energi (C dan N), sedangkan serbuk jerami juga dapat digunakan sebagai sumber karbon (C) dan nitogen (N). Setelah UPSB, UPS juga memiliki aktivitas urease yang cukup tinggi sebesar 29,8793 unit/g. Konsentrasi amonium (NH4+) pada tanah yang diberi
serbuk jerami akan meningkat pada hari ke-28 (Chen 2002). Tanah dengan perlakuan bakteri pendegradasi nitril (UPB) tidak memberikan pengaruh yang berarti pada aktivitas urease. Hal ini disebabkan karena bakteri ini tidak mampu untuk mendegradasi seluruh gugus nitril dari pestisida, sehingga aktivitasnya terhambat sampai akhir inkubasi (Gambar 7).
Setelah hari ke-28 sampai akhir inkubasi terjadi penurunan aktivitas urease, hanya UPS yang meningkat, karena bakteri pendegradasi nitril menggunakan serbuk jerami dan gugus nitril dari pestisida secara bersama-sama. Menurut Vlassak dan Livens (1975), adanya residu pestisida di dalam tanah dapat menghambat proses nitrifikasi di dalam tanah. Selain itu besarnya residu pestisida yang ada di dalam tanah dan sedikitnya sumber mineral dapat menghambat aktivitas biologi mikrob tanah termasuk bakteri pendegradasi nitril.
0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Inkubasi (hari)
Uni
t/
g
Gambar 7 Urease tanah A. Keterangan : UP ( ), UPB ( ), UPS ( ), UPSB ( ).
Pada tanah B, meskipun penurunan aktivitas urease pada perlakuan pestisida (UPT) jangka pendek tidak ditemukan, tetapi sangat berbeda nyata bila dibandingkan dengan perlakuan yang lainnya. Terjadi fluktuasi aktivitas urease yang signifikan selama 7 hari.
Berbeda dengan tanah yang lain, tanah dengan perlakuan serbuk jerami (UNTS) menunjukkan penurunan secara perlahan. Pada awal inkubasi aktivitas urease yang dihasilkan paling tinggi yaitu sebesar 55,218 unit/g. Hal ini dikarenakan tanah tersebut masih alami dan belum ada senyawa toksik, sehingga bahan organik yang diberikan digunakan oleh mikrob sesuai dengan aktivitasnya. Setelah hari ke-28 sampai akhir inkubasi, aktivitas urease mengalami penrunan. Hal ini dapat disebabkan masih terdapatnya residu pestisida yang ada di dalam tanah sementara bahan organik dan sumber mineral berkurang.
Pada hari ke-14 aktivitas urease tertinggi terdapat pada tanah yang diberi perstisida dengan perlakuan serbuk jerami (UPTS) sebesar 36,5297 unit/g, disusul oleh tanah yang dicemarkan dengan pestisida dan diberi perlakuan dengan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril (UPTSB) sebesar 24,6613 unit/g (Gambar 8). Tanah B yang sebelumnya masih alami dicemarkan oleh pestisida.
Tanah dengan perlakuan serbuk jerami (UPTS) menghasilkan aktivitas urease tertinggi pada hari ke-7 sebesar 50,3970 unit/g. Dalam hal ini serbuk jerami sebagai bahan organik langsung berperan sebagai penjerap bahan toksik seperti pestisida, sehingga toksisitas tanah karena pestisida berkurang, dan mikrob-mikrob tanah dapat melakukan aktivitasnya. Maka jerami dapat digunakan untuk mengurangi residu pestisida jangka pendek. Begitu juga dengan tanah yang diberi perlakuan serbuk jerami dan bakteri pendegradasi nitril (UPTSB), pada awalnya serbuk jerami menjerap pestida kemudian bakteri pendegradasi nitril mendegradasi pestisida tersebut sebagai sumber energi. Hal tersebut mengindikasikan pemberian bahan organik (serbuk jerami) berperan sebagai penjerap bahan toksik seperti pestisida dan berpeluang untuk memperbaiki kualitas tanah (McSorley & Frederick 1999).
