Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan Rumput Laut pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem Sequential Integrated Multitrophic Culture Berbasis Teknologi Bioflok
PEMANFAATAN LIMBAH NITROGEN OLEH IKAN NILA,
KERANG HIJAU DAN RUMPUT LAUT PADA BUDIDAYA
UDANG VANAME DENGAN SISTEM SEQUENTIAL
INTEGRATED MULTITROPHIC CULTURE BERBASIS
TEKNOLOGI BIOFLOK
ENDANG SAEFUDIN
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul ―Pemanfaatan Limbah
Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan Rumput Laut pada Budidaya Udang
Vaname dengan Sistem Sequential Integrated Multitrophic Culture Berbasis
Teknologi Bioflok‖ adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2014
Endang Saefudin
NIM C14100089
4
ABSTRAK
ENDANG SAEFUDIN. Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang
Hijau dan Rumput Laut pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem Sequential
Integrated Multitrophic Culture Berbasis Teknologi Bioflok. Dibimbing oleh
MUHAMMAD AGUS SUPRAYUDI dan JULIE EKASARI
Budidaya udang vaname secara intensif mampu meningkatkan produksi
udang namun di sisi lain membawa pencemaran lingkungan yang salah satunya
disebabkan oleh limbah nitrogen. Nitrogen pakan yang dikonversi oleh udang
vaname untuk menjadi biomassa berkisar 18% dan sisanya terbuang ke perairan.
Akumulasi limbah nitrogen dalam perairan dapat bersifat toksik untuk udang.
Teknologi bioflok dan penambahan organisme sekunder dalam sistem terintegrasi
dapat mereduksi limbah N. Tujuan penelitian ini untuk mengukur kontribusi ikan
nila Oreochromis sp., kerang hijau Perna viridis L. dan rumput laut Glacilaria sp.
sebagai biota sekunder dalam memanfaatkan limbah nitrogen pada budidaya
udang vaname Litopenaeus vannamei dengan sistem sequential integrated
multitrophic culture (SIMT) berbasis teknologi bioflok. Penelitian terdiri atas dua
perlakuan yaitu sistem monokultur sebagai kontrol dan sistem SIMT. Ikan nila
dan kerang hijau berkontribusi mengurangi total padatan terlarut pada sistem
pemeliharaan yaitu sebesar 36,11% dan dapat meningkatkan produktivitas sistem
pemeliharaan, efisiensi pakan total serta nilai retensi nitrogen secara berturutturut yaitu sebesar 36,63%, 43,87%, 64,28%. Rumput laut tidak berkontribusi
dalam peningkatan produktivitas, efisiensi pakan total dan nilai retensi nitrogen.
Kata kunci: bioflok, limbah nitrogen, SIMT, udang vaname.
ABSTRACT
ENDANG SAEFUDIN. Utilization of Nitrogen Waste by Tilapia, Green Mussel
and Seaweed in biofloc-based shrimp Sequential Integrated Multitrophic Culture.
Under guidance of MUHAMMAD AGUS SUPRAYUDI and JULIE EKASARI.
Intensive white shrimp farm could increase production, but at the same time
could bring about pollution to the surrounding environment one of them due to
nitrogen waste. Feed nitrogen retained by shrimp is only about 18% and the
remainder is excreted into the water. The accumulation of nitrogenous waste in
aquatic environment may be toxic to shrimp. Biofloc technology and addition of
secondary species in an integrated culture could reduce nitrogenous waste. The
study aimed to evaluate the addition of tilapia Oreochromis sp., green mussel
Perna viridis L. and seaweed Glacilaria sp. as secondary organisms in utilizing
nitrogen waste in biofloc-based sequential integrated multitrophic (SIMT) culture
of white shrimp Litopenaeus vannamei. There were two treatments applied,
monoculture as a control and SIMT-culture. Tilapia and green mussel contributed
decreasing of total suspended solids was 36.11% and increasing productivity of
the shrimp culture system, total feed eficiency and nitrogen recovery were
36.63%, 43.87% and 64.28% % respectively. Seaweed did not contribute
increasing productivity, total feed efficiency and nitrogen recovery.
Keywords: biofloc, nitrogen waste, SIMT, white shrimp
6
PEMANFAATAN LIMBAH NITROGEN OLEH IKAN NILA,
KERANG HIJAU DAN RUMPUT LAUT PADA BUDIDAYA
UDANG VANAME DENGAN SISTEM SEQUENTIAL
INTEGRATED MULTITROPHIC CULTURE BERBASIS
TEKNOLOGI BIOFLOK
ENDANG SAEFUDIN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Budidaya Perairan
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
8
Judul Skripsi : Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan
Rumput Laut pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem
Sequential Integrated Multitrophic Culture Berbasis Teknologi
Bioflok
Nama
: Endang Saefudin
NIM
: C14100089
Disetujui oleh
Dr Ir M. Agus Suprayudi M Si
Pembimbing I
Julie Ekasari M Sc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Sukenda M Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
10
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul
―Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan Rumput Laut
pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem Sequential Integrated Multitrophic
Culture (SIMT) Berbasis Teknologi Bioflok‖ ini dapat diselesaikan. Skripsi
disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di
Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama
kepada:
1. Ayahanda Suharno, Ibunda Mastiah, serta kakak-adik tercinta Nurhayati,
Jamaludin, Mulyana, Siti Rohmah dan Fahmi Fadlurohman atas do’a,
kasih sayang dan dukungannya
2. Bapak Dr Ir Muhammad Agus Suprayudi M Si selaku pembimbing I dan
Ibu Julie Ekasari M Si selaku pembimbing II yang telah banyak memberi
bimbingan dan arahan dalam penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Prof Dr Ir Muhammad Zairin Junior M Sc selaku dosen penguji dan
Ibu Dr Mia Setiawati M Si selaku ketua program studi yang telah
memberikan banyak saran dan arahan dalam perbaikan skripsi ini.
