Aktivitas bakteri denitrifikasi asal sawah di Bogor, Jawa Barat

AKTIVITAS BAKTERI DENITRIFIKASI ASAL SAWAH DI
BOGOR, JAWA BARAT

Oleh:

Nirliani
G34102070

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

ABSTRAK
NIRLIANI. Aktivitas Bakteri Denitrifikasi Asal Sawah di Bogor, Jawa Barat. Dibimbing oleh
YULIN LESTARI dan IMAN RUSMANA.
Sawah pada umumnya memiliki kondisi lingkungan yang tergenang dan kering sehingga
memungkinkan adanya zona anaerob dan aerob. Kondisi sawah yang anaerob dapat menimbulkan
terjadinya denitrifikasi. Denitrifikasi adalah faktor langsung dan utama penyebab hilangnya
nitrogen dari lahan pertanian. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui aktivitas bakteri

denitrifikasi asal sawah di daerah Bogor, Jawa Barat. Isolasi bakteri denitrifikasi diambil dari
sedimen sawah Ciapus dan Sukajadi. Sebanyak 34 isolat berasal dari Ciapus dan 32 isolat dari
Sukajadi. Isolat CT-12 menunjukkan hasil negatif dalam fermentasi glukosa. Diasumsikan CT-12
termasuk bakteri denitrifikasi. CT-12 adalah bakteri gram negatif dengan koloni bundar putih
kekuningan dan motil. Isolat CT-12 mampu mereduksi nitrat 3.09 µM atau 58.79 %. Laju reduksi
2
nitrat isolat CT-12 4 µM/jam. Laju reduksi nitrat pada sawah Ciapus 6.3 x 10 µMol/jam.ha
dengan akumulasi nitrit 3.59 µMol/jam.ha. Sedangkan laju reduksi nitrat pada sawah Sukajadi
2
2.26 x 10 µMol/jam.ha dan nitrit yang terakumulasi sebesar 5.86 µMol/jam.ha. Pada penelitian ini
belum dapat dideteksi keberadaan gas N2O.
Kata kunci: sawah, denitrifikasi, aktivitas bakteri denitrifikasi.

ABSTRACT
NIRLIANI. The Activity of Denitrifying Bacteria Isolated From Rice Field in Bogor, West Java.
Supervised by YULIN LESTARI and IMAN RUSMANA.
Rice field has wet and dry conditions which can create anaerobic and aerobic zones. The
anaerobic condition of rice field facilitates denitrification process. Denitrification is a direct and
major cause of nitrogen loss from agricultural fields. The aim of this research was to study the
activity of denitrifying bacteria isolated from rice field in Bogor, West Java. Source of denitrifying

bacteria were taken from rice field sediment in Ciapus and Sukajadi. There were 34 isolates
obtained from Ciapus and 32 isolates from Sukajadi. Among of them, only CT-12 isolates which
showed negative result in glucose fermentation. Those isolates was predicted to be denitrifying
bacteria. The characteristics of CT-12 isolates were e.g. gram negative, round and white yellowish
colony, and motile. CT-12 capable of reducing nitrate up to 3.09 µM or 58.79 %. The specific
maximum rate of CT-12 was 4 µM/hour. Rice field from Ciapus had a specific maximum rate of
2
nitrate reduction 6.3 x 10 µMol/hour.ha with nitrite accumulation 3.59 µMol/hour.ha. Meanwhile,
rice field from Sukajadi had a specific maximum rate of nitrate reduction 2.26 x 10 2 µMol/hour.ha
with nitrite accumulation 5.86 µMol/hour. The presence of N 2O was analyzed by using GC-17 A
Shimadzu with ECD, however, emission of N2 O still could not be detected. Perhaps it is because
of the low instrument sensitivity.
Keywords: rice field, denitrification, denitrifying bacterial activity.

AKTIVITAS BAKTERI DENITRIFIKASI ASAL SAWAH DI BOGOR,
JAWA BARAT

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Oleh:

Nirliani
G34102070

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

Judul

: Aktivitas Bakteri Denitrifikasi Asal Sawah di Bogor, Jawa Barat

Nama

: Nirliani

NRP

: G34102070

Menyetujui :
Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Ir. Yulin Lestari
NIP. 131779515

Dr. Ir. Iman Rusmana , MSi
NIP. 131956713

Mengetahui :
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP. 131473999

Tanggal Lulus:

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 10 Agustus 1983 dari Bapak Irwansyah dan Ibu
Rusna. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara. Tahun 2001 penulis lulus dari SMU
Negeri 106 Jakarta dan setahun kemudian diterima di Institut Pertanian Bogor Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi melalui jalur Seleksi Penerimaan
Mahasiswa Baru (SPMB).
Selama kuliah penulis pernah menjadi asisten Biologi Dasar, Mikrobiologi Dasar,
Pengenalan Jenis Tumbuhan dan Ekologi Mikrob. Penulis pernah menjadi pengurus Divisi
Penelitian dan Pengembangan di Himpunan Mahasiswa Biologi (HIMABIO) IPB serta aktif dalam
Organisasi Wahana Alam (OWA) dan berbagai kegiatan intern kampus. Penulis mendapatkan
beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Akademik) dan beasiswa dari Woman’s International Club
(WIC).
Pada alih semester tahun 2005 penulis melaksanakan praktik lapangan di PT Bayer
Indonesia plant Cibubur. Penulis pernah mengikuti International Symposium on Sustainable

Agriculture: Challenges for Agricultural Sciences on Environmental Problems under Global
Changes, 18-21 September 2006, Bogor, Indonesia untuk mempresentasikan hasil penelitian ini.
Pada tahun 2006, penulis telah bekerja sebagai staf pengajar untuk mata ajaran Biologi di
Lembaga Bimbingan Belajar Quantum dan Salemba Grup.

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya
ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian yang berjudul Aktivitas Bakteri Denitrifikasi Asal Sawah
di Bogor, Jawa Barat ini dilaksanakan dari bulan Maret sampai November 2006, bertempat di
Laboratorium Mikrobologi Departemen Biologi, Laboratorium Kimia Terpadu Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dan Laboratorium Balai
Penelitian Padi, Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Yulin Lestari dan Bapak Dr. Ir. Iman
Rusmana, MSi selaku pembimbing atas bimbingan, nasehat dan solusi yang telah diberikan selama
penelitian ini, serta Ibu Dr. Ir. Theresia Prawitasari, MS sebagai penguji atas sarannya. Penulis
mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Mama, Babah, kakak-kakakku, Iin dan Abif
serta seluruh keluarga atas doa, kasih sayang, dorongan semangat dan nasehatnya. Disamping itu,
ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Mia, Vitria, Dhilah, Mbak Elsie, Mbak Wulan, Bu It,
Achie, Dewi, Ary, Tika T, Tika W, Desi, serta Mbak Heni, Pak Endang, Pak Jaka dan seluruh staf
Departemen Biologi atas bantuannya selama penelitian. Terima kasih penulis ucapkan pada rekanrekan Biologi 39 khususnya Ninda, Awie, Ela, Ina, Venti, Usy, Popi, atas dorongan semangat dan

selalu menyediakan tempat berbagi. Dan kepada Bian, Pak Asep dan Pak Adeng yang telah
membantu pada saat pengambilan sampel serta kepada Lena dan Laila atas diskusinya yang
menarik.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2007

Nirliani

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................

vi

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

vi

PENDAHULUAN
Latar Belakang .........................................................................................................
Tujuan ......................................................................................................................
Waktu dan Tempat ...................................................................................................

