commit to user
BIOREMEDIASI PADA TANAH TERKONTAMINASI LOGAM KROMIUM
(Cr) MENGGUNAKAN AGROBACTERIUM sp. I26
TESIS
Disusun Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan
Oleh Riani Dwi Utari
A131608014
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2018
commit to user ii
BIOREMEDIASI PADA TANAH TERKONTAMINASI LOGAM KROMIUM
(Cr) MENGGUNAKAN AGROBACTERIUM sp. I26
Oleh Riani Dwi Utari
A131608014
Komisi Pembimbing Nama Tanda Tangan Tanggal
Pembimbing 1 Dr. Ir. MMA. Retno Rosariastuti, M.Si. ……… .…….. NIP. 195910181986032001
Pembimbing 2 Dr. Mohammad Masykuri, M.Si.. ………. ……… NIP. 19681124 1994031001
Telah dinyatakan memenuhi syarat Pada tanggal ………... 2018
Ketua Program Studi Magister Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana UNS
Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si. NIP. 195912051985032001
commit to user iii
BIOREMEDIASI PADA TANAH TERKONTAMINASI LOGAM KROMIUM
(Cr) MENGGUNAKAN AGROBACTERIUM sp. I26
TESIS Oleh Riani Dwi Utari
A131608014
Telah dipertahankan di depan penguji dan dinyatakan telah memenuhi syarat
pada tanggal ... 2018 Tim Penguji:
Jabatan Nama Tanda Tangan
Ketua Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si. ...
NIP. 195912051985032001
Sekretaris Dr. Prabang Setyono, M.Si. ...
NIP. 197205241999031002
Anggota Penguji Dr. Ir. MMA. Retno Rosariastuti, M.Si. ...
NIP. 195910181986032001
Dr. Mohammad Masykuri, M.Si. ...
NIP. 196811241994031001 Mengetahui:
Direktur Ketua Program Studi
Program Pascasarjana Ilmu Lingkungan
Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd. Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si.
commit to user iv
PERNYATAAN KEASLIAN TESIS DAN PUBLIKASI
Saya yang bertanda tangan di bawah ini, menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tesis yang berjudul Bioremediasi Pada Tanah Terkontaminasi Logam
Kromium (Cr) Menggunakan Agrobacterium sp. I26 ini adalah karya
penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik dalam naskah karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata di dalam naskah tesis ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima sangsi sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
2. Publikasi sebagian atau keseluruhan dari isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus menyertakan tim promotor sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.
Surakarta, Agustus 2018 Yang membuat pernyataan
Riani Dwi Utari A131608014
commit to user vi KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga tesis yang berjudul Bioremediasi
Pada Tanah Terkontaminasi Logam Kromium (Cr) Menggunakan
Agrobacterium sp. I26 dapat diselesaikan untuk memenuhi persyaratan pada Program
Studi Magister Ilmu Lingkungan Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. Selama penyusunan tesis ini, penulis menemui berbagai hambatan, namun berkat bantuan dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya kendala yang ada dapat teratasi. Oleh karena itu, atas segala bentuk bantuan yang telah diberikan, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd., selaku Direktur Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberi ijin dan kesempatan dalam penyusunan tesis.
2. Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si., selaku Kepala Program Studi Magister Ilmu Lingkungan Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Dr. Ir. MMA. Retno Rosariastuti, M.Si., selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tesis.
4. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan masukan dalam penyusunan tesis.
5. Dr. Prabang Setyono, M.Si., selaku penguji seminar hasil dan sidang tesis atas arahan, masukan dan saran untuk memperkaya pengetahuan dalam tesis ini. 6. Alm. Bapak Supriyanto, Ibu Rokhani dan keluarga atas do‟a, kesempatan dan
dukungannya.
7. Sahabat seperjuangan Ana, Farha, Faradina, Johan, Visnu, Dilyan, Mba Siwi, Mba Indri, Mas Fian, dan Mba Dina yang telah membersamai dan memberikan dukungan.
8. Tim penelitian bioremediasi 2017 yang telah mendukung dan membantu selama penelitian.
9. Mas Darsono, Mas Yen dan Bu Tum selaku laboran yang banyak membantu peneliti dalam melakukan analisis laboratorium.
commit to user vii
10. Keluarga S2 Ilmu Lingkungan angkatan 2016 yang telah memberikan dukungan. 11. Sahabat kos tisanda yang selalu memberikan energi positif dan motivasi.