4. Bapak Mardi di Laboratorium Kelautan IPB Ancol, Bapak Wasjan dan
Mba Retno di Laboratorium Nutrisi Ikan dan Kang Abe di Laboratorium
Lingkungan atas bantuannya selama pelaksanaan penelitian.
5. Nutrikids serta rekan-rekan BDP 47 khususnya untuk Ike Dewi, Dio,
Bagus, Azza, Bayu, Vikit, Mas Sarmin dan Mba Azizah yang telah
memberikan banyak bantuan dan kerja sama.
6. Semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan skripsi ini.
Semoga skripsi ini bermanfaat khususnya bagi penulis serta bagi semua
pihak yang membutuhkan.
Bogor, Juli 2014
Endang Saefudin
12
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .............................................................................................. vi
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... vi
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ........................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ....................................................................................... 2
METODE ............................................................................................................ 2
Desain Penelitian ....................................................................................... 2
Biota Uji ..................................................................................................... 3
Pemeliharaan Biota Uji .............................................................................. 3
Parameter Uji ............................................................................................. 4
Analisis Kimia ........................................................................................... 6
Analisis Data .............................................................................................. 6
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 6
Hasil ........................................................................................................... 6
Pembahasan ............................................................................................... 8
KESIMPULAN .................................................................................................. 10
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 10
LAMPIRAN ....................................................................................................... 13
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................ 16
14
DAFTAR TABEL
1 Analisis proksimat pakan udang yang digunakan selama penelitian ................... 4
2 Kualitas air dalam sistem pemeliharaan udang vaname selama 49 hari ............... 4
3 Total padatan tersuspensi (TSS) pada wadah udang vaname, ikan nila dan
rumput laut serta kerang yang dipelihara dengan sistem monokultur dan sistem
SIMT berbasis teknologi bioflok selama 49 hari pemeliharaan .......................... 6
4 Koefisien teknis budidaya udang vaname sistem monokultur dan SIMT berbasis
teknologi bioflok ................................................................................................. 7
5 Retensi nitrogen dalam budidaya udang vaname sistem monokultur dan sistem
SIMT berbasis teknologi bioflok ......................................................................... 7
DAFTAR LAMPIRAN
1 Perhitungan molase ............................................................................................. 13
2 Analisis sidik ragam hasil uji TSS ....................................................................... 13
3 Analisis sidik ragam hasil uji kelangsungan hidup dan kinerja pertumbuhan
udang .................................................................................................................. 14
4 Analisis sidik ragam hasil uji produktivitas ........................................................ 14
5 Analisis sidik ragam hasil uji efisiensi pakan total ............................................. 15
6 Analisis sidik ragam hasil uji total retensi N ....................................................... 15
7 Analisis sidik ragam hasil uji retensi N udang .................................................... 15
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kementerian Kelautan dan Perikanan (KKP) Republik Indonesia
menggunakan pendekatan intensifikasi untuk meningkatkan produksi udang
nasional dengan target produksi sebanyak 699.000 ton pada tahun 2014 dan
produktivitas antara 4-20 ton per hektar per musim tanam (KKP 2010).
Intensifikasi menerapkan sistem budidaya dengan padat penebaran tinggi per unit
area atau volume air dan pemberian pakan buatan (Ronnback 2001). Penerapan
budidaya secara intensif dapat meningkatkan produksi namun di sisi lain juga
membawa dampak lain diantaranya pencemaran lingkungan oleh limbah budidaya
seperti nutrien pakan yang larut dalam air, amoniak, fosfor, karbon organik
terlarut dan bahan-bahan organik (Piedrahita 2003). Sumber utama limbah
budidaya berasal dari sisa metabolisme, feses dan pakan yang tidak termakan
(Piedrahita 2003).
Pakan yang digunakan untuk budidaya udang umumnya memiliki protein
tinggi yaitu lebih dari 30% (Tacon 2002). Sebagian protein dalam pakan yang
masuk ke sistem budidaya akan dicerna oleh udang dan yang tidak dicerna akan
dibuang bersama feses (Ebeling et al. 2006). Protein yang dicerna akan
dimanfaatkan untuk sintesis protein baru (pertumbuhan) atau sebagai sumber
energi. Hasil katabolisme protein dalam bentuk amonia akan dibuang melalui
insang dan urine (Ebeling et al. 2006). Dari total input nitrogen yang dikonsumsi
dalam bentuk protein pakan, hanya sekitar 18% dikonversi menjadi biomassa
udang sedangkan sisanya akan diekskresikan ke wadah budidaya dalam bentuk
amonia (Funge-Smith dan Briggs 1998). Sementara itu nitrogen dalam feses dan
pakan yang tidak termakan akan didemineralisasi oleh bakteri menjadi amonia
yang terlarut dalam air (Boyd 1995). Amonia yang terlarut dalam air terdapat
dalam dua bentuk yaitu amonia tidak terionisasi (NH3) dan amonium atau amonia
terionisasi (NH4+), rasio kedua bentuk amonia ini di dalam air dipengaruhi oleh
pH dan suhu (Hargreaves dan Tucker 2004). Amonia terutama amonia yang tidak
terionisasi bersifat toksik bagi organisme akuatik (Hargreaves dan Tucker 2004).