1
1
1

BAHAN DAN METODE
Pengambilan Sampel Sedimen dan Air.....................................................................
Aktivitas Denitrifikasi pada Sedimen Sawah Ciapus dan Sukajadi...........................
Analisis Tanah............................................................................................................
Penyiapan Medium Denitrifikasi................................................................................
Pengkayaan ................................................................................................................
Pemurnian................ ...................................................................................................
Uji Oksidasi-Fermentasi Glukosa...............................................................................

Reduksi Nitrat Tahap Awal........................................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat..............................................................................................
Pengukuran Gas N 2O menggunakan Kromatografi Gas (GC)...................................

1
2
2
2
2
2
2
2
3
3

HASIL
Aktivitas Denitrifikasi pada Sedimen Sawah Ciapus dan Sukajadi...........................
Struktur dan Kandungan Hara Tanah.........................................................................
Isolasi Bakteri Pereduksi Nitrat..................................................................................
Kemampuan Isolat dalam mengoksidasi-Fermentasi Glukosa...................................

Aktivitas Reduksi Nitrat Tahap Awal........................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat..............................................................................................
Kandungan Gas N2O dalam Sampel................................................. ..........................

3
4
4
4
4
4
5

PEMBAHASAN
Aktivitas Denitrifikasi pada Sedimen Sawah Ciapus dan Sukajadi...........................
Isolasi Bakteri Pereduksi Nitrat..................................................................................
Aktivitas Reduksi Nitrat Tahap Awal........................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat..............................................................................................
Kandungan Gas N2O dalam Sampel...........................................................................

6

7
7
8
8

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ..................................................................................................................
Saran ........................................................................................................................

8
8

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................

8

LAMPIRAN .....................................................................................................................

10

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Aktivitas reduksi nitrat pada sedimen sawah Ciapus dan Sukajadi...............................

3

2 Kinetika laju reduksi nitrat pada sedimen sawah Ciapus dan Sukajad i.........................

4

3 Struktur dan kandungan hara tanah Ciapus dan Sukajadi..............................................

5

4 Morfologi koloni dan bentuk sel isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi............

5

5 Karakteristik isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi...........................................

5

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Contoh koloni isolat yang berhasil diisolasi, isolat CT-12 (a); isolat CP-3 (b); isolat
CP-5 (c); isolat CP-11 (d); dan isolat CT-22 (e). .........................................................

5

2 Hasil uji fermentatif isolat-isolat asal Ciapus dan Sukajadi..........................................

5

3 Aktivitas reduksi nitrat isolat CT-12.............................................................................

6

4 Konsentrasi nitrit terakumulasi CT -12..........................................................................

6

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Komposisi media uji fermentasi-oksidasi (Hugh & Leifson 1953)..............................

11

2 Karakteristik isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi..........................................

11

3 Kromatogram analisis N2 O, blanko standar (a); sampel Ciapus (b); dan sampel Desa
Sukajadi (c)...................................................................................................................

13

4 Kriteria analisis sifat kimia tanah menurut Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat,
1994 (Laporan Teknis No.7, Versi 1 April 1994; LREP-II/C).....................................

14

5 Kondisi suhu dan kadar keasaman sawah Ciapus dan Sukajadi...................................

14

6 Kondisi sawah Ciapus (a); sawah Sukajadi (b) dan saat pengambilan sampel (c)
untuk pengukuran aktivitas reduksi nitrat pada sedimen..............................................

14

PENDAHULUAN

pada skema di bawah ini (Burlage et al.
1998) :

Latar Belakang
Sawah pada umumnya memiliki kondisi
lingkungan yang tergenang dan kering
sehingga memungkinkan adanya zona
anaerob dan aerob. Kondisi reduktif
terbentuk pada sistem sawah yang tergenang
melalui proses bertahap sehingga proses
metabolisme
mikrob
yang
terlibat
didalamnya juga berlangsung secara
bertahap. Proses mineralisasi nitrogen
berakibat terbentuknya amonium yang
merupakan bentuk nitrogen anorganik yang
paling tereduksi. Amonium dalam tanah
merupakan titik awal serangkaian reaksi
yang berakibat terbentuknya nitrit dan nitrat
yang diperantarai oleh aktivitas mikrob
tertentu seperti pelaku nitrifikasi dan
denitifikasi (Subba 1994).
Nitrifikasi adalah suatu proses oksidasi
senyawa nitrogen tereduksi oleh mikrob
menjadi nitrit dan selanjutnya oksidasi nitrit
menjadi nitrat. Sedangkan pengubahan nitrat
dan nitrit menjadi gas nitrogen dilakukan
melalui proses denitrifikasi. Pada keadaan
sawah yang kering, gas N 2O dihasilkan
melalui proses nitrifikasi. Sedangkan pada
daerah yang tergenang gas N2O dihasilkan
oleh mikrob pelaku denitrifikasi. Selain itu
dalam pertanian modern, penggunaan pupuk
nitrogen hampir tidak dapat dihindari
khususnya pada lahan padi yang secara
kontinu diberi pupuk nitrogen untuk
memenuhi intensifikasi penggunaan lahan
agar produksi padi tetap tinggi. Oleh karena
itu beberapa peneliti menganggap bahwa
sawah merupakan salah satu sumber emisi
gas rumah kaca yang potensial. Prosesproses tersebut sangat penting ditinjau dari
aspek lingkungan dan ekonomi (Enwall et
al. 2005).
Proses denitrifikasi umumnya terjadi
pada daerah sawah yang tergenang sehingga
memungkinkan adanya emisi gas N2 O.
Denitrifikasi merupakan sebuah proses
dimana nitrat direduksi menjadi nitrit, nitrit
oksida, nitrous oksida, dan terakhir
terbentuk gas dinitrogen. Faktor lingkungan
yang mempengaruhi proses denitrifikasi
antara lain jumlah bahan organik,
konsentrasi nitrat di dalam tanah, aerasi dan
kelembaban, pH dan temperatur tanah (Tate
1999). Alur reduksi dan enzim yang terlibat
di dalam proses denitrifikasi diperlihatkan

