Efektivitas Sumber Karbon Dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai Untuk Perbaikan Kualitas Air Media Pemeliharan Udang
EFEKTIVITAS SUMBER KARBON DALAM PERBANYAKAN
BAKTERI PENGURAI UNTUK PERBAIKAN KUALITAS AIR
MEDIA PEMELIHARAAN UDANG
ALIFANI YASINTA
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRISI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Efektivitas Sumber
Karbon dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai untuk Perbaikan Kualitas Air Media
Pemeliharaan Udang adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun 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.
Bogor, September 2015
Alifani Yasinta
NIM C24110045
ABSTRAK
ALIFANI YASINTA. Efektivitas Sumber Karbon dalam Perbanyakan Bakteri
Pengurai untuk Perbaikan Kualitas Air Media Pemeliharan Udang. Dibimbing
oleh KADARWAN SOEWARDI dan SIGID HARIYADI.
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efektivitas sumber karbon yang
berbeda untuk peningkatan populasi bakteri dalam perbaikan kualitas air media
dan limbah pemeliharaan udang. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium
mengggunakan rancangan acak lengkap in time dengan empat perlakuan, tiga
ulangan dengan waktu pengamatan setiap tujuh hari selama 42 hari. Pengukuran
parameter kualitas air meliputi: amonia, nitrat, nitrit, COD, oksigen terlarut, pH,
salinitas, suhu, dan jumlah koloni bakteri. Hasil pengamatan menunjukan bahwa
penggunaan sumber karbon dari gula pasir lebih efektif menurunkan bahan
organik dibandingkan dengan sumber karbon molase. Hal ini ditunjukan dengan
pertumbuhan jumlah koloni bakteri pada perlakuan gula pasir lebih tinggi
dibandingkan pada perlakuan lainnya.
Kata kunci: limbah budidaya udang, nutrien, sumber karbon
ABSTRACT
ALIFANI YASINTA. The Effectiveness of Carbon Sources on Microbial
Bacteria Reproduction for the Improvement of Water Quality Maintenance of
Medium Shrimp. Supervised by KADARWAN SOEWARDI and SIGID
HARIYADI.
This research was aimed to find out the effectiveness of different carbon
sources for population increase bacteruim to the improvement of water quality
maintenance of medium and shrimp culture wastewater. The research was
conducted in laboratory scale using “In Time-Completely Randomized Design”.
Samples were performed at four treatments with three repetitions, those were
observed every seven days for 42 days. The parameters of water quality
measurment were ammonia, nitrate, nitrite, COD, dissolved oxygen (DO), pH,
salinity, and the number of bacteria. The observation result showed that the use of
carbon source from sugar is more effective to reduce organic materials than
molase carbon source. It is proved by the growth of bacteria colony in sugar
treatment is higher than other treatments.
Keywords: carbon source, nutrient, shrimp culture wastewater.
EFEKTIVITAS SUMBER KARBON DALAM PERBANYAKAN
BAKTERI PENGURAI UNTUK PERBAIKAN KUALITAS AIR
MEDIA PEMELIHARAAN UDANG
ALIFANI YASINTA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul skripsi : Efektivitas Sumber Karbon dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai
untuk Perbaikan Kualitas Air Media Pemeliharaan Udang
Nama
: Alifani Yasinta
NIM
: C24110045
Program studi : Manajemen Sumberdaya Perairan
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Kadarwan Soewardi
Pembimbing I
Dr Ir Sigid Hariyadi, MSc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Mohammad Mukhlis Kamal, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul Efektivitas Sumber Karbon
dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai untuk Perbaikan Kualitas Air Media
Pemeliharaan Udang ini dapat diselesaikan. Skripsi ini disusun dalam rangka
memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Departemen
Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian
Bogor.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama
kepada:
1. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan
kesempatan studi kepada Penulis
2. Beasiswa PPA/BBM IPB yang telah membantu biaya kuliah Penulis di
Institut Pertanian Bogor
3. Dr Majariana Krisanti, SPi MSi selaku pembimbing akademik dan dosen
penguji.
4. Prof Dr Ir Kadarwan Soewardi selaku dosen pembimbing I dan
kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk mengikuti
penelitian ini
5. Dr Ir Sigid Hariyadi, MSc selaku dosen pembimbing skripsi II
6. Keluarga tercinta (Bapak, Ibu dan Adik) atas doa, kasih sayang dan
semangat kepada Penulis
7. Teman-teman MSP dan non-MSP yang telah membantu penelitian ini.
Demikian skripsi ini disusun, semoga bermanfaat.
Bogor, September 2015
Alifani Yasinta
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat
Tahapan Penelitian
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
viii
viii
viii
1
1
1
2
2
2
2
3
4
5
5
9
14
14
14
14
17
21
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Metode untuk mengukur parameter kualitas air
Sidik ragam RAL in time penerapan bakteri
Hasil pengukuran suhu
Hasil pengukuran nilai pH
3
4
9
9
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Skema perumusan masalah
Perubahanjumlah koloni bakteri
Konsentrasi Total Ammonia Nitrogen
Konsentrasi amonia bebas
Konsentrasi nitrit
Konsentrasi nitrat
Konsentrasi COD
Konsentrasi DO
2
5
5
6
7
7
8
8
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Data jumlah koloni bakteri (cfu mL-1) selama penelitian pada
masing-masing perlakuan
Hasil anilisis ragam parameter TAN
Hasil analisis ragam parameter amonia bebas
Hasil analisis ragam parameter nitrit
Hasil analisis ragam parameter nitrat
Hasil analisis ragam parameter COD
Hasil uji lanjut Duncan
Efektivitas penurunan bahan organik (%) oleh bakteri
Data suhu (oC) selama penelitian pada masing-masing perlakuan
Data pH selama penelitian pada masing-masing perlakuan
Susunan wadah penelitian
Alat penghitung bakteri
17
17
17
18
18
18
19
19
19
20
20
20
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kegiatan budidaya khususnya udang mengalami peningkatkan seiring
dengan kebutuhan pakan udang yang mengandung protein. Dampaknya dapat
menghasilkan buangan limbah organik keperairan. Oleh karena itu diperlukan
upaya untuk mengolah limbah tersebut. Pengolahan limbah dapat dimulai dari
memperbaiki sistem budidaya yang lebih efisien. Salah satu cara untuk mengolah
limbah organik, yaitu menggunakan bakteri.
Bakteri yang digunakan yaitu bakteri nitrifikasi yang berperan dalam proses
dekomposisi bahan organik dalam tambak. Bakteri yang memanfaatkan senyawa
organik, yaitu bakteri heterotrof yang mempunyai peran penting dalam proses
hidrolisis untuk menguraikan molekul yang kompleks. Keberadaan bakteri ini
sangat penting karena berperan dalam mereduksi limbah menjadi unsur hara
(Priadie 2012). Namun, ketika kondisi bahan organik melimpah dan jumlah
bakteri terbatas maka kerja bakteri akan semakin berat sehingga tidak seluruh
bahan organik dapat terdekomposisi.
Bakteri memerlukan sumber karbon untuk pertumbuhan. Sumber karbon
dalam sistem budidaya berasal dari pakan, agar lebih efektif dalam mempercepat
pertumbuhan bakteri dalam mendekomposisi bahan organik ditambahkan sumber
karbon dari luar. Hal tersebut dilalukan agar buangan limbah kelingkungan dapat
berkurang.
Sumber karbon yang digunakan, yaitu molase dan gula pasir. Sumber
karbon digunakan sebagai energi untuk pertumbuhan bakteri sehingga dapat
meningkatkan efektivitas bakteri dalam mendekomposisi bahan organik. Patjara
dan Rachmansyah (2010) menyatakan bahwa molase merupakan sumber karbon
yang dapat meningkatkan keberadaan bakteri. Kandungan sukrosa pada gula pasir
berkisar 97,1%, sedangkan molase mengandung sukrosa sebesar 40-55%.