Beberapa hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penerapan
teknologi bioflok dapat mengontrol konsentrasi amonia dalam sistem akukultur
dan menyediakan pakan tambahan untuk organisme akuakultur dengan adanya
biomassa bakteri yang membentuk flok (De Schryver et al. 2008; Crab et al.
2007). Teknologi ini menerapkan konsep perbandingan karbon/nitrogen (C/N)
untuk memfasilitasi bakteri heterotrof yang mengkonversi limbah nitrogen
anorganik menjadi biomassa bakeri (Avnimelech 1999). Adanya konversi limbah
nitrogen oleh bakteri heterotrof selanjutnya dapat mengurangi akumulasi nitrogen,
sementara biomassa bakteri yang terbentuk dapat mejadi sumber makanan bagi
organisme yang dibudidayakan sehingga efisiensi pemanfaatan nitrogen
diharapkan menjadi lebih tinggi (Avnimelech 1999).
Teknologi bioflok menjadi salah satu alternatif teknologi untuk kegiatan
akuakultur yang ramah lingkungan dan berkelanjutan terutama dalam akuakultur
dengan sistem intensif. Namun demikian salah satu permasalahan di aplikasi
teknologi bioflok adalah peningkatan biomasa bakteri seiring dengan peningkatan
muatan bahan organik dari pakan. Laju peningkatan biomassa bakteri ini jauh
2
lebih cepat daripada laju konsumsi bioflok oleh udang. Sementara itu akumulasi
biomassa bakteri harus dihindari karena dapat meningkatkan konsumsi oksigen,
menimbulkan zona anaerobik (jika pengadukan tidak sempurna) serta
menghasilkan CO2 yang dapat menyebabkan kualitas air menjadi tidak stabil,
menyebabkan gangguan pada insang, mengurangi peran alga dan berpotensi
menumbuhkan organisme yang berbahaya (De Schryver et al. 2008; Ekasari 2009;
Ray et al. 2010). Salah satu upaya yang biasa dilakukan adalah dengan
pembuangan endapan biomassa secara teratur. Tetapi teknik ini pada dasarnya
sama dengan membuang nutrien yang sebenarnya ingin ditingkatkan
pemanfaatannya. Sehingga salah satu upaya yang mungkin dilakukan adalah
dengan mengombinasikan beberapa jenis organisme yang memiliki kemampuan
untuk memanfaatkan bioflok dan organisme yang mampu memanfaatkan nutrien
yang tidak termanfaatkan melalui jalur daur ulang seperti ikan nila, kerang hijau
dan rumput laut.
Berdasarkan penelitian Angela (2012) ikan nila dan kerang hijau mampu
memanfaatkan nitrogen bioflok yang ditunjukkan dengan adanya akumulasi
isotop 15N sebagai penanda pada kedua biota tersebut. Menurut Avnimelech dan
Kochba (2009) ikan nila dapat memanfaatkan nitrogen dari bioflok sebesar 240
mg N/kg. Kerang sebagai filter feeder memiliki kemampuan menyaring makanan
termasuk bioflok dan jenis makanan lain seperti fitoplankton, zooplankton dan
bakteri (Angela 2012; Setyobudiandi 2004). Menurut studi Akhrari (2013) rumput
laut Glacilaria sp. mampu menyerap N terlarut hasil limbah budidaya udang
windu dan mengurangi konsentrasi amonia 61%, nitrat 62% dan nitrit 58% di
perairan dalam sistem polikultur. Kombinasi beberapa jenis organisme dalam
suatu wadah atau sistem pemeliharaan mampu mengatasi masalah pencemaran
limbah budidaya serta menghasilkan keuntungan tambahan dari organisme nonprimer yang dibudidayakan (Attasat et al. 2013). Hasil studi dari Attasat et al.
(2013) menunjukkan bahwa sistem budidaya secara terintegrasi dari udang
vaname, ikan nila dan rumput laut mampu mengurangi akumulasi limbah nitrogen
dalam wadah udang karena adanya pemanfaatan unsur nitrogen menjadi biomassa
ikan nila dan rumput laut.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kontribusi ikan nila merah
Oreochromis sp., kerang hijau Perna viridis L. dan rumput laut Glacilaria sp.
dalam memanfaatkan limbah nitrogen pada budidaya udang vaname Litopenaeus
vannamei dengan sistem sequential integrated trophic culture (SIMT) berbasis
teknologi bioflok.