Nar/

NO 3 Nap NO2 Nir NO Nor N2O Nos N2
Bakteri denitrifikasi secara taksonomi
dan ekologi tersebar dalam kelompok
bakteri anaerob fakultatif dan anaerob
obligat. Bakteri denitrifikasi menggunakan
nitrat sebagai penerima elektron terakhir
untuk memperoleh energi pada kondisi
oksigen terbatas atau anaerob. Bakteri ini
bersifat heterotrof yang memerlukan sumber
karbon organik, seperti asam asetat, asam
propionat, asam suksinat, gliserol, dan
glukosa untuk pertumbuhannya (Teixera dan
Olivera
2002).
Proses
denitrifikasi
menghasilkan produk samping berupa gas
N 2O yang termasuk salah satu sumber gas
rumah kaca. Gas N2 O dari sudut pandang
lingkungan global mempunyai dua aspek
resiko yaitu pemanasan bumi dan perusakan
lapisan ozon di stratosfer (Cicerone 1989).
Untuk itu diperlukan kajian untuk
mengetahui aktivitas bakteri denitrifikasi di
suatu lahan sawah.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengetahui
aktivitas bakteri denitrifikasi asal sawah di
daerah Bogor, Jawa Barat.
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan
Maret sampai November 2006 di
Laboratorium Mikrobiologi Departemen
Biologi FMIPA IPB, Laboratorium Terpadu
IPB dan Laboratorium Balai Penelitian
Tanah, Bogor.

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan yang digunakan adalah sampel
tanah yang diambil dari dua lokasi sawah
yaitu di Balai Penelitian Padi Ciapus dan
desa Sukajadi Kecamatan Taman Sari,
Bogor.
Metode
Pengambilan Sampel Sedimen dan Air.
Sampel tanah diambil dari dua lokasi
sawah yang memiliki ketinggian yang

berbeda. Sampel berasal dari sawah di Balai
Penelitian Padi Ciapus dengan ketinggian
± 250 meter dpl dan desa Sukajadi dengan
ketinggian ± 540 meter dpl. Pengambilan
sampel tanah dilakukan dengan cara
menancapkan paralon dengan panjang 30
cm dan diameter 6.35 cm pada dua titik
yaitu dari pinggir dan tengah sawah.
Sedimen tanah digunakan untuk analisis
tanah dan isolasi bakteri denitrifikasi,
sedangkan untuk analisis emisi gas N2O
diambil dari air sawah. Pengukuran suhu
udara, air dan tanah serta pH juga dilakukan
pada saat pengambilan contoh.
Aktivitas Denitrifikasi pada
Sawah Ciapus dan Sukajadi.

Sedimen

Pengambilan sampel air dilakukan
dengan cara menancapkan 10 paralon
dengan panjang 30 cm dan diameter 3.6 cm.
Kemudian paralon diisi dengan air sawah
sampai penuh dan ditutup dengan sumbat
karet sehingga bila paralon diangkat maka
sedimen akan terbawa. Selanjutnya bagian
bawah paralon ditutup dengan sumbat karet
dan segera dibawa ke laboratorium. Sampel
dalam paralon diukur volume airnya lalu
diberi perlakuan konsentrasi nitrat 0, 100,
500, 1000 dan 2000 µM dan diinkubasi 3
jam. Setelah 3 jam dilakukan pengujian
kadar nitrat, nitrit dan amonia (Greenberg
et.al 1992). Masing-masing perlakuan dibuat
ulangan sebanyak dua kali.
Analisis Tanah.
Analisis
tanah
dilakukan
di
Laboratorium
Pusat
Penelitian
Pengembangan Tanah dan Agroklimat
Bogor, antara lain meliputi komposisi
tekstur tanah, analisis bahan organik berupa
C dan N, dan KTK. Dari analisis ini dapat
diketahui sifat tanah dan interaksinya
terhadap dominansi populasi bakteri yang
ada di sawah tersebut.
Penyiapan Medium Denitrifikasi.
Medium denitrifikasi yang digunakan
memiliki komposisi per Liter sebagai
berikut CH3 COONa 10 gr, 5 gr KNO 3, 0.5
gr (NH4 )2SO4, 0.9 K2 HPO4, 0.5 gr MgSO 4,
0.2 gr KH2PO4, 0.1 gr CaCl2, 3 gr yeast
ekstrak, 0.2 gr EDTA, pH 7. Medium padat
dibuat dengan komposisi bahan yang sama
dengan medium cair tetapi ditambahkan
agar-agar 20 gram/Liter.

Pengkayaan.
Suspensi sedimen dibuat dengan
komposisi 50% sedimen : 50% air destilata.
Sebanyak 0.3 mL suspensi sedimen
diinokulasi dengan jarum suntik 1 mL ke
dalam 50 mL medium cair denitrifikasi
kemudian inkubasi dilakukan pada suhu
ruang (28 ºC-30 ºC) selama 5-6 hari.
Pemurnian.
Sebanyak satu lup inokulasi suspensi
kultur pengkayaan digores secara kuadran
pada medium padat kemudian diinkubasi
pada suhu ruang (28 ºC-30 ºC) selama 7-10
hari di dalam anaerobik jar
(Oxoid,
England). Koloni-koloni yang tumbuh
terpisah kemudian digores kuadran lagi
sampai didapatkan koloni-koloni yang
murni. Isolat murni yang didapat disimpan
pada medium agar miring dan gliserol
sebagai biakan stok. Kemudian dilakukan
pengamatan morfologi koloni yang meliputi
: bentuk, warna dan tepiannya. Selanjutnya
morfologi sel dan motilitas diamati dibawah
mikroskop
(Nikon
YS2-H)
dengan
perbesaran 400x dari preparat lekapan basah.
Reaksi gram dari tiap isolat ditentukan
dengan
teknik
pewarnaan
Gram
(Hadioetomo 1983).
Uji Oksidasi-Fermentasi Glukosa.
Isolat-isolat murni diinokulasikan pada
medium uji oksidasi -fermentasi dengan
glukosa sebagai sumber karbonnya dan
bromthimol biru sebagai indikator keasaman
pada tabung reaksi dengan tutup ulir.
Inkubasi dilakukan dalam kondisi anaerob
dengan menambahkan parafin cair yang
menutupi seluruh permukaan media (Hugh
& Leifson 1953) (Lampiran 1). Uji positif
ditunjukkan dengan berubahnya warna
medium dari biru menjadi kuning.
Selanjutnya uji reduksi nitrat tahap awal
yang meliputi pengukuran kadar nitrat, nitrit
dan amonia dilakukan pada isolat yang
menunjukkan uji negatif fermentatif.
Uji Reduksi Nitrat Tahap Awal.
Sebanyak 2 mL kultur yang berumur 3
hari dari isolat yang terpilih diinokulasikan
pada botol yang berisi 50 mL medium
denitrifikasi. Inkubasi dilakukan selama 3
hari,
pada
kondisi
aerob
dengan
suhu ruang (28 ºC-30 ºC). Selanjutnya
suspensi isolat yang telah disentrifugasi pada