Perumusan Masalah
Teknologi budidaya udang dengan padat penebaran yang semakin tinggi
memberikan konsekuensi pakan yang meningkat.
Hal ini menyebabkan
penurunan kualitas air yang diakibatkan adanya peningkatan bahan organik yang
masuk kedalam kolam pemeliharaan tersebut. Tingginya kandungan bahan
organik di kolam udang dapat mengakibatkan penurunan kualitas air dan
berdampak kematian pada udang.
Salah satu cara untuk menurunkan kandungan bahan organik dari kolam
udang dapat melalui pendekatan biologi dengan menggunakan bakteri commersial
product SN (bakteri nitrifikasi). Peran bakteri dapat dilihat melalui hasil analisis
kualitas air dan keberadaan bahan organik yang dikaitkan dengan peningkatan dan
biomassa bakteri.
Penambahan sumber karbon menjadi energi dalam
pertumbuhan bakteri akan mengoptimumkan aktivitas bakteri dalam
mendekomposisi bahan organik dan memperbaiki kualitas air media pemeliharaan
udang.
2
LimbahLimbah
organik
dari
organik
pemeliharaan
dari
pemeliharaan
udang
udang
BakteriBakteri
SN
SN
SumberSumber
karbon
untuk
karbon
untuk
mempercepat
bakteri
dalam
mendekomposisi
bakteri
1.Perubahan
1.Peru
kualitas
bahan kualitas
air
2.Jumlah
air 2.Jumlah
koloni
Ya
a
Sumber karbon
yang efektif untuk
peningkatan
kualitas air
Peningkatan
jumlah
koloni
bakteri
Tidak T
idak
Gambar 1 Skema perumusan masalah
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efektivitas sumber karbon yang
berbeda untuk peningkatan populasi bakteri dalam perbaikan kualitas air media
dan limbah pemeliharaan udang.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah dapat diterapkan
sebagai salah satu alternatif pengolahan limbah budidaya udang dalam
meningkatkan kualitas air.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan selama enam minggu mulai dari Maret hingga
April 2015. Penelitian dilakukan pada skala laboratorium, bertempat di
Laboratorium Fisika dan Kimia Lingkungan, Bagian Produktivitas dan
Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan serta
Laboratorium Mikro Biologi, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas
Perikanan dan llmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
3
Tahapan Penelitian
Tahap persiapan
Persiapan dimulai dengan menyiapkan 12 buah galon dengan empat
perlakuan dan masing-masing tiga kali ulangan. Perlakuan yang digunakan, yaitu
M (molase), GP (gula pasir), TK&TB (tanpa karbon dan tanpa bakteri) dan TK
(tanpa karbon). Sterilisasi media air laut dengan kaporit yang didiamkan selama
24 jam. Alat-alat dan wadah yang akan digunakan sebelumnya dicuci hingga
bersih dan dikeringkan. Hal ini dilakukan untuk menghindari organisme yang
tidak diinginkan. Sumber karbon yang digunakan dalam bentuk cair dan
difermentasi selama 24 jam. Bahan yang digunakan untuk membuat fermentasi,
yaitu dedak, ragi, bakteri, susu skim, dan sumber karbon, yang kemudian
dilarutkan dalam air. Peralatan penelitian berupa galon disusun pada sebuah rak
dan dihubungankan dengan aerator. Galon yang digunakan masing-masing diisi
air sebanyak 13 liter dan dimasukan udang sebanyak 13 ekor per galon.
Pelaksanaan Penelitian
Penelitian utama meliputi pemeliharaan udang yang dilakukan selama satu
minggu, setelah satu minggu untuk perlakuan molase, gula pasir, dan tanpa
karbon diberikan 13 mL bakteri per dua hari. Sumber karbon ditambahkan pada
perlakuan molase dan gula pasir sebanyak 130 mL per empat hari. Pergantian air
dilakukan setiap tiga hari sekali sebanyak satu liter dengan perbandingan 1:1 air
laut dan air tawar (500 mL air laut dan 500 mL air tawar). Pemberian pakan
dilakukan sebanyak satu kali sehari. Pengamatan parameter kualitas air dan
bakteri dilakukan setiap seminggu sekali selama enam minggu.
Waktu
pengambilan contoh pukul 13:00-17:00 WIB. Pengambilan contoh air sebanyak
250 mL pada masing-masing perlakuan dan ulangan kemudian dilakukan
pengukuran DO, suhu, pH, dan salinitas secara in situ. Metode analisis yang
digunakan untuk mengukur parameter kualitas air disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1Metode untuk mengukur parameter kualitas air
Parameter
Satuan
Metode
-1
Pertumbuhan bakteri cfu mL
Total plate count
Total Ammonia
mg L-1
Phenate
Nitrogen
Amonia bebas
mg L-1
Persentase unionized
amonia*
Nitrat
mg L-1
Brucine
Nitrit
mg L-1
Indophenol
-1
COD
mg L
Refluks tertutup
-1
DO
mg L
Winkler
o
C
Suhu
pH
Sumber : APHA (2012) & *Strictland and Parson (1972)
Alat ukur
Cawan petri
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Titrimetrik
Termometer
Indikator pH skala
0,5 unit
4
Pertumbuhan koloni bakteri
Analisis pertumbuhan bakteri dilakukan melalui penghitungan jumlah
koloni bakteri menggunakan hitungan cawan petri dengan media agar. Menurut
Kharisma dan Manan (2012) bahwa analisis penghitungan bakteri dilakukan
dengan menerapkan metode total plate count (TPC). Total Plate Count
merupakan metode penghitungan bakteri dengan menghitung jumlah koloni
bakteri yang hidup yang berada dalam kisaran 30 sampai 300 cfu mL-1 dalam
pengenceran tertentu.
Analisis Data
Sidik ragam Rancangan Acak Lengkap (RAL) in time
Sidik ragam RAL in time digunakan untuk mengetahui pengaruh
perlakuan, waktu pengamatan, dan interaksi antara perlakuan dengan waktu
pengamatan terhadap penurunan bahan organik (nitrit, nitrat, amonia dan COD)
serta beberapa parameter kualitas air (pH, suhu, dan DO). Sidik ragam rancangan
pengamatan berulang (repeated measures) pada penelitian ini disajikan pada
Tabel 2.
Tabel 2 Sidik ragam RAL in time penerapan bakteri
Sumber Keragaman Db
JK
KT
Perlakuan (A)
a-1
JKA
KTA
Galat (a)
Waktu (B)
Galat (b)
Interaksi (AB)
Total
a(n-1)
b-1
a(b-1)(n-1)
(a-1)-(b-1)
abn-1
JKGa
JKB
JKGb
JKAB
JKT
KTGa
KTB
KTGb
KTAB
Fhit
Ftab
KTA/KTGa
Fα(dbA, dbGa)
KTK/KTGb
Fα(dbB,dbGb)
KTAB/KTGb Fα(dbAB,dbGb)
Sumber : Mattjik dan Sumertajaya (2000)
Hipotesis:
H0 : µ 1 = µ 2 = µ 3; penambahan sumber karbon yang berbeda pada bakteri pengurai
yang sama tidak memperbaiki kualitas air.
H1 :
setidaknya ada satu jenis sumber karbon yang berbeda pada
bakteri pengurai yang sama menunjukan perbaikan nilai kualitas
air.
Uji pengaruh diperoleh dengan membandingkan nilai Fhit dan Ftab. Jika Fhit
> Ftab, maka H0 ditolak, sehingga dapat disimpulkan bahwa penambahan sumber
karbon yang berbeda berpengaruh terhadap penurunan limbah organik dan
peningkatan kualitas air.
Uji lanjut Duncan Multiple Range Test (DMRT)
Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2000), jika dalam kesimpulan uji
pengaruh yang diambil H0 ditolak atau H1 diterima, maka selanjutnya dilakukan
uji pembanding berganda untuk menentukan perlakuan mana yang menyebabkan
H0 ditolak. Uji lanjut yang digunakan yaitu Duncan multiple range test (DMRT)
atau uji perbandingan berganda Duncan.