0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Inkubasi (hari)
U
n
it
/g
Gambar 8 Urease tanah B. Keterangan : UNT ( ), UNTS ( ), UPT ( ), UPTB ( ), UPTS ( ), UPTSB ( ).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pemberian jerami dan bakteri pendegradasi nitril memberikan pengaruh terhadap respirasi dan aktivitas enzimatik tanah tercemar pestisida jangka panjang (A) dan jangka pendek (B). Tingkat respirasi tanah yang tercemar pestisida (A), tanah diberi bakteri pendegradasi nitril (UPB) meningkat secara signifikan pada hari ke-28 sebesar 3.3163 mgCO2/g/jam. Tanah yang
alami (B) yang diberi perlakuan dengan serbuk jerami (UNTS) dan yang diberi campuran pestisida dan serbuk jerami (UPTS) menghasilkan tingkat respirasi yang cukup tinggi, masing-masing sebesar 8.4333 mgCO2/g/jam pada hari ke-3 dan 6.7283
mgCO2/g/jam pada hari ke-7. Aktivitas
PMEase tidak menunjukkan reaksi siginifikan pada tanah A dan B. Aktivitas tertinggi pada tanah A terjadi pada hari ke-42 dengan perlakuan pestisida dan bakteri pendegradasi nitril (UPSB) dengan nilai 3.1190 unit/g, sedangkan untuk tanah B yang berpeluang adalah tanah yang diberi pestisida dan serbuk jerami (UPTS) sebesar 2.6983 unit/g pada hari ke-14. Perlakuan serbuk jerami pada tanah A (UPS) dan tanah B (UPTS) berpeluang dalam menurunkan cemaran pestisida yang dicerminkan dengan tingginya aktivitas Urease. Masing-masing perlakuan tersebut memberikan akitivitas urease 50.017 unit/g (Tanah A) pada hari ke-14 dan 50.3970 unit/g (Tanah B) pada hari ke-7.
Saran
Perlu dilakukan aktivitas enzimatik tanah selain PMEase dan urease yang dapat dijadikan sebagai indikator untuk mengetahui pencemaran lahan karena pestisida.
DAFTAR PUSTAKA
Alexander M. 1961. Introduction to Soil Microbiology. London : John Willey & Sons.
_________. 1982. Application of ecophysiological quotients (qCo2 and qO2) on microbial biomass from soil of different cropping histories. J Bio. Biochem. 22:251-225.
Arsyad S. 2000. Konservasi Tanah dan Air. Bogor : IPB Press.
Asano Y, Fujishiro K. 1982. Aliphatic nitrile hydratase from Arthrobacter sp. Soil Biol Biochem. 46 (5): 1165-1174.
________. Yamada H. 1980. A new enzyme “ Nitrile hydratase which degrades acetonitrile in combination with amidase “. Soil Biol Biochem. 44: 2251-2252.
Aslan S, Turkman A. 2005. Combined biological removal of nitrate and pesticides using wheat straw as substrates. J Biochem. 40: 935-943. Bayer Cropscience. 2004. Antrcol fungisida
spray.http//:www.bayercropscience. com. au . [3 Sept 2005].
_____________. 2004. Decis 1.5EC insecticida.http//:www.bayercrop- science. com.au. [3 Sept 2005].
Bremer. 2001. Sensivitivy of total light fraction and mineralizable organic matter to management practice in a Lethibridge soil. J Soil Sci. 74:131-138.
15
Da’dun UM. 2001. Analisis enzim fosfomonoesterase tanah di berbagai tingkat kebakaran hutan taman nasional Bukit Bangkirai Kalimantan Timur [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Dick WA. 1997. Soil enzyme activities as integrative indicators of soil health. Gunadi penerjemah; SSSA, Spec. Pub. 17: 655-688.
Fitri MF. 2002. Hubungan respirasi mikrob tanah dengan aktivitas fosfomonoesterase (PMEase) dan karboksimetilselulase tanah pada berbagai tingkat kebakaran hutan [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Foth HD. 1988. Dasar-dasar Ilmu Tanah. Ed ke-7. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.