AKTIVITAS BAKTERI DENITRIFIKASI ASAL SAWAH DI
BOGOR, JAWA BARAT

Oleh:

Nirliani
G34102070

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

ABSTRAK
NIRLIANI. Aktivitas Bakteri Denitrifikasi Asal Sawah di Bogor, Jawa Barat. Dibimbing oleh
YULIN LESTARI dan IMAN RUSMANA.
Sawah pada umumnya memiliki kondisi lingkungan yang tergenang dan kering sehingga
memungkinkan adanya zona anaerob dan aerob. Kondisi sawah yang anaerob dapat menimbulkan
terjadinya denitrifikasi. Denitrifikasi adalah faktor langsung dan utama penyebab hilangnya
nitrogen dari lahan pertanian. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui aktivitas bakteri
denitrifikasi asal sawah di daerah Bogor, Jawa Barat. Isolasi bakteri denitrifikasi diambil dari
sedimen sawah Ciapus dan Sukajadi. Sebanyak 34 isolat berasal dari Ciapus dan 32 isolat dari
Sukajadi. Isolat CT-12 menunjukkan hasil negatif dalam fermentasi glukosa. Diasumsikan CT-12
termasuk bakteri denitrifikasi. CT-12 adalah bakteri gram negatif dengan koloni bundar putih
kekuningan dan motil. Isolat CT-12 mampu mereduksi nitrat 3.09 µM atau 58.79 %. Laju reduksi
2
nitrat isolat CT-12 4 µM/jam. Laju reduksi nitrat pada sawah Ciapus 6.3 x 10 µMol/jam.ha
dengan akumulasi nitrit 3.59 µMol/jam.ha. Sedangkan laju reduksi nitrat pada sawah Sukajadi
2
2.26 x 10 µMol/jam.ha dan nitrit yang terakumulasi sebesar 5.86 µMol/jam.ha. Pada penelitian ini
belum dapat dideteksi keberadaan gas N2O.
Kata kunci: sawah, denitrifikasi, aktivitas bakteri denitrifikasi.

ABSTRACT
NIRLIANI. The Activity of Denitrifying Bacteria Isolated From Rice Field in Bogor, West Java.
Supervised by YULIN LESTARI and IMAN RUSMANA.
Rice field has wet and dry conditions which can create anaerobic and aerobic zones. The
anaerobic condition of rice field facilitates denitrification process. Denitrification is a direct and
major cause of nitrogen loss from agricultural fields. The aim of this research was to study the
activity of denitrifying bacteria isolated from rice field in Bogor, West Java. Source of denitrifying
bacteria were taken from rice field sediment in Ciapus and Sukajadi. There were 34 isolates
obtained from Ciapus and 32 isolates from Sukajadi. Among of them, only CT-12 isolates which
showed negative result in glucose fermentation. Those isolates was predicted to be denitrifying
bacteria. The characteristics of CT-12 isolates were e.g. gram negative, round and white yellowish
colony, and motile. CT-12 capable of reducing nitrate up to 3.09 µM or 58.79 %. The specific
maximum rate of CT-12 was 4 µM/hour. Rice field from Ciapus had a specific maximum rate of
2
nitrate reduction 6.3 x 10 µMol/hour.ha with nitrite accumulation 3.59 µMol/hour.ha. Meanwhile,
rice field from Sukajadi had a specific maximum rate of nitrate reduction 2.26 x 10 2 µMol/hour.ha
with nitrite accumulation 5.86 µMol/hour. The presence of N 2O was analyzed by using GC-17 A
Shimadzu with ECD, however, emission of N2 O still could not be detected. Perhaps it is because
of the low instrument sensitivity.
Keywords: rice field, denitrification, denitrifying bacterial activity.

AKTIVITAS BAKTERI DENITRIFIKASI ASAL SAWAH DI BOGOR,
JAWA BARAT

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Oleh:

Nirliani
G34102070

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

Judul

: Aktivitas Bakteri Denitrifikasi Asal Sawah di Bogor, Jawa Barat

Nama

: Nirliani

NRP

: G34102070

Menyetujui :
Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Ir. Yulin Lestari
NIP. 131779515

Dr. Ir. Iman Rusmana , MSi
NIP. 131956713

Mengetahui :
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP. 131473999

Tanggal Lulus:

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 10 Agustus 1983 dari Bapak Irwansyah dan Ibu
Rusna. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara. Tahun 2001 penulis lulus dari SMU
Negeri 106 Jakarta dan setahun kemudian diterima di Institut Pertanian Bogor Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi melalui jalur Seleksi Penerimaan
Mahasiswa Baru (SPMB).
Selama kuliah penulis pernah menjadi asisten Biologi Dasar, Mikrobiologi Dasar,
Pengenalan Jenis Tumbuhan dan Ekologi Mikrob. Penulis pernah menjadi pengurus Divisi
Penelitian dan Pengembangan di Himpunan Mahasiswa Biologi (HIMABIO) IPB serta aktif dalam
Organisasi Wahana Alam (OWA) dan berbagai kegiatan intern kampus. Penulis mendapatkan
beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Akademik) dan beasiswa dari Woman’s International Club
(WIC).
Pada alih semester tahun 2005 penulis melaksanakan praktik lapangan di PT Bayer
Indonesia plant Cibubur. Penulis pernah mengikuti International Symposium on Sustainable
Agriculture: Challenges for Agricultural Sciences on Environmental Problems under Global
Changes, 18-21 September 2006, Bogor, Indonesia untuk mempresentasikan hasil penelitian ini.
Pada tahun 2006, penulis telah bekerja sebagai staf pengajar untuk mata ajaran Biologi di
Lembaga Bimbingan Belajar Quantum dan Salemba Grup.

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya
ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian yang berjudul Aktivitas Bakteri Denitrifikasi Asal Sawah
di Bogor, Jawa Barat ini dilaksanakan dari bulan Maret sampai November 2006, bertempat di
Laboratorium Mikrobologi Departemen Biologi, Laboratorium Kimia Terpadu Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor dan Laboratorium Balai
Penelitian Padi, Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Yulin Lestari dan Bapak Dr. Ir. Iman
Rusmana, MSi selaku pembimbing atas bimbingan, nasehat dan solusi yang telah diberikan selama
penelitian ini, serta Ibu Dr. Ir. Theresia Prawitasari, MS sebagai penguji atas sarannya. Penulis
mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Mama, Babah, kakak-kakakku, Iin dan Abif
serta seluruh keluarga atas doa, kasih sayang, dorongan semangat dan nasehatnya. Disamping itu,
ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Mia, Vitria, Dhilah, Mbak Elsie, Mbak Wulan, Bu It,
Achie, Dewi, Ary, Tika T, Tika W, Desi, serta Mbak Heni, Pak Endang, Pak Jaka dan seluruh staf
Departemen Biologi atas bantuannya selama penelitian. Terima kasih penulis ucapkan pada rekanrekan Biologi 39 khususnya Ninda, Awie, Ela, Ina, Venti, Usy, Popi, atas dorongan semangat dan
selalu menyediakan tempat berbagi. Dan kepada Bian, Pak Asep dan Pak Adeng yang telah
membantu pada saat pengambilan sampel serta kepada Lena dan Laila atas diskusinya yang
menarik.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2007

Nirliani

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................................

vi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................

vi

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

vi

PENDAHULUAN
Latar Belakang .........................................................................................................
Tujuan ......................................................................................................................
Waktu dan Tempat ...................................................................................................