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil penelitian didasarkan pada jumlah perbanyakan bakteri pengurai dan
keefektifan sumber karbon baik molase maupun gula pasir dalam
mendekomposisi limbah organik budidaya udang. Uji statistik dilakukan untuk
mengetahui perubahan pada masing-masing parameter yang diamati.
Bakteri (cfu L-1)
Jumlah koloni bakteri
Pertumbuhan bakteri ditentukan berdasarkan hasil perhitungan jumlah
koloni bakteri dengan metode cawan. Grafik pertumbuhan koloni bakteri selama
penelitian disajikan pada Gambar 2.
10000000
8000000
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
6000000
4000000
2000000
0
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 2 Perubahan jumlah koloni bakteri
Jumlah koloni bakteri pada masing-masing perlakuan meningkat setiap
pengamatan, namun pada perlakuan tanpa karbon mengalami penurunan pada
pengamatan ke-42. Jumlah koloni bakteri terendah terdapat pada perlakuan
TK&TB.
Total Ammonia Nitrogen
Total ammonia nitrogen (TAN) atau amonia total merupakan jumlah amonia
yang terukur di perairan, yang terdapat dalam bentuk amonium dan amonia bebas
yang tidak terionisasi. Hasil pengukuran TAN selama penelitian disajikan pada
Gambar 3.
TAN (mg L-1)
1.5
1.0
Molase
Gula Pasir
Tanpa Karbon
TK & TB
0.5
0.0
7
14
21
28
35
42
Pengamatan keGambar 3 Konsentrasi Total Ammonia Nitrogen
6
Konsentrasi TAN cenderung mengalami penurunan pada perlakuan gula
pasir mulai pengamatan ke-21 sampai pengamatan ke-42. Pada perlakuan tanpa
karbon pengamatan ke-42 mengalami kenaikan. Konsentrasi TAN masingmasing perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon selama penelitian
berkisar 0,2706-0,5538; 0,2030-0,5849; 0,2098-1,2747; dan 0,1763-0,6954 mg L1
. Uji statistik menunjukkan konsentrasi TAN tidak berbeda terhadap perlakuan
yang diberikan.
Amonia bebas (NH3-N)
Dekomposisi bahan organik yang mengandung nitrogen ditandai dengan
terbentuknya amonia. Amonia bebas merupakan bentuk amonia yang tidak
terionisasi dan bersifat toksik diperairan dalam jumlah tertentu. Hasil pengukuran
amonia bebas selama penelitian disajikan pada Gambar 4.
NH3- -N (mg L-1)
0.0012
0.0010
Molase
Gula Pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
0.0008
0.0006
0.0004
0.0002
0.0000
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 4 Konsentrasi amonia bebas
Konsentrasi amonia bebas masing-masing perlakuan cenderung mengalami
penurunan, namun pada perlakuan TK&TB mengalami kenaikan mulai
pengamatan ke-28 sampai pengamatan ke-42. Konsentrasi amonia bebas tertinggi
terdapat pada perlakuan gula pasir pengamatan ke-7 dan terendah terdapat pada
pengamatan ke-42. Konsentrasi amonia bebas masing-masing perlakuan molase,
gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon selama penelitian berkisar 0,0003-0,0010;
0,0001-0,0009; 0,0004-0,0008; dan 0,0003-0,0010 mg L-1.
Uji statistik
menunjukan kosentrasi amonia bebas berbeda terhadap perlakuan yang diberikan.
Nitrit (NO2- -N)
Kandungan nitrit di perairan alami biasanya ditemukan dalam jumlah yang
sedikit, lebih sedikit daripada nitrat. Hal ini dikarenakan nitrit bersifat tidak stabil
dengan keberadaan oksigen. Hasil pengukuran nitrit selama penelitian disajikan
pada Gambar 5.
NO2- -N (mg L-1)
7
0.5
0.4
0.3
Molase
Gula Pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
0.2
0.1
0.0
1
2
3
4
Pengamatan ke-
5
6
Gambar 5 Konsentrasi nitrit
Konsentrasi nitrit pada masing-masing perlakuan cenderung berfluktuasi
dan mengalami penurunan pada pengamatan ke-14 sampai pengamatan ke-28.
Konsentrasi nitrit masing-masing perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa
karbon selama penelitian berkisar 0,1536-0,2757; 0,1596-0,2907; 0,1668-0,3119;
dan 0,1637-0,3394 mg L-1. Uji statistik menunjukan konsentrasi nitrit tidak
berbeda terhadap perlakuan yang diberikan.
Nitrat (NO3- -N)
Nitrat merupakan bentuk utama dari senyawa nitrogen di perairan yang
dimanfaatkan sebagai nutrien bagi pertumbuhan (Effendi 2003).
Hasil
pengukuran nitrat selama penelitian disajikan pada Gambar 6.
NO3- -N (mg L-1)
3.0
2.5
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
7
14
21
28
35
42
Pengamatan ke-
Gambar 6 Konsentrasi nitrat
Konsentrasi nitrat berfluktuasi pada masing-masing perlakuan. Konsentrasi
nitrat masing-masing perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon
selama penelitian berkisar 1,5235-2,2113; 1,0595-1,6489; 1,4068-2,4642; dan
1,0473-1,7189 mg L-1. Uji statistik menunjukan konsentrasi nitrat berbeda
terhadap perlakuan yang diberikan .
Kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand
Kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand adalah
banyaknya oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi senyawa organik secara
kimiawi. Hasil pengukuran COD selama penelitian disajikan pada Gambar 7.
8
COD (mg L-1)
120
100
80
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
60
40
20
0
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 7 Konsentrasi COD
Konsentrasi COD pada masing-masing perlakuan cenderung mengalami
penurunan, namun pada perlakuan TK&TB mengalami kenaikan mulai
pengamatan ke-21 sampai pengamatan ke-25. Konsentrasi COD masing-masing
perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon selama penelitian
berkisar 51,9855-87,2899; 41,3333-78,1594; 66,5652-98,7319; dan 65,080084,1739 mg L-1. Uji statistik menunjukan nilai COD berbeda terhadap perlakuan
yang diberikan .
DO (mg L-1)
Oksigen terlarut atau dissolved oxygen
Dekomposisi bahan organik dan oksidasi anorganik dapat mengurangi kadar
oksigen terlarut. Dissolved Oxygen (DO) adalah jumlah mg L-1 gas oksigen yang
terlarut dalam air (Hariyadi et al. 1992). Hasil pengukuran oksigen terlarut
selama penelitian disajikan pada Gambar 8.
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 8 Konsentrasi DO
Konsentrasi oksigen terlarut (DO) pada masing-masing perlakuan selama
pengamatan cenderung mengalami penurunan. Oksigen terlarut tertinggi terdapat
pada perlakuan molase pengamatan ke-14.
Suhu
Suhu air merupakan parameter yang penting karena berpengaruh terhadap
pertumbuhan, kehidupan akuatik dan reaksi kimia dalam suatu perairan terutama
sistem metabolisme biota akuatik. Kisaran nilai suhu (oC) selama penelitian
disajikan pada Tabel 3.
9
Tabel 3 Hasil pengukuran suhu
Pengamatan ke7
14
21
28
35
42
Molase
28,0
27,0
27,0
26,5
27,5
27,0
Gula Pasir
28,3
27,0
27,6
27,0
28,5
28,6
Suhu
TK & TB
28,1
27,0
27,0
26,5
28,0
28,3
Tanpa Karbon
27,1
28,5
28,5
28,3
28,0
28,0
Pengukuran suhu dilakuakan setiap pukul 14:00 selama pengamatan.
Kondisi suhu pada masing-masing perlakuan berkisar 26,5-28,6 oC. Nilai suhu
tersebut masih dalam kisaran normal untuk budidaya udang.
Nilai pH media
Nilai pH menggambarkan konsentrasi dari ion hidrogen di perairan yang
berkaitan dengan karbondioksida bebas dan alkalinitas dan mempengaruhi
toksisitas suatu senyawa kimia. Kisaran nilai pH selama penelitian disajikan pada
Tabel 4.