12. Sahabat P.Kimia Cici, Etty, Enggar, Khusna, Retha dan Sita yang selalu menginspirasi dan menyemangati penulis.
13. Sahabat Qona‟ah Retno, Tuti, Restu, Hilda, dan Kunsa yang telah memberi semangat dan dukungan yang tak ada hentinya.
14. Kepala Desa Waru dan seluruh perangkat desa atas ijin dan bantuannya selama penelitian.
15. Bapak Sarjono yang telah membantu penelitian di lapangan.
16. Seluruh kelompok tani, kelompok sadar wisata dan badan pengelola desa wisata Kaligono atas informasi dan bantuan dalam proses penyediaan dan pengambilan data terkait penelitian
17. Berbagai pihak yang tidak mungkin disebutkan satu-persatu yang telah membantu menyelesaikan penulisan tesis ini.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan, sehingga penulis mengharapkan kritik, saran dan masukan untuk menyempurnakan dan melengkapi tesis ini. Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat untuk memperkaya
khasanah ilmu pengetahuan,
Surakarta, Agustus 2018
commit to user viii ABSTRAK
Riani Dwi Utari. A131608014. Bioremediasi Pada Tanah Terkontaminasi
Logam Kromium (Cr) Menggunakan Agrobacterium sp. I26. Tesis. Magister Ilmu
Lingkungan. Universitas Sebelas Maret Surakarta. Agustus 2018. Dibimbing oleh MMA. RETNO ROSARIASTUTI dan MOHAMMAD MASYKURI.
Desa Waru, Kecamatan Kebakkramat, Kabupaten Karanganyar adalah salah satu desa yang memiliki lahan pertanian yang letaknya berdekatan dengan industri (dominan tekstil). Limbah cair industri tekstil (mengandung logam Cr) yang dibuang ke lingkungan dapat mencemari lahan pertanian karena digunakan sebagai sumber air irigasi. Selain itu, pencemaran lahan pertanian oleh logam berat juga disebabkan oleh penggunaan pupuk kimia. Nilai ambang batas (NAB) Cr di tanah menurut PP 101 tahun 2014 adalah 2,5 ppm. Hasil laboratorium kandungan Cr pada tanah awal menunjukkan kadar yang telah melampaui ambang batas yaitu 6,11 ppm. Dibutuhkan penanganan akan masalah in. Salah satunya dengan metode bioremediasi menggunakan mekanisme fitostabilisasi. Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mengetahui kadar logam berat Cr sebelum dan sesudah bioremediasi, 2) mengetahui pertumbuhan tanaman padi selama bioremediasi, 3) mempelajari serapan logam berat Cr pada jaringan tanaman dan bulir setelah bioremediasi, 4) mengkaji peran masyarakat dan stakeholder terhadap penerapan sistem pertanian sehat ramah lingkungan di lahan pertanian terkontaminasi logam berat Cr.
Penelitian menggunakan Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) dengan jenis percobaan faktorial desain. Data dianalisis secara statistik menggunakan ANOVA uji F 95 % dan uji lanjut DMRT 95 % (Duncan Multiple Range Test). Data sosial dianalisis dengan statistik inferensial. Hasil penelitian ini antara lain: 1) kadar logam Cr di tanah menurun setelah dilakukan bioremediasi, 2) rata-rata tinggi
tanaman pada perlakuan Agrobacterium sp. I26 adalah 62,71 cm (lebih tinggi dari
perlakuan pupuk kandang dan kontrol, yaitu 56,96 cm dan 61,83 cm); rata-rata
jumlah anakan pada perlakuan Agrobacterium sp. I26 adalah 10,1 (lebih tinggi
dibanding perlakuan pupuk kandang dan kontrol yaitu 6,73 dan 9,68); rata-rata berat kering akar pada perlakuan pupuk kandang lebih besar (9,81 g) dibandingkan
perlakuan tanpa khelator dan khelator Agrobacterium sp. I26 (6,26 g dan 7,04 g);
rata-rata berat kering tajuk pada perlakuan pupuk kandang lebih besar (23,04 g)
dibandingkan perlakuan tanpa khelator dan khelator Agrobacterium sp. I26 (10,11 g
dan 11,54 g); rata-rata berat kering bulir pada perlakuan Agrobacterium sp. I26 lebih
tinggi (2,685 g) dibandingkan perlakuan tanpa khelator dan dengan khelator pupuk
kandang (1,475 g dan 2,085 g), 3) khelator Agrobacterium sp. I26 lebih baik
dibandingkan pupuk kandang dalam menambat logam Cr agar tidak masuk ke bulir.