1
1
1

BAHAN DAN METODE
Pengambilan Sampel Sedimen dan Air.....................................................................
Aktivitas Denitrifikasi pada Sedimen Sawah Ciapus dan Sukajadi...........................
Analisis Tanah............................................................................................................
Penyiapan Medium Denitrifikasi................................................................................
Pengkayaan ................................................................................................................
Pemurnian................ ...................................................................................................
Uji Oksidasi-Fermentasi Glukosa...............................................................................
Reduksi Nitrat Tahap Awal........................................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat..............................................................................................
Pengukuran Gas N 2O menggunakan Kromatografi Gas (GC)...................................

1
2
2
2
2
2
2
2
3
3

HASIL
Aktivitas Denitrifikasi pada Sedimen Sawah Ciapus dan Sukajadi...........................
Struktur dan Kandungan Hara Tanah.........................................................................
Isolasi Bakteri Pereduksi Nitrat..................................................................................
Kemampuan Isolat dalam mengoksidasi-Fermentasi Glukosa...................................
Aktivitas Reduksi Nitrat Tahap Awal........................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat..............................................................................................
Kandungan Gas N2O dalam Sampel................................................. ..........................

3
4
4
4
4
4
5

PEMBAHASAN
Aktivitas Denitrifikasi pada Sedimen Sawah Ciapus dan Sukajadi...........................
Isolasi Bakteri Pereduksi Nitrat..................................................................................
Aktivitas Reduksi Nitrat Tahap Awal........................................................................
Kinetika Reduksi Nitrat..............................................................................................
Kandungan Gas N2O dalam Sampel...........................................................................

6
7
7
8
8

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ..................................................................................................................
Saran ........................................................................................................................

8
8

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................

8

LAMPIRAN .....................................................................................................................

10

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Aktivitas reduksi nitrat pada sedimen sawah Ciapus dan Sukajadi...............................

3

2 Kinetika laju reduksi nitrat pada sedimen sawah Ciapus dan Sukajad i.........................

4

3 Struktur dan kandungan hara tanah Ciapus dan Sukajadi..............................................

5

4 Morfologi koloni dan bentuk sel isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi............

5

5 Karakteristik isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi...........................................

5

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Contoh koloni isolat yang berhasil diisolasi, isolat CT-12 (a); isolat CP-3 (b); isolat
CP-5 (c); isolat CP-11 (d); dan isolat CT-22 (e). .........................................................

5

2 Hasil uji fermentatif isolat-isolat asal Ciapus dan Sukajadi..........................................

5

3 Aktivitas reduksi nitrat isolat CT-12.............................................................................

6

4 Konsentrasi nitrit terakumulasi CT -12..........................................................................

6

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Komposisi media uji fermentasi-oksidasi (Hugh & Leifson 1953)..............................

11

2 Karakteristik isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi..........................................

11

3 Kromatogram analisis N2 O, blanko standar (a); sampel Ciapus (b); dan sampel Desa
Sukajadi (c)...................................................................................................................

13

4 Kriteria analisis sifat kimia tanah menurut Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat,
1994 (Laporan Teknis No.7, Versi 1 April 1994; LREP-II/C).....................................

14

5 Kondisi suhu dan kadar keasaman sawah Ciapus dan Sukajadi...................................

14

6 Kondisi sawah Ciapus (a); sawah Sukajadi (b) dan saat pengambilan sampel (c)
untuk pengukuran aktivitas reduksi nitrat pada sedimen..............................................

14

PENDAHULUAN

pada skema di bawah ini (Burlage et al.
1998) :

Latar Belakang
Sawah pada umumnya memiliki kondisi
lingkungan yang tergenang dan kering
sehingga memungkinkan adanya zona
anaerob dan aerob. Kondisi reduktif
terbentuk pada sistem sawah yang tergenang
melalui proses bertahap sehingga proses
metabolisme
mikrob
yang
terlibat
didalamnya juga berlangsung secara
bertahap. Proses mineralisasi nitrogen
berakibat terbentuknya amonium yang
merupakan bentuk nitrogen anorganik yang
paling tereduksi. Amonium dalam tanah
merupakan titik awal serangkaian reaksi
yang berakibat terbentuknya nitrit dan nitrat
yang diperantarai oleh aktivitas mikrob
tertentu seperti pelaku nitrifikasi dan
denitifikasi (Subba 1994).
Nitrifikasi adalah suatu proses oksidasi
senyawa nitrogen tereduksi oleh mikrob
menjadi nitrit dan selanjutnya oksidasi nitrit
menjadi nitrat. Sedangkan pengubahan nitrat
dan nitrit menjadi gas nitrogen dilakukan
melalui proses denitrifikasi. Pada keadaan
sawah yang kering, gas N 2O dihasilkan
melalui proses nitrifikasi. Sedangkan pada
daerah yang tergenang gas N2O dihasilkan
oleh mikrob pelaku denitrifikasi. Selain itu
dalam pertanian modern, penggunaan pupuk
nitrogen hampir tidak dapat dihindari
khususnya pada lahan padi yang secara
kontinu diberi pupuk nitrogen untuk
memenuhi intensifikasi penggunaan lahan
agar produksi padi tetap tinggi. Oleh karena
itu beberapa peneliti menganggap bahwa
sawah merupakan salah satu sumber emisi
gas rumah kaca yang potensial. Prosesproses tersebut sangat penting ditinjau dari
aspek lingkungan dan ekonomi (Enwall et
al. 2005).
Proses denitrifikasi umumnya terjadi
pada daerah sawah yang tergenang sehingga
memungkinkan adanya emisi gas N2 O.
Denitrifikasi merupakan sebuah proses
dimana nitrat direduksi menjadi nitrit, nitrit
oksida, nitrous oksida, dan terakhir
terbentuk gas dinitrogen. Faktor lingkungan
yang mempengaruhi proses denitrifikasi
antara lain jumlah bahan organik,
konsentrasi nitrat di dalam tanah, aerasi dan
kelembaban, pH dan temperatur tanah (Tate
1999). Alur reduksi dan enzim yang terlibat
di dalam proses denitrifikasi diperlihatkan