Tabel 4 Hasil pengukuran nilai pH
Pengamatan ke7
14
21
28
35
42
Molase
6,5
6,5
6,0
6,5
6,0
6,0
Derajat keasaman
Gula Pasir
TK & TB
6,5
6,5
6,5
6,5
6,0
6,0
6,0
6,0
5,8
6,0
5,8
5,8
Tanpa Karbon
6,3
6,5
6,3
6,0
6,5
5,7
Pengukuran pH setiap pengamatan dilakukan pada siang hari pukul 14:0015:00 WIB. Kondisi pH pada masing-masing perlakuan masih dalam kisaran
normal untuk kehidupan udang.
Pembahasan
Pengelolaan limbah organik dapat dilakukan secara biologi dengan
menggunakan bakteri. Penambahan sumber karbon baik molase maupun gula
pasir berfungsi mempercepat pertumbuhan koloni bakteri dalam menguraikan
bahan organik Pemilihan sumber karbon molase dan gula pasir didasarkan
efisiensi dan kemudahan diperoleh.
Rachmawati (2007) menyatakan bahwa molase adalah hasil samping dari
proses pembuatan gula tebu yang tersusun dari sukrosa, glukosa, fruktosa, dan
komponen lain, sehingga dapat digunakan sebagai sumber karbon yang baik bagi
pertumbuhan bakteri. Menurut Fifendy et al. (2013) molase mengandung nutrisi
untuk kebutuhan bakteri yang dapat dijadikan bahan alternatif sumber karbon
dalam media fermentasi.
10
Pengamatan jumlah koloni bakteri pada masing-masing perlakuan
cenderung meningkat, namun pada perlakuan tanpa penambahan sumber karbon
pengamatan ke-42 mengalami penurunan (Gambar 2). Penurunan jumlah koloni
bakteri dapat disebabkan oleh penurunan sumber karbon didalamnya. Menurut
Apriadi (2008) menyatakan bahwa pemanfaatan bahan organik oleh bakteri
dilakukan melalui konversi bahan organik menjadi sel-sel baru, yang dapat
menyebabkan penambahan jumlah bakteri di perairan. Aktivitas dekomposisi
bahan organik oleh bakteri dari limbah budidaya bergantung pada sumber karbon
yang tersedia (Fontenot et al. 2007).
Jumlah koloni bakteri pada perlakuan gula pasir lebih tinggi dibandingkan
dengan perlakuan molase (Lampiran 1). Hal ini sesuai dengan penelitian yang
dilakukan oleh Sarkono et al. (2012) menyatakan bahwa, optimasi produksi
selulosa bakteri terdapat pada penambahan gula, selain itu jumlah kandungan
sukrosa lebih tinggi pada gula pasir. Sularjo (2010) menyatakan bahwa
kandungan gula pasir berupa: sukrosa 97,1%, gula reduksi 1,24%, kadar air 0,61%.
Simanjuntak (2009) menyatakan bahwa kandungan molase berupa: sukrosa
sebesar 40-55%. Molase adalah sumber karbon yang paling disukai dibandingkan
glukosa (Sarlin dan Philip 2013). Menurut Samocha et al. (2007) penambahan
jumlah molase berdasarkan dengan asumsi bahwa enam gram karbon yang
diperlukan untuk mengkonversi satu gram TAN, yang dihasilkan dari pakan.
Jumlah koloni bakteri pada perlakuan molase mulai meningkat pada
pengamatan ke-35 sampai akhir pengamatan. Hal ini disebabkan pada awal
pengamatan bakteri, dengan penambahan sumber karbon molase masih
beradaptasi dengan lingkungan. Menurut Patjara dan Rahmansyah (2010)
menyatakan bahwa penambahan molase pada media air budidaya dengan aerasi
cukup, dapat meningkatkan pertumbuhan bakteri dan dapat meningkatkan
konsumsi oksigen.
Hasil pengamatan jumlah koloni bakteri terendah terdapat pada perlakuan
TK&TB. Hal ini disebabkan oleh sumber karbon dalam pakan tidak mencukupi,
selain itu pembentukan bakteri baru dapat menimbulkan persaingan antar bakteri
untuk memperoleh makanan. Moriarty (1997) menyatakan bahwa jumlah koloni
bakteri yang bertambah menunjukan bahwa bahan organik pada limbah dapat
dimanfaatkan, sehingga pertumbuhan bakteri dapat berlangsung dengan baik.
Menurut Badjoeri dan Widiyanto (2008) bahwa bakteri dapat membantu proses
flokulasi biomassa mikrobiologi yang bermanfaat dalam penurunan beban
masukan bahan organik.
Amonia diperairan merupakan hasil katabolisme protein yang diekskresikan
oleh ikan (Hargreaves 1998). Total Ammonia Nitrogen (TAN) merupakan jumlah
amonia yang terukur diperairan, yang terdapat dalam bentuk amonium yang dapat
terionisasi (NH4+) dan amonia bebas yang tidak terionisasi (NH3) (Effendi 2003).
Sumber amonia pada media pemeliharaan udang berasal dari pakan yang tidak
termanfaatkan dan hasil eksresi (feses) udang.
Berdasarkan grafik konsentrasi TAN pada perlakuan gula pasir dan molase
cenderung mengalami penurunan setiap pengamatan. Hal ini disebabkan sumber
karbon tersebut efektif untuk peningkatan populasi bakteri dalam
mendekomposisi bahan organik sehingga menurunkan konsentrasi TAN (Gambar
3). Menurut Panjaitan (2010) penambahan molase akan mengurangi konsentrasi
TAN sekitar 65% dari perairan selama enam jam. Selain itu, menurunnya
11
kandungan amonia diduga keberadaan oksigen dan kepekatan air media dalam
kolam (Megahed dan Mohamed 2014).
Kosentrasi TAN akan terus meningkat apabila jumlah karbon menurun,
sehingga diperlukan adanya penambahan sumber karbon setiap hari agar
manajemen amonia terus berlangsung. Pada perlakuan tanpa karbon dan TK&TB
konsentrasi TAN cenderung berfluktuasi dan pada akhir pengamatan nilainya
meningkat (Gambar 3). Hal ini dikaitkan dengan koloni bakteri pada perlakuan
TK&TB jumlahnya lebih sedikit dibandingkan perlakuan lain, sehingga bakteri
tidak mampu mengguraikan bahan organik dengan baik. Menurut Sukenda (2006)
menyatakan bahwa penambahan karbon dapat meningkatkan asimilasi N oleh
bakteri yang berimplikasi pada pengurangan jumlah TAN.
Patjara dan Rachmansyah (2010) kandungan NH3-N 0,45 mg L-1 dapat
menghambat laju pertumbuhan udang. Kandungan NH3-N 1,29 mg L-1 sudah
membunuh beberapa jenis udang. Hasil pengamatan selama penelitian kandungan
TAN berkisar 0,1763-1,2747 mg L-1, namun udang tetap hidup karena konsentrasi
amonia bebasnya rendah . Kandungan TAN (NH3-N) sebesar 0,05-0,2 mg L-1
sudah menghambat laju pertumbuhan organisme akuatik pada umumnya
(Megahed dan Mohamed 2014). Amonia hasil penguraian bahan organik
teroksidasi menjadi nitrat (proses nitrifikasi) (Muchtar 2007). Uji statistik
menunjukkan bahwa perbedaan perlakuan (P>0,05) tidak berpengaruh terhadap
perubahan konsentrasi TAN, sedangkan perbedaan waktu pengamatan
memberikan pengaruh berbeda (P0,05)
tidak berpengaruh terhadap perubahan konsentrasi amonia bebas, sedangkan
perbedaan waktu pengamatan dan interaksi antara waktu dengan perlakuan
memberikan pengaruh berbeda (PF
Kesimpulan
Perlakuan
3
6,2287
2,0762
14,91
F
8,02
2E-04 Tolak H0
Waktu
5
2213,1782
442,6356
2,64
0,035
Tolak H0
Perlakuan*Waktu
15
5076,5303
338,4353
2,02
0,034
Tolak H0
Kesimpulan
Keterangan :
*Tolak H0 : Perbedaan perlakuan, waktu pengamatan dan interaksi perlakuan
dengan waktu pengamatan berpengaruh terhadap perubahan nilai COD
19
Lampiran 7 Hasil uji lanjut Duncan
Parameter
TAN
Amonia bebas
Nitrit
Nitrat
COD
Molase
0,06860a
0,00060a 0,21479a 1,75880b 68,87600bc
Gula pasir
0,04940a
0,00040b 0,20864a 1,30330c 60,88100c
Tanpa karbon 0,05840a
0,00050ab 0,28088a 1,35680c 73,50700ab
TK&TB
0,04710a
0,00061ab 0,24358a 2,01710a 81,54000a
Keterangan : angka dengan simbol yang berbeda menunjukkan signifikan
(P
BAKTERI PENGURAI UNTUK PERBAIKAN KUALITAS AIR
MEDIA PEMELIHARAAN UDANG
ALIFANI YASINTA
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRISI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Efektivitas Sumber
Karbon dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai untuk Perbaikan Kualitas Air Media
Pemeliharaan Udang adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun 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.