Garzillo. 1996. Synthesis and characterization of an acid phosphatase-polyresorcinol
complex. Soil Biol Biochem. 28(9): 1155-1161.
Girvan MS, Bullimore J, Ball SA, Pretty JN, Osborn AM. 2004. Responses of active bacterial and fungal communities in soil under winter wheat straw to different fertilizer and pesticide regimens. Appl Environ Microbiol. 70: 2692-2701.
Guo, Griffin TS, Honeycutt . 2000. Change in phosphorus fractions in soils under intensive plant growth. Soil Sci. 64: 1681-1689.
Gupta SR, Malik V. 1996. Soil ecology and sustainability. J Trop. Ecol. 37: 43-55.
Hardjowigeno, S. 1995. Klasifikasi Tanah dan Morfologinya. Jakarta : Akademik Press.
Harianto. 2004. Pengaruh bahan organik
Pueraria javanica dan fosfat alam terhadap aktivitas fosfatase dan fraksi tanah latosol dari sawah baru,
Darmaga [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
IPSInchem.1977.Probineb.http://www. inchem.or.id. [1 Sept 2005].
IPSInchem. 1977. Deltamethrin. http://www. inchem.org.id. [1 Sept 2005].
Lehninger AL.1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 1. Thenawidjaya M, penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Principles of Biochemistry.
Lisnawita. 2003. Pengaruh pengelolaan tanah terhadap nematoda parasit tumbuhan [skripsi]. Medan: Fakultas Pertanian, Universitas Sumatra Utara.
Mattjik AA, Sumertajaya IM. Perancangan Percobaan. 2002. Bogor : IPB Press.
Nagasawa T, Yamada H. 2003. Aktivitas enzim fosfomonoesterase asam dan basa pada tanah yang diperkaya kompos. J Tanah Trop. 1: 41-47.
Rahmansyah M, Sudiana IM, Latupapua HJD. 2002. Ragam aktivitas urease dan fosfomonoesterase serta perannya dalam ketersedaan nutrisi N dan P pada tanah kebun biologi Wamena. J Biol Indones. 3: 309– 319.
Rahmansyah M, Sudiana IM. 2004. Pengaruh kebakaran hutan terhadap aktivitas enzim dan biomassa mikrob tanah asal hutan Bukit Bangkirai. J Tanah Trop. 18:163-169.
Reid BJ. 2001. A Simple 14C-Rspirometric method for assesing microbial catabolic potential and organic contaminant bioavailability. J Environ Microbiol. 196:141-146. Ropper MM, Keller KMO. 1997. Soil
microflora as bioindicators of soil health. biological indicators of soil health. CAB International. 5 : 157-177.
Scaffer A. 1983. Pesticide on Enzyme Activity. Switzerland : Ciba-Geigy. Schitzer M, Khan SU. 1978. Soil Organic
Matter. New York : Elsevier Scientific.
Schinner E. Method in Soil Biology. 1996. Germany : Springer.
Selman A. 1952. Soil Microbiology. New York : John Wiley & Sons.
Siallagan D. 2004. Aktivitas urease dan fosfomonoesterase tanah pada berbagai tipe penggunaan lahan di kebun percobaan Cikabayan, Dramaga Bogor [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Soepardi G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah J Tanah. Faperta . Bogor : Institut Pertanian Bogor.
Sparling GP. 1997. Soil microbial biomass, activity, and nutrient cycling as indicators of soil health. CAB International : 97-119.
Speir TW, Ross DJ. 1975. Effects of storage on activities of protease, urease, phosphatase & sulphatase in three soils under pasture. New Zealand. J. Soil Sci. 18: 231-237.
Stotzky G, Bollay J. 1996. Soil Biochemistry Vol: 9. USA : Marcell Dekker.
Suherman AD. 2000. Bioremediasi pestisida organofosfat diazinon secara Ex situ
dengan menggunakan mikrob
Indigenous dari areal persawahan [skripsi]. Bogor: Fakultas Tekologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Sulistinah N. 2000. Karakterisasi enzim pendegradasi asetonitril dari
Corynebacterium sp. D5. J Biol Indones. 2 (5) : 5-7.