Nar/

NO 3 Nap NO2 Nir NO Nor N2O Nos N2
Bakteri denitrifikasi secara taksonomi
dan ekologi tersebar dalam kelompok
bakteri anaerob fakultatif dan anaerob
obligat. Bakteri denitrifikasi menggunakan
nitrat sebagai penerima elektron terakhir
untuk memperoleh energi pada kondisi
oksigen terbatas atau anaerob. Bakteri ini
bersifat heterotrof yang memerlukan sumber
karbon organik, seperti asam asetat, asam
propionat, asam suksinat, gliserol, dan
glukosa untuk pertumbuhannya (Teixera dan
Olivera
2002).
Proses
denitrifikasi
menghasilkan produk samping berupa gas
N 2O yang termasuk salah satu sumber gas
rumah kaca. Gas N2 O dari sudut pandang
lingkungan global mempunyai dua aspek
resiko yaitu pemanasan bumi dan perusakan
lapisan ozon di stratosfer (Cicerone 1989).
Untuk itu diperlukan kajian untuk
mengetahui aktivitas bakteri denitrifikasi di
suatu lahan sawah.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengetahui
aktivitas bakteri denitrifikasi asal sawah di
daerah Bogor, Jawa Barat.
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan
Maret sampai November 2006 di
Laboratorium Mikrobiologi Departemen
Biologi FMIPA IPB, Laboratorium Terpadu
IPB dan Laboratorium Balai Penelitian
Tanah, Bogor.

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan yang digunakan adalah sampel
tanah yang diambil dari dua lokasi sawah
yaitu di Balai Penelitian Padi Ciapus dan
desa Sukajadi Kecamatan Taman Sari,
Bogor.
Metode
Pengambilan Sampel Sedimen dan Air.
Sampel tanah diambil dari dua lokasi
sawah yang memiliki ketinggian yang

berbeda. Sampel berasal dari sawah di Balai
Penelitian Padi Ciapus dengan ketinggian
± 250 meter dpl dan desa Sukajadi dengan
ketinggian ± 540 meter dpl. Pengambilan
sampel tanah dilakukan dengan cara
menancapkan paralon dengan panjang 30
cm dan diameter 6.35 cm pada dua titik
yaitu dari pinggir dan tengah sawah.
Sedimen tanah digunakan untuk analisis
tanah dan isolasi bakteri denitrifikasi,
sedangkan untuk analisis emisi gas N2O
diambil dari air sawah. Pengukuran suhu
udara, air dan tanah serta pH juga dilakukan
pada saat pengambilan contoh.
Aktivitas Denitrifikasi pada
Sawah Ciapus dan Sukajadi.

Sedimen

Pengambilan sampel air dilakukan
dengan cara menancapkan 10 paralon
dengan panjang 30 cm dan diameter 3.6 cm.
Kemudian paralon diisi dengan air sawah
sampai penuh dan ditutup dengan sumbat
karet sehingga bila paralon diangkat maka
sedimen akan terbawa. Selanjutnya bagian
bawah paralon ditutup dengan sumbat karet
dan segera dibawa ke laboratorium. Sampel
dalam paralon diukur volume airnya lalu
diberi perlakuan konsentrasi nitrat 0, 100,
500, 1000 dan 2000 µM dan diinkubasi 3
jam. Setelah 3 jam dilakukan pengujian
kadar nitrat, nitrit dan amonia (Greenberg
et.al 1992). Masing-masing perlakuan dibuat
ulangan sebanyak dua kali.
Analisis Tanah.
Analisis
tanah
dilakukan
di
Laboratorium
Pusat
Penelitian
Pengembangan Tanah dan Agroklimat
Bogor, antara lain meliputi komposisi
tekstur tanah, analisis bahan organik berupa
C dan N, dan KTK. Dari analisis ini dapat
diketahui sifat tanah dan interaksinya
terhadap dominansi populasi bakteri yang
ada di sawah tersebut.
Penyiapan Medium Denitrifikasi.
Medium denitrifikasi yang digunakan
memiliki komposisi per Liter sebagai
berikut CH3 COONa 10 gr, 5 gr KNO 3, 0.5
gr (NH4 )2SO4, 0.9 K2 HPO4, 0.5 gr MgSO 4,
0.2 gr KH2PO4, 0.1 gr CaCl2, 3 gr yeast
ekstrak, 0.2 gr EDTA, pH 7. Medium padat
dibuat dengan komposisi bahan yang sama
dengan medium cair tetapi ditambahkan
agar-agar 20 gram/Liter.

Pengkayaan.
Suspensi sedimen dibuat dengan
komposisi 50% sedimen : 50% air destilata.
Sebanyak 0.3 mL suspensi sedimen
diinokulasi dengan jarum suntik 1 mL ke
dalam 50 mL medium cair denitrifikasi
kemudian inkubasi dilakukan pada suhu
ruang (28 ºC-30 ºC) selama 5-6 hari.
Pemurnian.
Sebanyak satu lup inokulasi suspensi
kultur pengkayaan digores secara kuadran
pada medium padat kemudian diinkubasi
pada suhu ruang (28 ºC-30 ºC) selama 7-10
hari di dalam anaerobik jar
(Oxoid,
England). Koloni-koloni yang tumbuh
terpisah kemudian digores kuadran lagi
sampai didapatkan koloni-koloni yang
murni. Isolat murni yang didapat disimpan
pada medium agar miring dan gliserol
sebagai biakan stok. Kemudian dilakukan
pengamatan morfologi koloni yang meliputi
: bentuk, warna dan tepiannya. Selanjutnya
morfologi sel dan motilitas diamati dibawah
mikroskop
(Nikon
YS2-H)
dengan
perbesaran 400x dari preparat lekapan basah.
Reaksi gram dari tiap isolat ditentukan
dengan
teknik
pewarnaan
Gram
(Hadioetomo 1983).
Uji Oksidasi-Fermentasi Glukosa.
Isolat-isolat murni diinokulasikan pada
medium uji oksidasi -fermentasi dengan
glukosa sebagai sumber karbonnya dan
bromthimol biru sebagai indikator keasaman
pada tabung reaksi dengan tutup ulir.
Inkubasi dilakukan dalam kondisi anaerob
dengan menambahkan parafin cair yang
menutupi seluruh permukaan media (Hugh
& Leifson 1953) (Lampiran 1). Uji positif
ditunjukkan dengan berubahnya warna
medium dari biru menjadi kuning.
Selanjutnya uji reduksi nitrat tahap awal
yang meliputi pengukuran kadar nitrat, nitrit
dan amonia dilakukan pada isolat yang
menunjukkan uji negatif fermentatif.
Uji Reduksi Nitrat Tahap Awal.
Sebanyak 2 mL kultur yang berumur 3
hari dari isolat yang terpilih diinokulasikan
pada botol yang berisi 50 mL medium
denitrifikasi. Inkubasi dilakukan selama 3
hari,
pada
kondisi
aerob
dengan
suhu ruang (28 ºC-30 ºC). Selanjutnya
suspensi isolat yang telah disentrifugasi pada