Bogor, September 2015
Alifani Yasinta
NIM C24110045
ABSTRAK
ALIFANI YASINTA. Efektivitas Sumber Karbon dalam Perbanyakan Bakteri
Pengurai untuk Perbaikan Kualitas Air Media Pemeliharan Udang. Dibimbing
oleh KADARWAN SOEWARDI dan SIGID HARIYADI.
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efektivitas sumber karbon yang
berbeda untuk peningkatan populasi bakteri dalam perbaikan kualitas air media
dan limbah pemeliharaan udang. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium
mengggunakan rancangan acak lengkap in time dengan empat perlakuan, tiga
ulangan dengan waktu pengamatan setiap tujuh hari selama 42 hari. Pengukuran
parameter kualitas air meliputi: amonia, nitrat, nitrit, COD, oksigen terlarut, pH,
salinitas, suhu, dan jumlah koloni bakteri. Hasil pengamatan menunjukan bahwa
penggunaan sumber karbon dari gula pasir lebih efektif menurunkan bahan
organik dibandingkan dengan sumber karbon molase. Hal ini ditunjukan dengan
pertumbuhan jumlah koloni bakteri pada perlakuan gula pasir lebih tinggi
dibandingkan pada perlakuan lainnya.
Kata kunci: limbah budidaya udang, nutrien, sumber karbon
ABSTRACT
ALIFANI YASINTA. The Effectiveness of Carbon Sources on Microbial
Bacteria Reproduction for the Improvement of Water Quality Maintenance of
Medium Shrimp. Supervised by KADARWAN SOEWARDI and SIGID
HARIYADI.
This research was aimed to find out the effectiveness of different carbon
sources for population increase bacteruim to the improvement of water quality
maintenance of medium and shrimp culture wastewater. The research was
conducted in laboratory scale using “In Time-Completely Randomized Design”.
Samples were performed at four treatments with three repetitions, those were
observed every seven days for 42 days. The parameters of water quality
measurment were ammonia, nitrate, nitrite, COD, dissolved oxygen (DO), pH,
salinity, and the number of bacteria. The observation result showed that the use of
carbon source from sugar is more effective to reduce organic materials than
molase carbon source. It is proved by the growth of bacteria colony in sugar
treatment is higher than other treatments.
Keywords: carbon source, nutrient, shrimp culture wastewater.
EFEKTIVITAS SUMBER KARBON DALAM PERBANYAKAN
BAKTERI PENGURAI UNTUK PERBAIKAN KUALITAS AIR
MEDIA PEMELIHARAAN UDANG
ALIFANI YASINTA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan
pada
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul skripsi : Efektivitas Sumber Karbon dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai
untuk Perbaikan Kualitas Air Media Pemeliharaan Udang
Nama
: Alifani Yasinta
NIM
: C24110045
Program studi : Manajemen Sumberdaya Perairan
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Kadarwan Soewardi
Pembimbing I
Dr Ir Sigid Hariyadi, MSc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Mohammad Mukhlis Kamal, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul Efektivitas Sumber Karbon
dalam Perbanyakan Bakteri Pengurai untuk Perbaikan Kualitas Air Media
Pemeliharaan Udang ini dapat diselesaikan. Skripsi ini disusun dalam rangka
memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Departemen
Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian
Bogor.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dalam penulisan dan penyusunan skripsi ini, terutama
kepada:
1. Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan
kesempatan studi kepada Penulis
2. Beasiswa PPA/BBM IPB yang telah membantu biaya kuliah Penulis di
Institut Pertanian Bogor
3. Dr Majariana Krisanti, SPi MSi selaku pembimbing akademik dan dosen
penguji.
4. Prof Dr Ir Kadarwan Soewardi selaku dosen pembimbing I dan
kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk mengikuti
penelitian ini
5. Dr Ir Sigid Hariyadi, MSc selaku dosen pembimbing skripsi II
6. Keluarga tercinta (Bapak, Ibu dan Adik) atas doa, kasih sayang dan
semangat kepada Penulis
7. Teman-teman MSP dan non-MSP yang telah membantu penelitian ini.
Demikian skripsi ini disusun, semoga bermanfaat.
Bogor, September 2015
Alifani Yasinta
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
METODE
Waktu dan Tempat
Tahapan Penelitian
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
viii
viii
viii
1
1
1
2
2
2
2
3
4
5
5
9
14
14
14
14
17
21
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Metode untuk mengukur parameter kualitas air
Sidik ragam RAL in time penerapan bakteri
Hasil pengukuran suhu
Hasil pengukuran nilai pH
3
4
9
9
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Skema perumusan masalah
Perubahanjumlah koloni bakteri
Konsentrasi Total Ammonia Nitrogen
Konsentrasi amonia bebas
Konsentrasi nitrit
Konsentrasi nitrat
Konsentrasi COD
Konsentrasi DO
2
5
5
6
7
7
8
8
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Data jumlah koloni bakteri (cfu mL-1) selama penelitian pada
masing-masing perlakuan
Hasil anilisis ragam parameter TAN
Hasil analisis ragam parameter amonia bebas
Hasil analisis ragam parameter nitrit
Hasil analisis ragam parameter nitrat
Hasil analisis ragam parameter COD
Hasil uji lanjut Duncan
Efektivitas penurunan bahan organik (%) oleh bakteri
Data suhu (oC) selama penelitian pada masing-masing perlakuan
Data pH selama penelitian pada masing-masing perlakuan
Susunan wadah penelitian
Alat penghitung bakteri
17
17
17
18
18
18
19
19
19
20
20
20
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kegiatan budidaya khususnya udang mengalami peningkatkan seiring
dengan kebutuhan pakan udang yang mengandung protein. Dampaknya dapat
menghasilkan buangan limbah organik keperairan. Oleh karena itu diperlukan
upaya untuk mengolah limbah tersebut. Pengolahan limbah dapat dimulai dari
memperbaiki sistem budidaya yang lebih efisien. Salah satu cara untuk mengolah
limbah organik, yaitu menggunakan bakteri.
Bakteri yang digunakan yaitu bakteri nitrifikasi yang berperan dalam proses
dekomposisi bahan organik dalam tambak. Bakteri yang memanfaatkan senyawa
organik, yaitu bakteri heterotrof yang mempunyai peran penting dalam proses
hidrolisis untuk menguraikan molekul yang kompleks. Keberadaan bakteri ini
sangat penting karena berperan dalam mereduksi limbah menjadi unsur hara
(Priadie 2012). Namun, ketika kondisi bahan organik melimpah dan jumlah
bakteri terbatas maka kerja bakteri akan semakin berat sehingga tidak seluruh
bahan organik dapat terdekomposisi.