METODE
Desain Penelitian
Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak lengkap
(RAL) yang terdiri dari dua perlakuan yaitu perlakuan sistem monokultur sebagai
kontrol dan sistem SIMT masing-masing dengan empat ulangan. Udang, ikan nila,
3
rumput laut dan kerang dipelihara secara terintegrasi dalam 3 wadah berukuran 54
cm x 36 cm x 45 cm dengan volume air 60L yang tersusun dalam sistem sirkulasi
(Gambar 1). Untuk perlakuan kontrol, wadah untuk ikan nila dan kerang serta
rumput laut dibiarkan kosong.
Gambar 1 Ilustrasi sistem pemeliharaan udang vaname dengan ikan nila, rumput
laut serta kerang hijau secara terintegrasi dalam sistem sequential
integrated trophic culture (SIMT)
Biota Uji
Udang vaname yang digunakan berasal dari PT Suri Tani Pemuka di Anyer,
Banten sedangkan rumput laut dan kerang berasal dari pembudidaya di Muara
Gembong, Bekasi. Ikan nila yang digunakan berasal dari pembudidaya di Desa
Jampang, Bogor. Sebelum perlakuan, ikan nila diaklimatisasi ke media
bersalinitas dengan peningkatan salinitas 1-2 ppt/hari. Aklimatisasi dilakukan
selama 21 hari sampai salinitas media mencapai 25 ppt dengan penambahan air
laut setiap hari secara bertahap di tandon bulat berdiameter 140 cm dengan
volume 300 L.
Pemeliharaan Biota Uji
Udang, ikan nila, kerang dan rumput laut dipelihara secara terpisah selama
49 hari dan dihubungkan dengan sistem sirkulasi dengan hydraulic residence time
3,2 jam per bak (Gambar 1). Wadah pemeliharaan dilengkapi sistem aerasi, sistem
pompa dan pengatur suhu 28 ± 10C. Udang ditebar dengan kepadatan 158 ekor/m2
dengan bobot rata-rata 5,23 ± 0,03 g dan dilakukan penjarangan pada minggu ke-3
menjadi kepadatan 106 ekor/m2. Penebaran ikan nila, rumput laut dan kerang
dilakukan pada minggu ke-3. Padat tebar ikan nila ditentukan berdasarkan 45%
biomassa udang (84,85 ± 2,18 g per wadah atau 750 ekor/m3) dengan bobot ratarata ikan 1,93 ± 0,11 g. Kerang yang digunakan memiliki panjang 5,35 ± 0,19 cm
dan lebar 2,88 ± 0,19 cm dengan padat tebar 10 buah per wadah sedangkan padat
tebar rumput laut adalah 2 kg/m2.
Pemberian pakan pada udang dilakukan setiap empat kali sehari yaitu pada
pukul 07.00, 11.00, 15.00 dan 19.00 WIB sedangkan ikan nila dan kerang tidak
diberi pakan buatan. Pakan udang yang digunakan yaitu pakan komersil merek
4
Fengli 3B yang diproduksi PT Matahari Sakti. Hasil proksimat pakan udang
terdapat pada Tabel 1. Sumber karbon organik yang digunakan pada penelitian ini
adalah molase dengan kadar C sebesar 53 %. Penambahan molase pada media
pemeliharaan berdasarkan perhitungan yang dilakukan Avnimelech (1999) dengan
estimasi C/N rasio 15 (Lampiran 1). Penambahan molase dilakukan setiap 1 kali
sehari setelah 2 jam pemberian pakan pagi hari pada semua wadah pemeliharaan
udang (Tabel 1).
Tabel 1 Analisis proksimat pakan udang yang digunakan selama penelitian
Komposisi
Nilai (%)
Protein
36,18
Lemak
6,64
Air
8,00
Serat Kasar
0,98
Abu
9,39
BETN
1)
1)
38,81
Bahan Ekstrak Tanpa Nitrogen
Pengukuran kualitas air dengan parameter harian yaitu suhu dan parameter
mingguan yaitu pH, DO, TAN, nitrat, nitrit dan alkalinitas dilakukan pada pagi
hari. Sedangkan total padatan tersuspensi (TSS) diukur pada awal dan akhir
pemeliharaan. Pengukuran TAN, nitrat dan nitrit dianalisis dengan metode standar
APHA (1989) sedangkan pengukuran oksigen terlarut (DO) dan pH dilakukan
menggunakan alat DO-meter Lutron DO 5510 dan pH-meter Lutron pH 208.
Kondisi kualitas air selama pemeliharaan pada Tabel 2.