Sudarmo. 1990. Pestisida. Bogor : Institut Pertanian Bogor.
Sunarko B, Adityarini, Tambunan USF, Sulistinah N. 1999. Karakterisasi enzim pendegradasi asetonitril dari
Corynebacterium D5. J Biol Indones. 2(5): 214-221.
Sutedjo, MM. 1989. Analisa Tanah, Air dan Jaringan Tanaman. PT Rineka Cipta. Jakarta.
Tabatai MA, Bremmer JM. 1994. Phosphomonoesterase (Acid and Alkaline Phosphatases). Soil Sci. 775-826.
Tabatai. 1972. Assay of urease activity in soils. Soil Biol Biochem. 4: 479-487. Tisdale, SL. 1985. Soil Fertility and
Fertilizer. Edisi ke-4. New York : Macmillan.
Trassar CC, Leiros MC, Seoane S, Stotres FG. 2000. Limitation of soil enzymes as indicators of soil pollition. J Soil Biol Biochem. 32: 1867-1875.
Vlassak K, Livens J. 1975. Effect of some pesticide on nitrogen transformations in soil. Environ Sci. 3: 363-372.
Walden. 1982. Deltamethrin Monograph. French: Roussel-Uclaf.
Yamada H, Kobayashi M. 1996. Nitrile hidratase and its aplication to industrial production of acrlyamide.
Biotech Biochem. 60(9): 1391-1400. Yeomans JC, Bremner JM. 1985.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Kondisi fisik dan kimia pada jerami, sampel tanah A dan B
Tabel 1 Data kondisi fisik dan kimia sampel A dan tanah B
No Kondisi fisik / kimia Tanah A Tanah B
1 pH 5,7 5,5
2 Kadar air (gram) 0,6718 0,6424
3 C (%) 2,54 2,935
4 N (%) 0,19 0,245
5 Ca (cmolc/kg) 13,56 11,82
6 Mg (cmolc/kg) 1,29 1,655
7 K (cmolc/kg) 0,30 0,685
8 Na (cmolc/kg) 0,28 0,14
9 P2O5 (mg/100 g) 380 91
10 K2O (mg/100 g) 24 45,5
11 Pasir (%) 44 43
12 Debu (%) 38 35
13 Liat (%) 18 22
Sumber : Analisis tanah tercemar pestisida (A) dan tanah yang alami (B) di Balai Penelitian Tanah.
Tabel 2 Data kadar karbon (C) dan nitrogen (N) jerami Nama
contoh
Kadar C (%) Kadar N (%) C/N
Jerami 34,25 1,27 27,01
Sumber : Analisis tanah tercemar pestisida (A) dan tanah yang alami (B) di Balai Penelitian Tanah.
Lampiran 2 Pembuatan larutan Pereaksi yang Digunakan dalam Pengukuran Aktivitas Enzim Urease dan Fosfomonoesterase Mikroba Tanah
1 Larutan substrat urea (79,9 mM)
Sebanyak 0,24 g urea ditimbang lalu dilarutkan dengan air suling kemudian diencerkan sampai volume 50 ml.
2 Pereaksi Nessler
KI ditimbang sebanyak 10 g dilarutkan dengan 10 ml air suling, kemudian ditambahkan HgCl2 sedikit demi sedikit, dikocok, lalu ditambahkan 80 ml KOH 9 M dan diencerkan sampai volume 200 ml.
3 Larutan buffer universal
Sebanyak 6,05 g tris (hidroksimetil) aminometan, 5,8 g asam maleat, 7 g asam sitrat, dan 3,15 g asam borat dilarutkan dalam 250 ml NaOH 1 M, lalu diencerkan sampai volume 500 ml dengan air suling dalam labu takar.
4 Larutan buffer untuk fosfomonoesterase asam
6
dm
SW
C
S
mgCO
.%
100
.
2
,
2
).