Bakteri memerlukan sumber karbon untuk pertumbuhan. Sumber karbon
dalam sistem budidaya berasal dari pakan, agar lebih efektif dalam mempercepat
pertumbuhan bakteri dalam mendekomposisi bahan organik ditambahkan sumber
karbon dari luar. Hal tersebut dilalukan agar buangan limbah kelingkungan dapat
berkurang.
Sumber karbon yang digunakan, yaitu molase dan gula pasir. Sumber
karbon digunakan sebagai energi untuk pertumbuhan bakteri sehingga dapat
meningkatkan efektivitas bakteri dalam mendekomposisi bahan organik. Patjara
dan Rachmansyah (2010) menyatakan bahwa molase merupakan sumber karbon
yang dapat meningkatkan keberadaan bakteri. Kandungan sukrosa pada gula pasir
berkisar 97,1%, sedangkan molase mengandung sukrosa sebesar 40-55%.
Perumusan Masalah
Teknologi budidaya udang dengan padat penebaran yang semakin tinggi
memberikan konsekuensi pakan yang meningkat.
Hal ini menyebabkan
penurunan kualitas air yang diakibatkan adanya peningkatan bahan organik yang
masuk kedalam kolam pemeliharaan tersebut. Tingginya kandungan bahan
organik di kolam udang dapat mengakibatkan penurunan kualitas air dan
berdampak kematian pada udang.
Salah satu cara untuk menurunkan kandungan bahan organik dari kolam
udang dapat melalui pendekatan biologi dengan menggunakan bakteri commersial
product SN (bakteri nitrifikasi). Peran bakteri dapat dilihat melalui hasil analisis
kualitas air dan keberadaan bahan organik yang dikaitkan dengan peningkatan dan
biomassa bakteri.
Penambahan sumber karbon menjadi energi dalam
pertumbuhan bakteri akan mengoptimumkan aktivitas bakteri dalam
mendekomposisi bahan organik dan memperbaiki kualitas air media pemeliharaan
udang.
2
LimbahLimbah
organik
dari
organik
pemeliharaan
dari
pemeliharaan
udang
udang
BakteriBakteri
SN
SN
SumberSumber
karbon
untuk
karbon
untuk
mempercepat
bakteri
dalam
mendekomposisi
bakteri
1.Perubahan
1.Peru
kualitas
bahan kualitas
air
2.Jumlah
air 2.Jumlah
koloni
Ya
a
Sumber karbon
yang efektif untuk
peningkatan
kualitas air
Peningkatan
jumlah
koloni
bakteri
Tidak T
idak
Gambar 1 Skema perumusan masalah
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efektivitas sumber karbon yang
berbeda untuk peningkatan populasi bakteri dalam perbaikan kualitas air media
dan limbah pemeliharaan udang.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah dapat diterapkan
sebagai salah satu alternatif pengolahan limbah budidaya udang dalam
meningkatkan kualitas air.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan selama enam minggu mulai dari Maret hingga
April 2015. Penelitian dilakukan pada skala laboratorium, bertempat di
Laboratorium Fisika dan Kimia Lingkungan, Bagian Produktivitas dan
Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan serta
Laboratorium Mikro Biologi, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas
Perikanan dan llmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
3
Tahapan Penelitian
Tahap persiapan
Persiapan dimulai dengan menyiapkan 12 buah galon dengan empat
perlakuan dan masing-masing tiga kali ulangan. Perlakuan yang digunakan, yaitu
M (molase), GP (gula pasir), TK&TB (tanpa karbon dan tanpa bakteri) dan TK
(tanpa karbon). Sterilisasi media air laut dengan kaporit yang didiamkan selama
24 jam. Alat-alat dan wadah yang akan digunakan sebelumnya dicuci hingga
bersih dan dikeringkan. Hal ini dilakukan untuk menghindari organisme yang
tidak diinginkan. Sumber karbon yang digunakan dalam bentuk cair dan
difermentasi selama 24 jam. Bahan yang digunakan untuk membuat fermentasi,
yaitu dedak, ragi, bakteri, susu skim, dan sumber karbon, yang kemudian
dilarutkan dalam air. Peralatan penelitian berupa galon disusun pada sebuah rak
dan dihubungankan dengan aerator. Galon yang digunakan masing-masing diisi
air sebanyak 13 liter dan dimasukan udang sebanyak 13 ekor per galon.
Pelaksanaan Penelitian
Penelitian utama meliputi pemeliharaan udang yang dilakukan selama satu
minggu, setelah satu minggu untuk perlakuan molase, gula pasir, dan tanpa
karbon diberikan 13 mL bakteri per dua hari. Sumber karbon ditambahkan pada
perlakuan molase dan gula pasir sebanyak 130 mL per empat hari. Pergantian air
dilakukan setiap tiga hari sekali sebanyak satu liter dengan perbandingan 1:1 air
laut dan air tawar (500 mL air laut dan 500 mL air tawar). Pemberian pakan
dilakukan sebanyak satu kali sehari. Pengamatan parameter kualitas air dan
bakteri dilakukan setiap seminggu sekali selama enam minggu.
Waktu
pengambilan contoh pukul 13:00-17:00 WIB. Pengambilan contoh air sebanyak
250 mL pada masing-masing perlakuan dan ulangan kemudian dilakukan
pengukuran DO, suhu, pH, dan salinitas secara in situ. Metode analisis yang
digunakan untuk mengukur parameter kualitas air disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1Metode untuk mengukur parameter kualitas air
Parameter
Satuan
Metode
-1
Pertumbuhan bakteri cfu mL
Total plate count
Total Ammonia
mg L-1
Phenate
Nitrogen
Amonia bebas
mg L-1
Persentase unionized
amonia*
Nitrat
mg L-1
Brucine
Nitrit
mg L-1
Indophenol
-1
COD
mg L
Refluks tertutup
-1
DO
mg L
Winkler
o
C
Suhu
pH
Sumber : APHA (2012) & *Strictland and Parson (1972)
Alat ukur
Cawan petri
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Titrimetrik
Termometer
Indikator pH skala
0,5 unit
4
Pertumbuhan koloni bakteri
Analisis pertumbuhan bakteri dilakukan melalui penghitungan jumlah
koloni bakteri menggunakan hitungan cawan petri dengan media agar. Menurut
Kharisma dan Manan (2012) bahwa analisis penghitungan bakteri dilakukan
dengan menerapkan metode total plate count (TPC). Total Plate Count
merupakan metode penghitungan bakteri dengan menghitung jumlah koloni
bakteri yang hidup yang berada dalam kisaran 30 sampai 300 cfu mL-1 dalam
pengenceran tertentu.
Analisis Data
Sidik ragam Rancangan Acak Lengkap (RAL) in time
Sidik ragam RAL in time digunakan untuk mengetahui pengaruh
perlakuan, waktu pengamatan, dan interaksi antara perlakuan dengan waktu
pengamatan terhadap penurunan bahan organik (nitrit, nitrat, amonia dan COD)
serta beberapa parameter kualitas air (pH, suhu, dan DO). Sidik ragam rancangan
pengamatan berulang (repeated measures) pada penelitian ini disajikan pada
Tabel 2.
Tabel 2 Sidik ragam RAL in time penerapan bakteri
Sumber Keragaman Db
JK
KT
Perlakuan (A)
a-1
JKA
KTA
Galat (a)
Waktu (B)
Galat (b)
Interaksi (AB)
Total
a(n-1)
b-1
a(b-1)(n-1)
(a-1)-(b-1)
abn-1
JKGa
JKB
JKGb
JKAB
JKT
KTGa
KTB
KTGb
KTAB
Fhit
Ftab
KTA/KTGa
Fα(dbA, dbGa)
KTK/KTGb
Fα(dbB,dbGb)
KTAB/KTGb Fα(dbAB,dbGb)
Sumber : Mattjik dan Sumertajaya (2000)
Hipotesis:
H0 : µ 1 = µ 2 = µ 3; penambahan sumber karbon yang berbeda pada bakteri pengurai
yang sama tidak memperbaiki kualitas air.