Tabel 2 Kualitas air dalam sistem pemeliharaan udang vaname selama 49 hari
Parameter
Suhu
DO
Ph
Alkalinitas
Salinitas
TAN
Nitrit
Nitrat
Satuan
0
C
mg/L
Unit
mg/L
g/L
mg/L
mg/L
mg/L
Nilai terukur
Monokultur
SIMT*
25-32
25,5-31
5,2-7,3
5,2-7,8
7,37-8,13
6,94-8,10
120-416
112-328
32-42
32-42
0,02-3,42
0,03-3,29
0,06-1,54
0,094-1,74
0,36-2,9
0,23-2,86
Nilai optimum
28-32 (SNI 2006)
>5,0 (Boyd 2003)
6,00-9,00 (Boyd 2003)
100-200 (SNI 2006)
5-35 (Whetstone et al.2002)
KERANG HIJAU DAN RUMPUT LAUT PADA BUDIDAYA
UDANG VANAME DENGAN SISTEM SEQUENTIAL
INTEGRATED MULTITROPHIC CULTURE BERBASIS
TEKNOLOGI BIOFLOK
ENDANG SAEFUDIN
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul ―Pemanfaatan Limbah
Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan Rumput Laut pada Budidaya Udang
Vaname dengan Sistem Sequential Integrated Multitrophic Culture Berbasis
Teknologi Bioflok‖ adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2014
Endang Saefudin
NIM C14100089
4
ABSTRAK
ENDANG SAEFUDIN. Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang
Hijau dan Rumput Laut pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem Sequential
Integrated Multitrophic Culture Berbasis Teknologi Bioflok. Dibimbing oleh
MUHAMMAD AGUS SUPRAYUDI dan JULIE EKASARI
Budidaya udang vaname secara intensif mampu meningkatkan produksi
udang namun di sisi lain membawa pencemaran lingkungan yang salah satunya
disebabkan oleh limbah nitrogen. Nitrogen pakan yang dikonversi oleh udang
vaname untuk menjadi biomassa berkisar 18% dan sisanya terbuang ke perairan.
Akumulasi limbah nitrogen dalam perairan dapat bersifat toksik untuk udang.
Teknologi bioflok dan penambahan organisme sekunder dalam sistem terintegrasi
dapat mereduksi limbah N. Tujuan penelitian ini untuk mengukur kontribusi ikan
nila Oreochromis sp., kerang hijau Perna viridis L. dan rumput laut Glacilaria sp.
sebagai biota sekunder dalam memanfaatkan limbah nitrogen pada budidaya
udang vaname Litopenaeus vannamei dengan sistem sequential integrated
multitrophic culture (SIMT) berbasis teknologi bioflok. Penelitian terdiri atas dua
perlakuan yaitu sistem monokultur sebagai kontrol dan sistem SIMT. Ikan nila
dan kerang hijau berkontribusi mengurangi total padatan terlarut pada sistem
pemeliharaan yaitu sebesar 36,11% dan dapat meningkatkan produktivitas sistem
pemeliharaan, efisiensi pakan total serta nilai retensi nitrogen secara berturutturut yaitu sebesar 36,63%, 43,87%, 64,28%. Rumput laut tidak berkontribusi
dalam peningkatan produktivitas, efisiensi pakan total dan nilai retensi nitrogen.
Kata kunci: bioflok, limbah nitrogen, SIMT, udang vaname.
ABSTRACT
ENDANG SAEFUDIN. Utilization of Nitrogen Waste by Tilapia, Green Mussel
and Seaweed in biofloc-based shrimp Sequential Integrated Multitrophic Culture.
Under guidance of MUHAMMAD AGUS SUPRAYUDI and JULIE EKASARI.
Intensive white shrimp farm could increase production, but at the same time
could bring about pollution to the surrounding environment one of them due to
nitrogen waste. Feed nitrogen retained by shrimp is only about 18% and the
remainder is excreted into the water. The accumulation of nitrogenous waste in
aquatic environment may be toxic to shrimp. Biofloc technology and addition of
secondary species in an integrated culture could reduce nitrogenous waste. The
study aimed to evaluate the addition of tilapia Oreochromis sp., green mussel
Perna viridis L. and seaweed Glacilaria sp. as secondary organisms in utilizing
nitrogen waste in biofloc-based sequential integrated multitrophic (SIMT) culture
of white shrimp Litopenaeus vannamei. There were two treatments applied,
monoculture as a control and SIMT-culture. Tilapia and green mussel contributed
decreasing of total suspended solids was 36.11% and increasing productivity of
the shrimp culture system, total feed eficiency and nitrogen recovery were
36.63%, 43.87% and 64.28% % respectively. Seaweed did not contribute
increasing productivity, total feed efficiency and nitrogen recovery.
Keywords: biofloc, nitrogen waste, SIMT, white shrimp
6
PEMANFAATAN LIMBAH NITROGEN OLEH IKAN NILA,
KERANG HIJAU DAN RUMPUT LAUT PADA BUDIDAYA
UDANG VANAME DENGAN SISTEM SEQUENTIAL
INTEGRATED MULTITROPHIC CULTURE BERBASIS
TEKNOLOGI BIOFLOK
ENDANG SAEFUDIN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Budidaya Perairan
DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
8
Judul Skripsi : Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan
Rumput Laut pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem
Sequential Integrated Multitrophic Culture Berbasis Teknologi
Bioflok
Nama
: Endang Saefudin
NIM
: C14100089
Disetujui oleh
Dr Ir M. Agus Suprayudi M Si
Pembimbing I
Julie Ekasari M Sc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Sukenda M Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
10
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul
―Pemanfaatan Limbah Nitrogen oleh Ikan Nila, Kerang Hijau dan Rumput Laut
pada Budidaya Udang Vaname dengan Sistem Sequential Integrated Multitrophic
Culture (SIMT) Berbasis Teknologi Bioflok‖ ini dapat diselesaikan. Skripsi
disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di
Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama
kepada:
1. Ayahanda Suharno, Ibunda Mastiah, serta kakak-adik tercinta Nurhayati,
Jamaludin, Mulyana, Siti Rohmah dan Fahmi Fadlurohman atas do’a,
kasih sayang dan dukungannya
2. Bapak Dr Ir Muhammad Agus Suprayudi M Si selaku pembimbing I dan
Ibu Julie Ekasari M Si selaku pembimbing II yang telah banyak memberi
bimbingan dan arahan dalam penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Prof Dr Ir Muhammad Zairin Junior M Sc selaku dosen penguji dan
Ibu Dr Mia Setiawati M Si selaku ketua program studi yang telah
memberikan banyak saran dan arahan dalam perbaikan skripsi ini.