(
2
=
−
20 g tanah
Diikat dengan kain tipis lalu dimasukkan dalam botol uji yang berisi KOH 0,1 N
Diinkubasi selama 2 jam
Tanah dikeluarkan, lalu larutan KOH ditetesi dengan 2 tetesindikator fenolftalein dan dititrasi dengan HCl 0,1 N (titrasi 1)
Larutan titrasi 1 ditetesi dengan 2 tetes indikator jingga metil dan dititrasi dengan HCl 0,1 N
0,1 g p-nitrofenol dilarutkan dalam air suling diencerkan sampai volume 100 ml (larutan induk)
Sebanyak 2 ml larutan induk dipipet ke dalam labu takar dan diencerkan sampai 100 ml (20 g p-nitrofenilfosfat ml-1 )
1 g tanah dimasukkan ke dalam tabung reaksi
Ditambahkan 1 ml substrat p-nitrofenol dan 4 ml buffer (pH 6,5)
Lampiran 4 Pengukuran aktivitas PMEase asam untuk standar dan sampel tanah. a Kalibrasi standar
b Pengukuran sampel
Ditambahkan 1 ml CaCl2 0,5 M dan 4 ml NaOH 0,5 M
Diukur absorbannya pada = 400 nm
Dikocok, ditutup, dan diinkubasi pada suhu 37 o C
Ditambahkan 1 ml CaCl2 0,5 M dan 4 ml NaOH, pada kontrol penambahan substrat setelah penambahan 1 ml CaCl2
Dikocok, disaring dan dipipet 1 ml filtrat lalu diencerkan sampai 10 ml
Diukur absorbannya pada = 400 nm
b
a
dm
C
S
sterase
fosfomomoe
.
.
%
100
.
10
).
(
−
=
8
Lampiran 5 Pengukuran aktivitas urease untuk standar dan sampel tanah.
a Kalibrasi standar
b Pengkuran sampel
5 g tanah dimasukkan kedalam botol uji
Ditambahkan 2,5 ml substrat urea 79,9 mM ke dalam sampel dan 2,5 ml air suling ke dalam kontrol. Ditambahkan 0,2 ml pereaksi Nessler lalu diaduk dan didiamkan selama 10 menit
Dipipet 0,0; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,50 ml dari larutan induk ke labu takar 50 ml, diencerkan sampai tanda tera
Dipipet 1 ml dari setiap larutan ke dalam tabung reaksi lalu diencerkan sampai 10 ml
Diukur absorbannya pada = 420 nm
0,3821 g NH4Cl dilarutkan dengan air suling, diencerkan sampai 100 ml
Botol uji ditutup dan diinkubasi pada suhu 37 o
C selama 2 jam
Ditambahkan 2,5 ml air suling pada sampel dan 2,5 ml substrat pada kontrol
Dipipet 1 ml filtrate ke dalam tabung reaksi, ditambahkan 0,2 ml pereaksi Nessler dan diencerkan hingga
10 ml dengan air suling
Diukur absorbannya pada = 420 nm
b
a
dm
B
A
C
S
urease
.
.
.%
100
.
.
10
).