H1 :
setidaknya ada satu jenis sumber karbon yang berbeda pada
bakteri pengurai yang sama menunjukan perbaikan nilai kualitas
air.
Uji pengaruh diperoleh dengan membandingkan nilai Fhit dan Ftab. Jika Fhit
> Ftab, maka H0 ditolak, sehingga dapat disimpulkan bahwa penambahan sumber
karbon yang berbeda berpengaruh terhadap penurunan limbah organik dan
peningkatan kualitas air.
Uji lanjut Duncan Multiple Range Test (DMRT)
Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2000), jika dalam kesimpulan uji
pengaruh yang diambil H0 ditolak atau H1 diterima, maka selanjutnya dilakukan
uji pembanding berganda untuk menentukan perlakuan mana yang menyebabkan
H0 ditolak. Uji lanjut yang digunakan yaitu Duncan multiple range test (DMRT)
atau uji perbandingan berganda Duncan.
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil penelitian didasarkan pada jumlah perbanyakan bakteri pengurai dan
keefektifan sumber karbon baik molase maupun gula pasir dalam
mendekomposisi limbah organik budidaya udang. Uji statistik dilakukan untuk
mengetahui perubahan pada masing-masing parameter yang diamati.
Bakteri (cfu L-1)
Jumlah koloni bakteri
Pertumbuhan bakteri ditentukan berdasarkan hasil perhitungan jumlah
koloni bakteri dengan metode cawan. Grafik pertumbuhan koloni bakteri selama
penelitian disajikan pada Gambar 2.
10000000
8000000
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
6000000
4000000
2000000
0
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 2 Perubahan jumlah koloni bakteri
Jumlah koloni bakteri pada masing-masing perlakuan meningkat setiap
pengamatan, namun pada perlakuan tanpa karbon mengalami penurunan pada
pengamatan ke-42. Jumlah koloni bakteri terendah terdapat pada perlakuan
TK&TB.
Total Ammonia Nitrogen
Total ammonia nitrogen (TAN) atau amonia total merupakan jumlah amonia
yang terukur di perairan, yang terdapat dalam bentuk amonium dan amonia bebas
yang tidak terionisasi. Hasil pengukuran TAN selama penelitian disajikan pada
Gambar 3.
TAN (mg L-1)
1.5
1.0
Molase
Gula Pasir
Tanpa Karbon
TK & TB
0.5
0.0
7
14
21
28
35
42
Pengamatan keGambar 3 Konsentrasi Total Ammonia Nitrogen
6
Konsentrasi TAN cenderung mengalami penurunan pada perlakuan gula
pasir mulai pengamatan ke-21 sampai pengamatan ke-42. Pada perlakuan tanpa
karbon pengamatan ke-42 mengalami kenaikan. Konsentrasi TAN masingmasing perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon selama penelitian
berkisar 0,2706-0,5538; 0,2030-0,5849; 0,2098-1,2747; dan 0,1763-0,6954 mg L1
. Uji statistik menunjukkan konsentrasi TAN tidak berbeda terhadap perlakuan
yang diberikan.
Amonia bebas (NH3-N)
Dekomposisi bahan organik yang mengandung nitrogen ditandai dengan
terbentuknya amonia. Amonia bebas merupakan bentuk amonia yang tidak
terionisasi dan bersifat toksik diperairan dalam jumlah tertentu. Hasil pengukuran
amonia bebas selama penelitian disajikan pada Gambar 4.
NH3- -N (mg L-1)
0.0012
0.0010
Molase
Gula Pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
0.0008
0.0006
0.0004
0.0002
0.0000
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 4 Konsentrasi amonia bebas
Konsentrasi amonia bebas masing-masing perlakuan cenderung mengalami
penurunan, namun pada perlakuan TK&TB mengalami kenaikan mulai
pengamatan ke-28 sampai pengamatan ke-42. Konsentrasi amonia bebas tertinggi
terdapat pada perlakuan gula pasir pengamatan ke-7 dan terendah terdapat pada
pengamatan ke-42. Konsentrasi amonia bebas masing-masing perlakuan molase,
gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon selama penelitian berkisar 0,0003-0,0010;
0,0001-0,0009; 0,0004-0,0008; dan 0,0003-0,0010 mg L-1.
Uji statistik
menunjukan kosentrasi amonia bebas berbeda terhadap perlakuan yang diberikan.
Nitrit (NO2- -N)
Kandungan nitrit di perairan alami biasanya ditemukan dalam jumlah yang
sedikit, lebih sedikit daripada nitrat. Hal ini dikarenakan nitrit bersifat tidak stabil
dengan keberadaan oksigen. Hasil pengukuran nitrit selama penelitian disajikan
pada Gambar 5.
NO2- -N (mg L-1)
7
0.5
0.4
0.3
Molase
Gula Pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
0.2
0.1
0.0
1
2
3
4
Pengamatan ke-
5
6
Gambar 5 Konsentrasi nitrit
Konsentrasi nitrit pada masing-masing perlakuan cenderung berfluktuasi
dan mengalami penurunan pada pengamatan ke-14 sampai pengamatan ke-28.
Konsentrasi nitrit masing-masing perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa
karbon selama penelitian berkisar 0,1536-0,2757; 0,1596-0,2907; 0,1668-0,3119;
dan 0,1637-0,3394 mg L-1. Uji statistik menunjukan konsentrasi nitrit tidak
berbeda terhadap perlakuan yang diberikan.
Nitrat (NO3- -N)
Nitrat merupakan bentuk utama dari senyawa nitrogen di perairan yang
dimanfaatkan sebagai nutrien bagi pertumbuhan (Effendi 2003).
Hasil
pengukuran nitrat selama penelitian disajikan pada Gambar 6.
NO3- -N (mg L-1)
3.0
2.5
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
7
14
21
28
35
42
Pengamatan ke-
Gambar 6 Konsentrasi nitrat
Konsentrasi nitrat berfluktuasi pada masing-masing perlakuan. Konsentrasi
nitrat masing-masing perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon
selama penelitian berkisar 1,5235-2,2113; 1,0595-1,6489; 1,4068-2,4642; dan
1,0473-1,7189 mg L-1. Uji statistik menunjukan konsentrasi nitrat berbeda
terhadap perlakuan yang diberikan .
Kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand
Kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand adalah
banyaknya oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi senyawa organik secara
kimiawi. Hasil pengukuran COD selama penelitian disajikan pada Gambar 7.
8
COD (mg L-1)
120
100
80
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
60
40
20
0
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 7 Konsentrasi COD
Konsentrasi COD pada masing-masing perlakuan cenderung mengalami
penurunan, namun pada perlakuan TK&TB mengalami kenaikan mulai
pengamatan ke-21 sampai pengamatan ke-25. Konsentrasi COD masing-masing
perlakuan molase, gula pasir, TK&TB dan tanpa karbon selama penelitian
berkisar 51,9855-87,2899; 41,3333-78,1594; 66,5652-98,7319; dan 65,080084,1739 mg L-1. Uji statistik menunjukan nilai COD berbeda terhadap perlakuan
yang diberikan .
DO (mg L-1)
Oksigen terlarut atau dissolved oxygen
Dekomposisi bahan organik dan oksidasi anorganik dapat mengurangi kadar
oksigen terlarut. Dissolved Oxygen (DO) adalah jumlah mg L-1 gas oksigen yang
terlarut dalam air (Hariyadi et al. 1992). Hasil pengukuran oksigen terlarut
selama penelitian disajikan pada Gambar 8.
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
Molase
Gula pasir
Tanpa Karbon
TK&TB
7
14
21
28
Pengamatan ke-
35
42
Gambar 8 Konsentrasi DO
Konsentrasi oksigen terlarut (DO) pada masing-masing perlakuan selama
pengamatan cenderung mengalami penurunan. Oksigen terlarut tertinggi terdapat
pada perlakuan molase pengamatan ke-14.
Suhu
Suhu air merupakan parameter yang penting karena berpengaruh terhadap
pertumbuhan, kehidupan akuatik dan reaksi kimia dalam suatu perairan terutama
sistem metabolisme biota akuatik. Kisaran nilai suhu (oC) selama penelitian
disajikan pada Tabel 3.