4. Bapak Mardi di Laboratorium Kelautan IPB Ancol, Bapak Wasjan dan
Mba Retno di Laboratorium Nutrisi Ikan dan Kang Abe di Laboratorium
Lingkungan atas bantuannya selama pelaksanaan penelitian.
5. Nutrikids serta rekan-rekan BDP 47 khususnya untuk Ike Dewi, Dio,
Bagus, Azza, Bayu, Vikit, Mas Sarmin dan Mba Azizah yang telah
memberikan banyak bantuan dan kerja sama.
6. Semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan skripsi ini.
Semoga skripsi ini bermanfaat khususnya bagi penulis serta bagi semua
pihak yang membutuhkan.
Bogor, Juli 2014
Endang Saefudin
12
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL .............................................................................................. vi
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... vi
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ........................................................................................... 1
Tujuan Penelitian ....................................................................................... 2
METODE ............................................................................................................ 2
Desain Penelitian ....................................................................................... 2
Biota Uji ..................................................................................................... 3
Pemeliharaan Biota Uji .............................................................................. 3
Parameter Uji ............................................................................................. 4
Analisis Kimia ........................................................................................... 6
Analisis Data .............................................................................................. 6
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 6
Hasil ........................................................................................................... 6
Pembahasan ............................................................................................... 8
KESIMPULAN .................................................................................................. 10
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 10
LAMPIRAN ....................................................................................................... 13
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................ 16
14
DAFTAR TABEL
1 Analisis proksimat pakan udang yang digunakan selama penelitian ................... 4
2 Kualitas air dalam sistem pemeliharaan udang vaname selama 49 hari ............... 4
3 Total padatan tersuspensi (TSS) pada wadah udang vaname, ikan nila dan
rumput laut serta kerang yang dipelihara dengan sistem monokultur dan sistem
SIMT berbasis teknologi bioflok selama 49 hari pemeliharaan .......................... 6
4 Koefisien teknis budidaya udang vaname sistem monokultur dan SIMT berbasis
teknologi bioflok ................................................................................................. 7
5 Retensi nitrogen dalam budidaya udang vaname sistem monokultur dan sistem
SIMT berbasis teknologi bioflok ......................................................................... 7
DAFTAR LAMPIRAN
1 Perhitungan molase ............................................................................................. 13
2 Analisis sidik ragam hasil uji TSS ....................................................................... 13
3 Analisis sidik ragam hasil uji kelangsungan hidup dan kinerja pertumbuhan
udang .................................................................................................................. 14
4 Analisis sidik ragam hasil uji produktivitas ........................................................ 14
5 Analisis sidik ragam hasil uji efisiensi pakan total ............................................. 15
6 Analisis sidik ragam hasil uji total retensi N ....................................................... 15
7 Analisis sidik ragam hasil uji retensi N udang .................................................... 15
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kementerian Kelautan dan Perikanan (KKP) Republik Indonesia
menggunakan pendekatan intensifikasi untuk meningkatkan produksi udang
nasional dengan target produksi sebanyak 699.000 ton pada tahun 2014 dan
produktivitas antara 4-20 ton per hektar per musim tanam (KKP 2010).
Intensifikasi menerapkan sistem budidaya dengan padat penebaran tinggi per unit
area atau volume air dan pemberian pakan buatan (Ronnback 2001). Penerapan
budidaya secara intensif dapat meningkatkan produksi namun di sisi lain juga
membawa dampak lain diantaranya pencemaran lingkungan oleh limbah budidaya
seperti nutrien pakan yang larut dalam air, amoniak, fosfor, karbon organik
terlarut dan bahan-bahan organik (Piedrahita 2003). Sumber utama limbah
budidaya berasal dari sisa metabolisme, feses dan pakan yang tidak termakan
(Piedrahita 2003).
Pakan yang digunakan untuk budidaya udang umumnya memiliki protein
tinggi yaitu lebih dari 30% (Tacon 2002). Sebagian protein dalam pakan yang
masuk ke sistem budidaya akan dicerna oleh udang dan yang tidak dicerna akan
dibuang bersama feses (Ebeling et al. 2006). Protein yang dicerna akan
dimanfaatkan untuk sintesis protein baru (pertumbuhan) atau sebagai sumber
energi. Hasil katabolisme protein dalam bentuk amonia akan dibuang melalui
insang dan urine (Ebeling et al. 2006). Dari total input nitrogen yang dikonsumsi
dalam bentuk protein pakan, hanya sekitar 18% dikonversi menjadi biomassa
udang sedangkan sisanya akan diekskresikan ke wadah budidaya dalam bentuk
amonia (Funge-Smith dan Briggs 1998). Sementara itu nitrogen dalam feses dan
pakan yang tidak termakan akan didemineralisasi oleh bakteri menjadi amonia
yang terlarut dalam air (Boyd 1995). Amonia yang terlarut dalam air terdapat
dalam dua bentuk yaitu amonia tidak terionisasi (NH3) dan amonium atau amonia
terionisasi (NH4+), rasio kedua bentuk amonia ini di dalam air dipengaruhi oleh
pH dan suhu (Hargreaves dan Tucker 2004). Amonia terutama amonia yang tidak
terionisasi bersifat toksik bagi organisme akuatik (Hargreaves dan Tucker 2004).
