commit to user i
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
commit to user ii
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
commit to user iii
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
commit to user iv DAFTAR ISI
halaman HALAMAN JUDUL ...
HALAMAN PENGESAHAN ... KATA PENGANTAR ...
1. Anabaena azollae sebagai mikrosimbion Azolla ...
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Azolla dan
penambatan N2 ...
3. Pengaruh logam berat Cr terhadap pertumbuhan Azolla dan Anabaena
azollae
4. Hubungan jenis tanah terhadap pertumbuhan Azolla dan Anabaena
commit to user
E. Analisis Laboratorium ...
F. Variabel Pengamatan ...
G. Analisa Data ...
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...
A. Beberapa sifat tanah dan jaringan Azolla microphylla awal ...
B. Penentuan konsentrasi lethal logam berat Kromium (Cr) terhadap Azolla
microphylla ...
C. Pengaruh perlakuan terhadap biomassa Azolla pada percobaan kedua
1. Pengaruh jenis tanah terhadap biomassa Azolla ………
2. Pengaruh tinggi genangan air terhadap biomassa Azolla ......
3. Pengaruh konsentrasi Cr terhadap biomassa Azolla ………
D. Populasi mikrosimbion Anabaena azollae ………..
1. Pengaruh jenis tanah terhadap populasi mikrosimbion Anabaena
azollae ………..
2. Pengaruh tinggi genangan air terhadap mikrosimbion Anabaena
azollae ………..
3. Pengaruh konsentrasi logam berat Kromium (Cr) terhadap
mikrosimbion Anabaena azollae ...
E. Pengaruh kombinasi perlakuan terhadap pengamatan Anabaena
azollae………….. ...
F. Hubungan antar variabel pengamatan ………
V. KESIMPULAN DAN SARAN ………
commit to user vi
DAFTAR TABEL
halaman Tabel 3.1
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Media biakan Azolla bebas N (Yoshida) ... Karakteristik awal tanah dan jaringan Azolla
microphylla ...
Pengaruh konsentrasi Cr dalam medium pertumbuhan yoshida terhadap Azolla microphylla ... Korelasi antar variable pengamatan ...
15
21
commit to user vii
DAFTAR GAMBAR
halaman Gambar 4.1
Gambar 4.2
Pengaruh Konsentrasi Cr dalam Medium Yoshida terhadap
Jumlah Penggandaan Azolla………..
Pengaruh berbagai jenis tanah terhadap biomassa Azolla ……
25 26
Gambar 4.3 Pengaruh tinggi genangan air pada berbagai jenis tanah
terhadap biomassa Azolla………. 27
Gambar 4.4 Pengaruh konsentrasi Cr pada berbagai jenis terhadap
biomassa Azolla………. 28
Gambar 4.5 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……… 32
Gambar 4.8 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 Gambar 4.18
N total Azolla pada berbagai konsentrasi Cr ………...
Pengaruh kombinasi perlakuan terhadap jumlah total sel
Anabaena azollae ……….
37
commit to user viii
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
commit to user ix 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.
commit to user x
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
commit to user 1
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
commit to user
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
commit to user
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
commit to user 4
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)
commit to user
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
commit to user
ditransportasikan ke inangnya yaitu Azolla, dan oleh Azolla lalu dirubah menjadi asam amino.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Azolla dan
penambatan N2
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
commit to user
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
commit to user 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
commit to user
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
commit to user
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
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,
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,
commit to user
B. Kerangka Berpikir
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.
Toksik pada Azolla
Populasi Anabaena azollae menurun Toksik pada Anabaena
azollae
Produksi Biomassa Azolla menurun
Fiksasi N2 turun
commit to user 14
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
commit to user
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
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
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.
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
commit to user f. Permeabilitas tanah
Koefisien permeabilitas tanah dihitung dengan rumus permeabilitas tanah berdasarkan Rumus Empiris Darcy, yaitu :
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.
k = t
q
x h L
x A 1
commit to user
Contoh cara menghitung jumlah sel Anabaena azollae
Jumlah sel /10 daun
=ǰauavǰauaʒl捩ma 1mu a ua 1ġ m1捩a u 捩1u1ǰ ×z, ġġ
Ņ ml捩1 ua 1ġ m1捩a u 捩1u1ǰ
= z, ġ捩
. z 捩捩 ×4. .− 4. . . ( . . ) 4
= zz捩捩
. z 捩捩 ×4. .− 4. . . ( . . ) 4
Jumlah sel/ daun
= zz捩捩
. z 捩捩 . z×4. .− 4. . . ( . . ) 4
= 4.104×4 4. .
F. 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
commit to user 21
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. 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 Analisis Satuan Nilai Harkat
Tanah
microphylla Kadar Cr ppm 0,077
Keterangan :
commit to user
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.
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
commit to user
Tabel 4.2 Pengaruh konsentrasi Cr dalam medium pertumbuhan yoshida terhadap biomassa segar, biomassa kering dan jumlah penggandaan Azolla microphylla
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).
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).