Perlakuan tanpa pupuk kimia-khelator Agrobacterium sp. I26 (P0B1) dapat
meningkatkan serapan kromium pada akar sebanyak 95,38 %, serapan pada tajuk meningkat 10 % dan serapan pada bulir turun sampai 92,38 % dibandingkan dengan kontrol, 4) Masyarakat mendukung penerapan sistem pertanian sehat ramah lingkungan.
Kata Kunci: Agrobacterium sp. I26, bioremediasi, Cr, pertanian sehat ramah
commit to user ix ABSTRACT
Riani Dwi Utari. A131608014. Bioremediation on Soil Contaminated by Chromium
Metal (Cr) Using Agrobacterium sp. I26. Thesis. Master of Environmental Science.
Sebelas Maret University, Surakarta. August 2018. Supervised by MMA. RETNO ROSARIASTUTI and MOHAMMAD MASYKURI.
Waru Village, Kebakkramat District, Karanganyar Regency is one of the villages which has agricultural land which located near to the industry (dominantly textile industry). Liquid waste of textile industry (containing Cr metal) that was discharged into the environment can contaminate agricultural land because it is used as a source of irrigation water. In the other hand, the pollution of agricultural land by heavy metals also caused by the use of chemical fertilizers. The threshold value of Cr content on the ground according to PP 101 of 2014 is 2.5 ppm. Laboratory results for Cr content on initial soil showed that Cr content had exceeded the threshold value that was 6.11 ppm. Handling of this pollution problem is needed. One of them is a bioremediation method using phytostabilization mechanism. The aims of this study was to: 1) know the content of heavy metals Cr before and after bioremediation, 2) know the growth of rice plants during the bioremediation process, 3) study the uptake of heavy metals Cr on plant and grain tissue after bioremediation, 4) assess the role of communities and stakeholders against the application of environment friendly and healthy agriculture system on agricultural land contaminated by heavy metal Cr.
The study used a Completely Randomized Block Design (CRBD) through the experiment type factorial design. The data were analyzed statistically by ANOVA F test 95 % and followed by DMRT 95 % (Duncan Multiple Range Test). The social data was analyzed through inferential statistics. The results of this research were: 1) Cr content on soil decreased after bioremediation, 2) the average height of the plant in
the treatment Agrobacterium sp. I26 was 62.71 cm (higher than treatment using
manure and control, i.e. 56.96 cm and 61.83 cm); the average number of clumps in
the treatment using Agrobacterium sp. I26 was 10.1 (higher than treatment using
manure and control i.e. 6.73 and 9.68); the average dry weight of the roots in the treatment using manure was higher (9.81 g) than the plot without chelator and using
Agrobacterium sp. I26 (6.26 g and 7.04 g); the average dry weight of the shoots in the
treatment using manure was higher (23.04 g) than the treatment without chelator and
using Agrobacterium sp. I26, (10.11 g and 11.54 g); the average dry weight of grain in
the treatment using Agrobacterium sp. I26 was higher (2.685 g) than the treatment
without chelator and using manure (1.475 g and 2.085 g), 3) chelator Agrobacterium
sp. I26 was better than manure in Cr's metal blocking so it did not get into the grain.
Treatment without chemical fertilizers-chelator Agrobacterium sp. I26 (P0B1) could
increase the uptake of chromium at the root up to 95.38%, increase the uptake in crown up to 10% and decrease the uptake on grain up to 92.38% compared to control, 4) The community supports the implementation of environment friendly and healthy agriculture system.