Beberapa hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penerapan
teknologi bioflok dapat mengontrol konsentrasi amonia dalam sistem akukultur
dan menyediakan pakan tambahan untuk organisme akuakultur dengan adanya
biomassa bakteri yang membentuk flok (De Schryver et al. 2008; Crab et al.
2007). Teknologi ini menerapkan konsep perbandingan karbon/nitrogen (C/N)
untuk memfasilitasi bakteri heterotrof yang mengkonversi limbah nitrogen
anorganik menjadi biomassa bakeri (Avnimelech 1999). Adanya konversi limbah
nitrogen oleh bakteri heterotrof selanjutnya dapat mengurangi akumulasi nitrogen,
sementara biomassa bakteri yang terbentuk dapat mejadi sumber makanan bagi
organisme yang dibudidayakan sehingga efisiensi pemanfaatan nitrogen
diharapkan menjadi lebih tinggi (Avnimelech 1999).
Teknologi bioflok menjadi salah satu alternatif teknologi untuk kegiatan
akuakultur yang ramah lingkungan dan berkelanjutan terutama dalam akuakultur
dengan sistem intensif. Namun demikian salah satu permasalahan di aplikasi
teknologi bioflok adalah peningkatan biomasa bakteri seiring dengan peningkatan
muatan bahan organik dari pakan. Laju peningkatan biomassa bakteri ini jauh
2
lebih cepat daripada laju konsumsi bioflok oleh udang. Sementara itu akumulasi
biomassa bakteri harus dihindari karena dapat meningkatkan konsumsi oksigen,
menimbulkan zona anaerobik (jika pengadukan tidak sempurna) serta
menghasilkan CO2 yang dapat menyebabkan kualitas air menjadi tidak stabil,
menyebabkan gangguan pada insang, mengurangi peran alga dan berpotensi
menumbuhkan organisme yang berbahaya (De Schryver et al. 2008; Ekasari 2009;
Ray et al. 2010). Salah satu upaya yang biasa dilakukan adalah dengan
pembuangan endapan biomassa secara teratur. Tetapi teknik ini pada dasarnya
sama dengan membuang nutrien yang sebenarnya ingin ditingkatkan
pemanfaatannya. Sehingga salah satu upaya yang mungkin dilakukan adalah
dengan mengombinasikan beberapa jenis organisme yang memiliki kemampuan
untuk memanfaatkan bioflok dan organisme yang mampu memanfaatkan nutrien
yang tidak termanfaatkan melalui jalur daur ulang seperti ikan nila, kerang hijau
dan rumput laut.
Berdasarkan penelitian Angela (2012) ikan nila dan kerang hijau mampu
memanfaatkan nitrogen bioflok yang ditunjukkan dengan adanya akumulasi
isotop 15N sebagai penanda pada kedua biota tersebut. Menurut Avnimelech dan
Kochba (2009) ikan nila dapat memanfaatkan nitrogen dari bioflok sebesar 240
mg N/kg. Kerang sebagai filter feeder memiliki kemampuan menyaring makanan
termasuk bioflok dan jenis makanan lain seperti fitoplankton, zooplankton dan
bakteri (Angela 2012; Setyobudiandi 2004). Menurut studi Akhrari (2013) rumput
laut Glacilaria sp. mampu menyerap N terlarut hasil limbah budidaya udang
windu dan mengurangi konsentrasi amonia 61%, nitrat 62% dan nitrit 58% di
perairan dalam sistem polikultur. Kombinasi beberapa jenis organisme dalam
suatu wadah atau sistem pemeliharaan mampu mengatasi masalah pencemaran
limbah budidaya serta menghasilkan keuntungan tambahan dari organisme nonprimer yang dibudidayakan (Attasat et al. 2013). Hasil studi dari Attasat et al.
(2013) menunjukkan bahwa sistem budidaya secara terintegrasi dari udang
vaname, ikan nila dan rumput laut mampu mengurangi akumulasi limbah nitrogen
dalam wadah udang karena adanya pemanfaatan unsur nitrogen menjadi biomassa
ikan nila dan rumput laut.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kontribusi ikan nila merah
Oreochromis sp., kerang hijau Perna viridis L. dan rumput laut Glacilaria sp.
dalam memanfaatkan limbah nitrogen pada budidaya udang vaname Litopenaeus
vannamei dengan sistem sequential integrated trophic culture (SIMT) berbasis
teknologi bioflok.