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
an terhadap biomassa Azolla pada percobaan
is tanah terhadap biomassa Azolla
nelitian ini, pengaruh tanah terhadap biomassa seg g Azolla disajikan pada gambar sebagai berikut :
ngaruh berbagai macam tanah terhadap biomassa angka yang diikuti huruf sama pada variabel menunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mo dengan aras kepercayaan 95 %.
rkan analisis dengan menggunakan uji Krus wa jenis tanah tidak berpengaruh (P= 0.318 r dan biomassa kering Azolla. Biomassa Azolla g menunjukkan lebih tinggi pada tanah Entisol l bobot segarnya seberat 1,044 g/pot dan bobo
g/pot, sedangkan pada tanah Entisol bobot segar n bobot keringnya seberat 0,177 g/pot. Besarny nah Entisol dikarenakan kandungan bahan orga esar dibandingkan Vertisols. Pertumbuhan Az
leh faktor – faktor iklim dari lingkungan rsedian air, sinar matahari, temperatur, kelemba
commit to user paling tinggi pad logam Cr oleh A
, kegaraman dan pH media tumbuh (Khan, 1988
ggi genangan air terhadap biomassa Azolla
uhan Azolla sangat tergantung dengan air. Berd lis tinggi genangan berpengaruh sangat nyat
ar Azolla (P = 0,000). Produksi biomassa se
pada genangan 0 cm lebih rendah jika dibandin cm dan 7 cm. Hal ini dikarenakan pada kondisi nah menyebabkan pembelahan Azolla (frak ingga kemampuan Azolla memperbanyak diri aka iomassa kering Azolla, jika dilihat dari bobot
pada penggenangan air 0 cm. Hal ini disebabk Azolla pada penggenangan 0 cm merupakan se
sehingga Azolla tidak terlalu keracunan logam Cr
ngaruh tinggi genangan air terhadap biomassa Az angka yang diikuti huruf sama pada variabel menunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mo dengan aras kepercayaan 95 %.
Berat segar Berat kering
commit to user
3. Pengaruh konse
Adanya k menyebabkan ak tersebut dan akhir tanaman Azolla.
sentrasi Cr terhadap biomassa Azolla
konsentrasi logam Cr yang terlalu tinggi akar tidak mampu menahan kation yang ber khirnya logam Cr akan merusak metabolisme pa . Menurut de Willegen dan Van Noordwijk ), produksi tanaman akan meningkat hingga ba penambahan suplai hara atau air. Akan tetapi, ap u air terus ditingkatkan hingga melebihi kebutuha i tanaman akan menurun.
ngaruh konsentrasi Cr terhadap biomassa Azolla angka yang diikuti huruf sama pada variabel menunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mo dengan aras kepercayaan 95 %.
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
commit to user pada tanah Vertiso tanah Vertisols leb Azolla dan jumlah
Gupta (1996) me
ngaruh jenis tanah terhadap jumlah sel vegetatif terosis Anabaena azollae
ngka yang diikuti huruf sama pada variabel enunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mo engan aras kepercayaan 95 %.
an uji Kruskal-Wallis, diketahui bahwa j ngat nyata (P=0,000) terhadap jumlah sel vegeta aena azollae. Jumlah total sel Anabaena azollae
rtisol dibandingkan Entisols karena ketersediaa ls lebih tinggi dibandingkan tanah Entisol. Nilai rer ol sebesar 60,318 µg/pot dan tanah Entisol 90, mempunyai kadar lempung yang tinggi, lempung fill), sehingga pergerakan Cr dapat dihambat ata
tanah Vertisol juga mempunyai kompleks jerap Cr banyak yang terjerap. Semakin banyak Cr y Azolla tidak dapat menyerap Cr tersebu
commit to user adalah tanah Enti
nilainya lebih bes sifat elektrokimia la penelitian tanah aw ini mengakibatkan
ntisol yang mempunyai kandungan bahan or esar daripada tanah Vertisol, tetapi kandungan l a Cr yang terjerap juga sedikit.
pan Cr pada berbagai jenis tanah.
gka yang diikuti huruf sama menunjukkan be yata pada uji Mood Median dengan aras kepercay berpengaruh pada sorpsi, karena pH akan me ia larutan dan muatan partikel atau koloid tanah awal pH tanah Vertisol lebih tinggi daripada tan
an kation Cr pada tanah Vertisol lebih banyak y ah sehingga Vertisol hanya mampu menyediaka
gga tidak banyak terserap oleh Azolla y eracunan. Pada pH tinggi, permukaan sel aka tan negatif, sehingga kekuatan untuk mengikat kin kecil dan mengurangi kemampuan
commit to user
Pengaruh tinggi g heterosis Anabaen
gi genangan air terhadap mikrosimbion Anaba
Air merupakan salah satu faktor yang p
Azolla dan Anabaena azollae. Penggenan
ketersediaan P. Unsur P sangat penting bagi enambatan N2, karena P dapat menumbuhkan se
i genangan air terhadap jumlah sel vegetatif dan ena azollae disajikan pada Gambar 4.7:
ngaruh tinggi genangan air terhadap jumlah sel v lah sel heterosis Anabaena azollae
ngka yang diikuti huruf sama pada variabel enunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mo engan aras kepercayaan 95 %.