(
−
=
Lampiran 6 Kadar CO2 yang dihasilkan dari respirasi
Tabel 3 Data volume HCl (ml) untuk penentuan kadar respirasi pada tanah A
Volume HCl (ml) Tanah
0 hari 14 hari 28 hari 42 hari 56 hari 84 hari
UP 0,1554 0,0233 0,4628 0,3050 0,2889 0,1600
UPB 0,1554 0,0424 0,6029 0,2052 0,1764 0,0700
UPS 0,1554 0,0832 0,0569 0,3472 0,2928 0,1266
UPSB 0,1554 0,2133 0,3622 0,1847 0,1458 0,1400
Tabel 4 Kadar CO2 yang dihasilkan dari respirasi tanah A (mgCO2/g/jam) Kadar CO2 tanah A (mgCO2/g/jam) Tanah
0 hari 14 hari 28 hari 42 hari 56 hari 84 hari
UP 0,8550ef
0,1280j
2,5456b
1,6776c,d
1,5890d
0,8800ef
UPB 0,8550ef
0,2336j
3,3163a
1,1290e
0,9706e,f
0,3850h,i,j
UPS 0,8550ef
0,4580g,h,i,j
0,3130i,j
1,9096c,d
1,6106c,d
0,6966f,g,h,i
UPSB 0,8550ef
1,1733e 1,9926c 1,0160e,f 0,8020e,f,g 0,7700e,f,g,h Keterangan :
Huruf yang sama menandakan tidak beda nyata pada selang 5% Tanah A = Tanah yang tercemar pestisida
UP = Tanah A tanpa perlakuan (kontrol) UPS = Tanah A diberi perlakuan jerami
UPB = Tanah A diberi perlakuan bakteri pendegradasi nitril
UPSB = Tanah A diberi perlakuan jerami dan bakteri pendegradasi nitril Tabel 5 Data volume HCl (ml) untuk penentuan kadar CO2 pada tanah B
Volume HCl (ml) Tanah
0 hari 3 hari 7 hari 14 hari 28 hari 42 hari 56 hari 84 hari
UNT 0,1173 0,3158 0,0866 0,1233 0,1844 0,3316 0,1071 0,0600
UNTS 0,1173 1,5333 0,7900 0,3100 0,2928 0,3626 0,1392 0,0933
UPT 0,1173 0,2666 0,0702 0,1166 0,5389 0,1647 0,1284 0,1266
UPTB 0,1173 0,0533 0,1600 0,1200 0,0438 0,2089 0,0622 0,0466
UPTS 0,1173 0,1233 0,1223 0,1300 0,0570 0,2087 0,2144 0,1332
UPTSB 0,1173 0,1633 0,7400 0,2600 0,0329 0,2464 0,0570 0,0466
Tabel 6 Kadar CO2 yang dihasilkan dari respirasi tanah B (mgCO2/g/jam) Kadar CO2 tanah B (mgCO2/g/jam) Tanah
0 hari 3 hari 7 hari 14 hari 28 hari 42 hari 56 hari 84 hari
UNT 0,6453f,g,h,i
1,7370e,f,g,h 0,4766g,h,i 0,6783f,g,h,i 1,0143f,g,h,i 1,8240e,f,g 0,5893f,g,h,i 0,3300g,h,i UNTS 0,6453f,g,h,i
8,4333a 4,3450c 1,7050e,f,g,h 1,6106f,g,h,i 1,9943e,f 0,7656f,g,h,i 0,5133f,g,h,i UPT 0,6453f,g,h,i
1,4666f,g,h,i 0,3866g,h,i 0,6416f,g,h,i 2,9640d,e,i 0,9060f,g,h,i 0,7066f,g,h,i 0,6966f,g,h,i UPTB 0,6453f,g,h,i
0,2933g,h,i 0,8800f,g,h,i 0,6600f,g,h,i 0,2413g,h,i 1,1493f,g,h,i 0,3423g,h,i 0,2566g,h,i UPTS 0,6453f,g,h,i
0,6783f,g,h,i 6,7283b 0,7150f,g,h,i 0,3136g,h,i 1,1480f,g,h,i 1,1796f,g,h,i 0,7333f,g,h,i UPTSB 0,6453f,g,h,i
0,8983f,g,h,i 4,0700c,d 1,4300f,g,h,i 0,1813g,h,i 1,3556f,g,h,i 0,3136g,h,i 0,2566g,h,i Keterangan :
Huruf yang sama menandakan tidak beda nyata pada selang 5% Tanah B = Tanah yang tidak tercemar pestisida
UNT = Tanah B tanpa perlakuan (kontrol) UNTS = Tanah B diberi perlakuan dengan jerami UPT = Tanah B diberi perlakuan dengan pestisida
UPTB = Tanah B diberi perlakuan dengan pestisida dan bakteri pendegradasi nitil UPTS = Tanah B diberi perlakuan dengan pestisida dan jerami
UPTSB = Tanah B diberi perlakuan dengan pestisida, jerami dan bakteri pendegradasi nitril
Contoh perhitungan:
Voluma HCl sampel hari ke-0 untuk tanah UP (tanah A) = 0,1554 ml Kadar CO2 =
A
dm
SW
vsampel
.
.%
100
.
2
,
2
.