kecepatan 4000 rpm selama 15 menit
selanjutnya dianalisis kadar nitrat, nitrit, dan
amonia (Greenberg et.al 1992).
Kadar nitrat ditentukan dengan cara 2
mL sampel ditambahkan 0.2 mL brusin dan
4 mL asam sulfat pekat kemudian didiamkan
selama ½ jam. Kemudian diukur serapan
warna yang terbentuk pada panjang
gelombang 420 nm. Nilai absorban yang
diperoleh
kemudian
dikonversi
menggunakan standar hingga diperoleh
satuan dalam konsentrasi (µM).
Kadar nitrit ditentukan dengan cara 5
mL
sampel
ditambahkan
0.1
mL
sulfanilamid dan 0.1 mL Naftalena Etilena
Diamina (NED) kemudian didiamkan
selama 8-10 menit. Kemudian diukur
serapan warna yang terbentuk pada panjang
gelombang 540 nm. Nilai absorban yang
diperoleh
kemudian
dikonversi
menggunakan standar hingga diperoleh
satuan dalam konsentrasi (µM).
Kadar amonia ditentukan dengan cara 5
mL sampel ditambahkan 0.2 mL fenol
alkohol dan didiamkan selama 1 menit, lalu
ditambahkan 0.2 mL nitroprusida dan 0.5
mL campuran hipoklorit dan asam sitrat
(1:4) didiamkan selama ½ jam. Warna yang
terbentuk kemudian diukur serapannya pada
panjang gelombang 640 nm. Nilai absorban
yang diperoleh kemudian dikonversi
menggunakan standar hingga diperoleh
satuan dalam konsentrasi (µM).
Kinetika Reduksi Nitrat.
Inokulum yang digunakan pada
pengujian ini disiapkan dengan cara
menumbuhkan isolat dalam 50 mL medium
denitrifikasi. Inkubasi dilakukan di atas
inkubator berpenggoyang pada suhu ruang
(28 ºC-30 ºC) selama 3 hari. Selanjutnya
kultur bakteri dibuat pelet dengan cara
sentrifugasi pada kecepatan 4000 rpm
selama 15 menit. Pelet dipisahkan dan
dimasukkan ke dalam erlenmeyer berisi

50 mL medium denitrifikasi tanpa nitrat.
Sebanyak
2
mL
kultur
bakteri
diinokulasikan kedalam 50 mL medium
denitrifikasi dengan konsentrasi nitrat 0,
100, 500, 1000 dan 2000 µM. Inkubasi
dilakukan selama 9 jam di atas inkubator
berpenggoyang
dengan
suhu
ruang
(28 ºC-30 ºC). Masing-masing perlakuan di
ulang sebanyak dua kali dengan kontrol
perlakuan dibuat tanpa penambahan kultur
bakteri.
Pengukuran pertumbuhan sel dan
kinetika reduksi nitrat dilakukan setiap 3
jam. Perhitungan kinetika reduksi nitrat
dilakukan dengan menggunakan persamaan
kinetika Michaelis -Menten (White 2000).
Pengukuran Gas N 2O Menggunakan Gas
Chromatography (GC).
Gas N2O diukur di Laboratoriun
Terpadu IPB menggunakan GC-17 A
Shimadzu dengan
Electron
Capture
Detector (ECD) dan kolom GS-Q. Contoh
gas dianalisis pada suhu kolom 50 °C, suhu
injeksi 80 °C, suhu detektor 250 °C dan split
rasio 1:100.

HASIL
Aktivitas Denitrifikasi pada
Sawah Ciapus dan Sukajadi.

Sedimen

Aktivitas denitrifikasi pada sedimen
menunjukkan bahwa seiring dengan
meningkatnya konsentrasi nitrat yang
diberikan, maka jumlah nitrat yang direduksi
juga semakin meningkat. Dari hasil yang
diperoleh, sawah Ciapus mereduksi jumlah
nitrat yang lebih tinggi daripada Sukajadi.
Selain itu pada proses ini juga diakumulasi
nitrit
(Tabel
1).
Sawah
Sukajadi
mengakumulasi nitrit lebih tinggi daripada
Ciapus.

Tabel 1 Aktivitas reduksi nitrat pada sedimen sawah Ciapus dan Sukajadi
NO 3
Sawah Ciapus
Sawah Sukajadi
(µm)
NO 3
NO 2
NH 4
NO 3
NO 2
NH4
(µM/jam) (µM/jam) (µM/jam) (µM/jam) (µM/jam) (µM/jam)
0
0
0,154*
4,704*
0
0,147*
8,958*
100
33,333
0,185
4,225
3,584
0,072
11,352
500
166,667
0,137
4,113
124,260
0,058
13,578
1000 333,333
0,206
5,014
287,925
0,364
15,324
2000 666,667
0,196
6,366
617,849
0,720
16,592
* Jumlah yang terukur merupakan jumlah yang sudah tersedia di sampel

Melalui uji aktivitas denitrifikasi dapat
diketahui pula kinetika laju denitrifikasi
pada sedimen dari kedua sawah tersebut.
Laju kecepatan maksimum reduksi nitrat
(Vmax ) sawah Ciapus (6.3 x 102 µMol/jam.ha)
lebih tinggi daripada Sukajadi yang
mempunyai nilai V max 2.26 x 10 2 µMol/jam.ha
(Tabel 2). Sedangkan untuk akumulasi nitrit
Ciapus memiliki nilai V max (3.59 µMol/jam.ha)
lebih rendah daripada Sukajadi (5.86
µMol/jam.ha).
Tabel 2 Kinetika laju reduksi nitrat pada
sedimen sawah Ciapus dan
Sukajadi
Proses

Sampel

Vmax
(µMol/jam.ha)

Km
(mM)

Reduksi NO3

Ciapus
Sukajadi

6.3 x 102
2.26 x 102

0,54
0,51

Ciapus

3.59

0,07

Sukajadi

5.86

1,25

Akumulasi
NO 2

Struktur dan Kandungan Hara Tanah.
Hasil analisis tanah menunjukkan
perbedaan tekstur tanah yang terlihat pada
persentase komposisi pasir, debu, dan liat.
Tanah Ciapus mempunyai perbandingan
komposisi (%) pasir : debu : liat sebesar
21.5: 45 : 33.5. Sedangkan tanah Sukajadi
memiliki perbandingan 42 : 35 : 23. Tanah
yang digunakan dalam penelitian ini
tergolong tanah masam, dengan pH 5.9
untuk Ciapus dan 5.5 untuk Sukajadi
(Tabel 3). Selain itu berdasarkan kriteria
analisis sifat kimia menurut Pusat Penelitian
Tanah dan Agroklimat 1994, pada kedua
sampel tanah menunjukkan perbedaan
golongan pada kandungan C, N dan K.
Kandungan C (3.27 %) dan K
(0.84 cmol/kg) pada sampel Ciapus
termasuk tinggi dan kandungan N (0.27 %)
yang sedang. Pada sampel
Sukajadi
memiliki kandungan C (2.12 %) dan K (0.24
cmol/kg) sedang dan kandungan N (0.2 %)
yang tergolong rendah
(Lampiran 4).
Isolasi Bakteri Pereduksi Nitrat.
Sedimen yang digunakan berasal dari
tanah yang diambil dari sawah di Balai
2
Penelitian Padi Ciapus (± 700 m ) dan
2
daerah Desa Sukajadi (± 1000 m ). Lokasi
pengambilan
sedimen
masing-masing
diambil dari bagian tepi dan tengah sawah.
Isolat yang didapat dari Ciapus titik tepi dan
tengah sawah diberi kode “CP” dan “CT”,