kan uji Kruskal-Wallis, diketahui bahwa tinggi g uh terhadap jumlah sel vegetatif dan sel heterosi arkan Gambar 4.7 tinggi genangan air 0 cm (aka emberikan total sel Anabaena azollae baik s terosis yang lebih banyak dibandingkan perlakuan cm dan 7 cm. Menurut Ashton (1974), pertumbu
commit to user
menuhi seluruh luasan lahan bila genangan air tersebut, penambatan N2 pada sel heterosis
sebab itu, jumlah sel heterosis pada tinggi gen lebih rendah jika dibandingkan dengan jumlah s
angan 0 cm.
engaruh rerata suhu dan serapan Cr pada berb ngan air.
n serapan Cr yang rendah pada penggenan tumbuhan Azolla sehingga populasi Anabaena a ut Lumpkin et al. (1980), enzim nitrogenase b nambatan N2 tersusun oleh komponen utama pro
yang tinggi ini akan menyebabkan enzim aturasi dan terjadi penurunan aktivitasnya dalam itu, peningkatan suhu juga menunjukkan penuru zollae. Serapan Cr yang lebih rendah pada tinggi
an genangan air 2 dan 7 cm meningkatka llae karena pada genangan 0 cm di dalam ta
ra kation Cr dengan kation lain lebih besar daripa olla menyerap Cr lebih sedikit bila akarnya masu
commit to user siklus hidup tana kandungan N to dibandingkan deng karena pada tingg yang menghujam
egetatif dalam filament Anabaena azollae terd dha, 1980).
garuh tinggi genangan air terhadap kadar N total (N) merupakan hara makro utama yang sangat r ini disebut unsur makro primer karena paling pe anaman. Berdasarkan Gambar 4.8 dapat diketa
total Azolla pada genangan 0 cm paling engan tinggi genangan air 2 cm dan 7 cm. Hal ini
ggi genangan air 0 cm, Azolla cenderung memb m ke dalam tanah dan akan lebih tahan terhada ingga laju penambatan N2 dapat berlangsung
ishta (1984) sel heterosis merupakan tempat berl as N2 sehingga jumlah sel heterosis dalam
kemampuan Anabaena azolla untuk menamba k sel heterosis maka semakin besar penambatan N
sentrasi logam berat Kromium terhadap mik
commit to user Menurut M
tanah, kontamina Sebagian dari kon pada kondisi lingk sifat dari kontam mekanisme proses Bahkan tanpa kon konsentrasi dari k penambahan kons ontaminan akan mengalami dinamika reaksi yang
gkungan seperti pH, potensial redoks, dan tempe taminan yang kontak dengan tanah akan me ses yang terjadi antara kontaminan dengan par kontak langsung dengan tanah suatu reaksi atau i kontaminan dapat saja terjadi. Hasil percobaa nsentrasi Cr disajikan pada gambar sebagai berik
engaruh konsentrasi Cr pada berbagai jenis tan h sel vegetati dan heterosis Anabaena azollae
ngka yang diikuti huruf sama pada variabel enunjukkan berbeda tidak nyata pada uji Mo engan aras kepercayaan 95 %.
commit to user ini karena Azolla difusi ke jaringan mulai mati (Tabe
arna kecoklatan dan menggering daunnya na egetatif dan heterosis pada daun Azolla.
engaruh konsentrasi Cr terhadap serapan Cr Azolla ngka-angka yang diikuti huruf yang sama m erbeda tidak nyata pada uji Mood Median 95%. Cr oleh Azolla berdasarkan Gambar 4.14 m Cr mencapai nilai maksimum pada konsentrasi lla masih dalam kondisi segar sehingga dapat
an akar dengan optimal. Pada konsentrasi 20 bel 4.2) hal ini karena hiperakumulasi ion lo ingga sel yang mengalami hiperakumulasi sentrasi Cr dalam Azolla menyebabkan proses m
commit to user
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
0,096
0,085
0,073
0,068
0,062
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
0 5 10 15 20
N
to
tal
(
%
)
commit to user
Pengaruh kombinasi perlakuan yaitu jenis tanah, tinggi genangan air dan konsentrasi Cr memberikan jumlah sel Anabaena azollae yang berbeda-beda, seperti disajikan pada Gambar 4.13.
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
0
Kons Cr,ppm Kons Cr, ppm
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 BB BK N Tot SUHU pH Cr-jrg BB 0,632
0,000
BK 0,480 0,681 0,000 0,000
N Tot 0,151 0,123 0,213 0,156 0,248 0,044
SUHU -0,021 -0,104 -0,192 -0,005 0,843 0,331 0,070 0,962
pH -0,288 -0,424 -0,264 -0,087 -0,043 0,006 0,000 0,012 0,415 0,686
Cr-jrg -0,325 -0,273 -0,214 -0,027 -0,082 -0,053 0,002 0,009 0,043 0,800 0,441 0,619
Cr-Tsd -0,317 -0,436 -0,355 -0,100 -0,214 0,448 -0,066 0,002 0,000 0,001 0,349 0,043 0,000 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
commit to user 40
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. 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