METODE
Desain Penelitian
Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak lengkap
(RAL) yang terdiri dari dua perlakuan yaitu perlakuan sistem monokultur sebagai
kontrol dan sistem SIMT masing-masing dengan empat ulangan. Udang, ikan nila,
3
rumput laut dan kerang dipelihara secara terintegrasi dalam 3 wadah berukuran 54
cm x 36 cm x 45 cm dengan volume air 60L yang tersusun dalam sistem sirkulasi
(Gambar 1). Untuk perlakuan kontrol, wadah untuk ikan nila dan kerang serta
rumput laut dibiarkan kosong.
Gambar 1 Ilustrasi sistem pemeliharaan udang vaname dengan ikan nila, rumput
laut serta kerang hijau secara terintegrasi dalam sistem sequential
integrated trophic culture (SIMT)
Biota Uji
Udang vaname yang digunakan berasal dari PT Suri Tani Pemuka di Anyer,
Banten sedangkan rumput laut dan kerang berasal dari pembudidaya di Muara
Gembong, Bekasi. Ikan nila yang digunakan berasal dari pembudidaya di Desa
Jampang, Bogor. Sebelum perlakuan, ikan nila diaklimatisasi ke media
bersalinitas dengan peningkatan salinitas 1-2 ppt/hari. Aklimatisasi dilakukan
selama 21 hari sampai salinitas media mencapai 25 ppt dengan penambahan air
laut setiap hari secara bertahap di tandon bulat berdiameter 140 cm dengan
volume 300 L.
Pemeliharaan Biota Uji
Udang, ikan nila, kerang dan rumput laut dipelihara secara terpisah selama
49 hari dan dihubungkan dengan sistem sirkulasi dengan hydraulic residence time
3,2 jam per bak (Gambar 1). Wadah pemeliharaan dilengkapi sistem aerasi, sistem
pompa dan pengatur suhu 28 ± 10C. Udang ditebar dengan kepadatan 158 ekor/m2
dengan bobot rata-rata 5,23 ± 0,03 g dan dilakukan penjarangan pada minggu ke-3
menjadi kepadatan 106 ekor/m2. Penebaran ikan nila, rumput laut dan kerang
dilakukan pada minggu ke-3. Padat tebar ikan nila ditentukan berdasarkan 45%
biomassa udang (84,85 ± 2,18 g per wadah atau 750 ekor/m3) dengan bobot ratarata ikan 1,93 ± 0,11 g. Kerang yang digunakan memiliki panjang 5,35 ± 0,19 cm
dan lebar 2,88 ± 0,19 cm dengan padat tebar 10 buah per wadah sedangkan padat
tebar rumput laut adalah 2 kg/m2.
Pemberian pakan pada udang dilakukan setiap empat kali sehari yaitu pada
pukul 07.00, 11.00, 15.00 dan 19.00 WIB sedangkan ikan nila dan kerang tidak
diberi pakan buatan. Pakan udang yang digunakan yaitu pakan komersil merek
4
Fengli 3B yang diproduksi PT Matahari Sakti. Hasil proksimat pakan udang
terdapat pada Tabel 1. Sumber karbon organik yang digunakan pada penelitian ini
adalah molase dengan kadar C sebesar 53 %. Penambahan molase pada media
pemeliharaan berdasarkan perhitungan yang dilakukan Avnimelech (1999) dengan
estimasi C/N rasio 15 (Lampiran 1). Penambahan molase dilakukan setiap 1 kali
sehari setelah 2 jam pemberian pakan pagi hari pada semua wadah pemeliharaan
udang (Tabel 1).
Tabel 1 Analisis proksimat pakan udang yang digunakan selama penelitian
Komposisi
Nilai (%)
Protein
36,18
Lemak
6,64
Air
8,00
Serat Kasar
0,98
Abu
9,39
BETN
1)
1)
38,81
Bahan Ekstrak Tanpa Nitrogen
Pengukuran kualitas air dengan parameter harian yaitu suhu dan parameter
mingguan yaitu pH, DO, TAN, nitrat, nitrit dan alkalinitas dilakukan pada pagi
hari. Sedangkan total padatan tersuspensi (TSS) diukur pada awal dan akhir
pemeliharaan. Pengukuran TAN, nitrat dan nitrit dianalisis dengan metode standar
APHA (1989) sedangkan pengukuran oksigen terlarut (DO) dan pH dilakukan
menggunakan alat DO-meter Lutron DO 5510 dan pH-meter Lutron pH 208.
Kondisi kualitas air selama pemeliharaan pada Tabel 2.
Tabel 2 Kualitas air dalam sistem pemeliharaan udang vaname selama 49 hari
Parameter
Suhu
DO
Ph
Alkalinitas
Salinitas
TAN
Nitrit
Nitrat
Satuan
0
C
mg/L
Unit
mg/L
g/L
mg/L
mg/L
mg/L
Nilai terukur
Monokultur
SIMT*
25-32
25,5-31
5,2-7,3
5,2-7,8
7,37-8,13
6,94-8,10
120-416
112-328
32-42
32-42
0,02-3,42
0,03-3,29
0,06-1,54
0,094-1,74
0,36-2,9
0,23-2,86
Nilai optimum
28-32 (SNI 2006)
>5,0 (Boyd 2003)
6,00-9,00 (Boyd 2003)
100-200 (SNI 2006)
5-35 (Whetstone et al.2002)