sedangkan isolat yang berasal dari Sukajadi
titik tepi dan tengah sawah bersandikan “SP”
dan “ST”.
Sebanyak 66 isolat bakteri pereduksi
nitrat berhasil diisolasi (Lampiran 2). 34
isolat dari Ciapus yang terdiri dari 12 isolat
CP dan 22 isolat CT sedangkan sebanyak 32
isolat dari Sukajadi terdiri dari 17 isolat SP
dan 15 isolat ST. Koloni-koloni isolat yang
didapat memiliki warna putih, putih
kekuningan, putih susu, krem, dan kuning
(Gambar 1). Berdasarkan pengamatan
mikroskopik menunjukkan
40 isolat
memiliki sel berbentuk batang, 25 isolat
berbentuk kokus, dan 1 isolat berbentuk
bulat (Tabel 4). Hasil pewarnaan Gram
menunjukkan 7 isolat termasuk Gram positif
dan yang lainnya Gram negatif (Tabel 5).
Hasil penelitian ini menunjukkan sebanyak
31 isolat memiliki sel berbentuk batang,
motil dan termasuk gram negatif.
Selanjutnya 31 isolat tersebut kemudian
diuji kemampuannya dalam mengoksidasi
atau memfermentasi glukosa.
Kemampuan Isolat dalam Mengoksidasi Fermentasi Glukosa.
Hasil positif yang ditunjukkan pada uji
ini berupa perubahan warna medium dari
biru menjadi kuning. Hasil uji oksidasifermentasi glukosa ini menunjukkan 1 isolat
fermentatif negatif yaitu isolat CT-12 dan 65
isolat lainnya termasuk fermentatif positif
(Tabel 5) (Gambar 2).
Aktivitas Reduksi Nitrat Tahap Awal.
Isolat CT-12 mampu mereduksi nitrat
3.09 µM atau 58.79 % dibandingkan dengan
kontrol (5.27 µM). Aktivitas reduksi nitrat
oleh CT-12 menghasilkan nitrit 1.80 µM
atau 58.25 %, dan produk akhir berupa gas
20.88 %.
Kinetika Reduksi Nitrat.
Aktivitas CT-12 dalam mereduksi nitrat
terlihat pada waktu inkubasi setelah 0 jam
yang kemudian mengalami kenaikan jumlah
nitrat yang direduksi seiring dengan lamanya
waktu inkubasi (gambar 3 ). Penurunan
senyawa nitrat yang dilakukan isolat CT-12
pada medium diikuti oleh akumulasi
senyawa nitrit. Jumlah nitrit yang
diakumulasi mengalami kenaikan seiring
dengan banyaknya jumlah konsentrasi nitrat
yang direduksi dan lamanya waktu inkubasi

(gambar 4). Berdasarkan analisis kinetika
reduksi diperoleh nilai laju reduksi nitrat
maksimum (V max) 4 µM/jam dengan Km
3.4 mM.

Pada penelitian ini hasil analisis gas
N 2O terhadap sampel menunjukkan tidak
terdeteksinya gas N2 O baik pada blanko
standar maupun sampel dari Ciapus dan
Sukajadi (Lampiran 3).

Kandungan Gas N 2O dalam Sampel.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Gambar 1 Contoh koloni isolat yang berhasil diisolasi, isolat CT-12 (a); isolat CP-3 (b);

isolat CP-5 (c); isolat CP-11 (d); dan isolat CT-22 (e).

Gambar 2 Hasil uji fermentatif isolat-isolat asal Ciapus dan Sukajadi. Warna biru menunjukkan
hasil negatif dan warna kuning menunjukkan hasil positif pada uji fermentatif.
Tabel 3 Struktur dan kandungan hara tanah Ciapus dan Sukajadi
Sampel

Tekstur (%)

pH

(%)

KTK (NH 4-Acetat 1N, pH 7)(cmol/kg)

Sawah

Pasir

Debu

Liat

H2O

C

N

C/N

Ca

Mg

K

Na

Jmlh

KTK

KB

Ciapus

21,5

45

33,5

5,9

3,27

0,27

12.11

13

3,33

0,84

0,57

17,72

24,4

73

Sukajadi

42

35

23

5,5

2,12

0,2

10.6

12,4

3,14

0,24

0,63

16,41

19,48

84

Tabel 4 Morfologi koloni dan bentuk sel isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi
Morfologi Koloni
Jumlah Bentuk Sel
Jumlah
Bundar, Putih susu, cembung
13
Kokus
25
Bundar, putih, cembung
11
Batang
40
Bundar, putih kekuningan, cembung
22
Bulat
1
Bundar, krem, cembung
2
Bundar, kuning, cembung
12
Bundar, tengah krem, pinggir kuning
1
Bundar, tengah kuning, pinggir kuning
2
Tidak teratur, putih, rata
1
Tidak teratur, krem,rata
2
Tabel 5 Karakteristik isolat yang berasal dari Ciapus dan Sukajadi
Motilitas Jumlah Uji Fermentatif Jumlah Pewarnaan Jumlah
Gram
Motil

43

Positif

65

Positif

7

Non Motil

23

Negatif

1

Negatif

59

8

N itrat Tereduk si (uM )

7
6
5
4
3
2
1
0
0 Jam

3 Jam

6 Jam

9 Jam

Waktu Inkubasi
0 µM

100 µM

1000 µM

2000 µM

500 µM

Gambar 3 Aktivitas reduksi nitrat isolat
CT-12
3,5
[A k u mu la si N i trit] /(uM )

3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 Jam

3 Jam

6 Jam

9 Jam

Wakt u Inkubasi
0 µM

100 µM

500 µM

1000 µM

2000 µM

Gambar 4 Konsentrasi nitrit terakumulasi
CT-12

PEMBAHASAN
Aktivitas Reduksi Nitrat pada Sedimen
Sawah Ciapus dan Sukajadi.
Sawah Ciapus dan Sukajadi memiliki
kondisi yang berbeda pada saat pengambilan
sampel (Lampiran 6). Jenis padi pada sawah
Ciapus adalah Sintanur berumur ± 30 hari
sedangkan sawah Sukajadi menggunakan
padi Ir 36 berumur ± 7 hari.