Keywords: Agrobacterium sp. I26, bioremediation, Cr, environment friendly and
commit to user xi DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI TESIS ... iii
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TESIS DAN PUBLIKASI ... iv
BIODATA ... v KATA PENGANTAR ... vi ABSTRAK ... viii ABSTRACT ... ix MOTTO ... x DAFTAR ISI ... xi DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan Masalah ... 5
C. Tujuan Penelitian ... 5
D. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II. LANDASAN TEORI ... 7
A. Tinjauan Pustaka ... 7
1. Pencemaran Logam Berat ... 7
2. Pencemaran Lahan Pertanian oleh Logam Berat Kromium (Cr) ... 8
3. Pupuk Kimia sebagai Carrier Logam Berat ... 10
4. Bioremediasi ... 11
5. Bakteri Agrobacterium sp. I26 sebagai Khelator ... 14
6. Pupuk Kandang ... 15
7. Tanaman Padi (Oriza sativa L.) ... 16
commit to user xii
9. Asas Lingkungan ... 19
B. Penelitian yang Relevan ... 21
C. Kerangka Berpikir ... 24
D. Hipotesis ... 25
BAB III. METODE PENELITIAN... 26
A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 26
1. Tempat Penelitian ... 26
2. Waktu Penelitian ... 26
B. Metode Penelitian ... 27
1. Rancangan Penelitian ... 27
2. Alat dan Bahan ... 30
C. Populasi dan Sampel ... 31
1. Populasi ... 31
2. Sampel ... 31
3. Teknik Pengambilan Sampel ... 32
4. Variabel Penelitian ... 32
D. Pelaksanaan Penelitian ... 33
1. Tahap Analisis Awal ... 33
2. Persiapan Lahan Sawah ... 38
3. Persiapan Bibit Padi ... 38
4. Pemeliharaan dan Pengamatan Lapang ... 38
5. Pemanenan Tanaman Padi ... 39
6. Analisis Berat Kering Brangkasan ... 39
7. Analisis sampel tanah akhir, sampel tanaman di labolatorium dan aspek sosial masyarakat ... 39
E. Teknik Analisis Data... 41
1. Data Kadar, Serapan dan Pertumbuhan Tanaman ... 41
a. ANOVA uji F 95 % ... 41
b. DMRT 95 % ... 41
2. Data Sosial Masyarakat ... 41
commit to user xiii
b. Uji reliabilitas ... 43
c. Uji statistik inferensial ... 43
BAB IV. PEMBAHASAN ... 45
A. Deskripsi Umum Lokasi Penelitian ... 45
B. Analisis Karakteristik Kimia dan Biologi ... 45
1. Derajat Keasaman Tanah (pH) ... 46
2. Kapasitas Tukar Kation (KTK) ... 48
3. Bahan Organik (BO) ... 50
4. Total Koloni Mikroba ... 52
5. Kandungan Logam Cr di Air Irigasi ... 53
C. Kadar Logam Cr Tanah Sebelum dan Sesudah Bioremediasi ... 54
D. Pertumbuhan Tanaman Padi Setelah Penerapan Bioremediasi di Tanah Terkontaminasi Logam Cr dengan Bantuan Khelator (Agrobacterium sp. I26 dan Pupuk Kandang) ... 57
1. Tinggi Tanaman ... 57
2. Jumlah Anakan ... 59
3. Berat Kering Brangkasan Tanaman ... 61
a. Berat Kering Akar ... 61
b. Berat Kering Tajuk ... 62
c. Berat Kering Bulir ... 63
E. Kadar dan Serapan Cr Pada Jaringan Tanaman Setelah Bioremediasi ... 64
1. Kadar Logam Cr di Tanaman ... 64
a. Kadar Logam Cr di Akar ... 64
b. Kadar Logam Cr di Tajuk ... 66
c. Kadar Logam Cr di Bulir ... 67
2. Serapan Logam Cr di Tanaman ... 68
a. Serapan Logam Cr di Akar ... 68
b. Serapan Logam Cr di Tajuk ... 69
c. Serapan Logam Cr di Bulir ... 70
3. Environmental Value Added (EVA) Bioremediasi Tanah Sawah Terkontaminasi Cr ... 71
commit to user xiv
F. Peran Masyarakat dan Stakeholder terhadap Penerapan Sistem Pertanian
Sehat Ramah Lingkungan ... 73
1. Kebiasaan petani dalam melakukan kegiatan pertanian ... 73
a. Masa tanam ... 73
b. Pupuk yang digunakan petani ... 73
c. Sumber air irigasi ... 74
2. Pengetahuan masyarakat ... 74
3. Sikap masyarakat terhadap penerapan sistem pertanian sehat ramah lingkungan ... 79
4. Rekomendasi bagi Pemerintah Kabupaten Karanganyar ... 83
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 88
A. Kesimpulan ... 88
B. Saran ... 88