9
Tabel 3 Hasil pengukuran suhu
Pengamatan ke7
14
21
28
35
42
Molase
28,0
27,0
27,0
26,5
27,5
27,0
Gula Pasir
28,3
27,0
27,6
27,0
28,5
28,6
Suhu
TK & TB
28,1
27,0
27,0
26,5
28,0
28,3
Tanpa Karbon
27,1
28,5
28,5
28,3
28,0
28,0
Pengukuran suhu dilakuakan setiap pukul 14:00 selama pengamatan.
Kondisi suhu pada masing-masing perlakuan berkisar 26,5-28,6 oC. Nilai suhu
tersebut masih dalam kisaran normal untuk budidaya udang.
Nilai pH media
Nilai pH menggambarkan konsentrasi dari ion hidrogen di perairan yang
berkaitan dengan karbondioksida bebas dan alkalinitas dan mempengaruhi
toksisitas suatu senyawa kimia. Kisaran nilai pH selama penelitian disajikan pada
Tabel 4.
Tabel 4 Hasil pengukuran nilai pH
Pengamatan ke7
14
21
28
35
42
Molase
6,5
6,5
6,0
6,5
6,0
6,0
Derajat keasaman
Gula Pasir
TK & TB
6,5
6,5
6,5
6,5
6,0
6,0
6,0
6,0
5,8
6,0
5,8
5,8
Tanpa Karbon
6,3
6,5
6,3
6,0
6,5
5,7
Pengukuran pH setiap pengamatan dilakukan pada siang hari pukul 14:0015:00 WIB. Kondisi pH pada masing-masing perlakuan masih dalam kisaran
normal untuk kehidupan udang.
Pembahasan
Pengelolaan limbah organik dapat dilakukan secara biologi dengan
menggunakan bakteri. Penambahan sumber karbon baik molase maupun gula
pasir berfungsi mempercepat pertumbuhan koloni bakteri dalam menguraikan
bahan organik Pemilihan sumber karbon molase dan gula pasir didasarkan
efisiensi dan kemudahan diperoleh.
Rachmawati (2007) menyatakan bahwa molase adalah hasil samping dari
proses pembuatan gula tebu yang tersusun dari sukrosa, glukosa, fruktosa, dan
komponen lain, sehingga dapat digunakan sebagai sumber karbon yang baik bagi
pertumbuhan bakteri. Menurut Fifendy et al. (2013) molase mengandung nutrisi
untuk kebutuhan bakteri yang dapat dijadikan bahan alternatif sumber karbon
dalam media fermentasi.
10
Pengamatan jumlah koloni bakteri pada masing-masing perlakuan
cenderung meningkat, namun pada perlakuan tanpa penambahan sumber karbon
pengamatan ke-42 mengalami penurunan (Gambar 2). Penurunan jumlah koloni
bakteri dapat disebabkan oleh penurunan sumber karbon didalamnya. Menurut
Apriadi (2008) menyatakan bahwa pemanfaatan bahan organik oleh bakteri
dilakukan melalui konversi bahan organik menjadi sel-sel baru, yang dapat
menyebabkan penambahan jumlah bakteri di perairan. Aktivitas dekomposisi
bahan organik oleh bakteri dari limbah budidaya bergantung pada sumber karbon
yang tersedia (Fontenot et al. 2007).
Jumlah koloni bakteri pada perlakuan gula pasir lebih tinggi dibandingkan
dengan perlakuan molase (Lampiran 1). Hal ini sesuai dengan penelitian yang
dilakukan oleh Sarkono et al. (2012) menyatakan bahwa, optimasi produksi
selulosa bakteri terdapat pada penambahan gula, selain itu jumlah kandungan
sukrosa lebih tinggi pada gula pasir. Sularjo (2010) menyatakan bahwa
kandungan gula pasir berupa: sukrosa 97,1%, gula reduksi 1,24%, kadar air 0,61%.
Simanjuntak (2009) menyatakan bahwa kandungan molase berupa: sukrosa
sebesar 40-55%. Molase adalah sumber karbon yang paling disukai dibandingkan
glukosa (Sarlin dan Philip 2013). Menurut Samocha et al. (2007) penambahan
jumlah molase berdasarkan dengan asumsi bahwa enam gram karbon yang
diperlukan untuk mengkonversi satu gram TAN, yang dihasilkan dari pakan.
Jumlah koloni bakteri pada perlakuan molase mulai meningkat pada
pengamatan ke-35 sampai akhir pengamatan. Hal ini disebabkan pada awal
pengamatan bakteri, dengan penambahan sumber karbon molase masih
beradaptasi dengan lingkungan. Menurut Patjara dan Rahmansyah (2010)
menyatakan bahwa penambahan molase pada media air budidaya dengan aerasi
cukup, dapat meningkatkan pertumbuhan bakteri dan dapat meningkatkan
konsumsi oksigen.
Hasil pengamatan jumlah koloni bakteri terendah terdapat pada perlakuan
TK&TB. Hal ini disebabkan oleh sumber karbon dalam pakan tidak mencukupi,
selain itu pembentukan bakteri baru dapat menimbulkan persaingan antar bakteri
untuk memperoleh makanan. Moriarty (1997) menyatakan bahwa jumlah koloni
bakteri yang bertambah menunjukan bahwa bahan organik pada limbah dapat
dimanfaatkan, sehingga pertumbuhan bakteri dapat berlangsung dengan baik.
Menurut Badjoeri dan Widiyanto (2008) bahwa bakteri dapat membantu proses
flokulasi biomassa mikrobiologi yang bermanfaat dalam penurunan beban
masukan bahan organik.
Amonia diperairan merupakan hasil katabolisme protein yang diekskresikan
oleh ikan (Hargreaves 1998). Total Ammonia Nitrogen (TAN) merupakan jumlah
amonia yang terukur diperairan, yang terdapat dalam bentuk amonium yang dapat
terionisasi (NH4+) dan amonia bebas yang tidak terionisasi (NH3) (Effendi 2003).
Sumber amonia pada media pemeliharaan udang berasal dari pakan yang tidak
termanfaatkan dan hasil eksresi (feses) udang.
Berdasarkan grafik konsentrasi TAN pada perlakuan gula pasir dan molase
cenderung mengalami penurunan setiap pengamatan. Hal ini disebabkan sumber
karbon tersebut efektif untuk peningkatan populasi bakteri dalam
mendekomposisi bahan organik sehingga menurunkan konsentrasi TAN (Gambar
3). Menurut Panjaitan (2010) penambahan molase akan mengurangi konsentrasi
TAN sekitar 65% dari perairan selama enam jam. Selain itu, menurunnya
11
kandungan amonia diduga keberadaan oksigen dan kepekatan air media dalam
kolam (Megahed dan Mohamed 2014).
Kosentrasi TAN akan terus meningkat apabila jumlah karbon menurun,
sehingga diperlukan adanya penambahan sumber karbon setiap hari agar
manajemen amonia terus berlangsung. Pada perlakuan tanpa karbon dan TK&TB
konsentrasi TAN cenderung berfluktuasi dan pada akhir pengamatan nilainya
meningkat (Gambar 3). Hal ini dikaitkan dengan koloni bakteri pada perlakuan
TK&TB jumlahnya lebih sedikit dibandingkan perlakuan lain, sehingga bakteri
tidak mampu mengguraikan bahan organik dengan baik. Menurut Sukenda (2006)
menyatakan bahwa penambahan karbon dapat meningkatkan asimilasi N oleh
bakteri yang berimplikasi pada pengurangan jumlah TAN.
Patjara dan Rachmansyah (2010) kandungan NH3-N 0,45 mg L-1 dapat
menghambat laju pertumbuhan udang. Kandungan NH3-N 1,29 mg L-1 sudah
membunuh beberapa jenis udang. Hasil pengamatan selama penelitian kandungan
TAN berkisar 0,1763-1,2747 mg L-1, namun udang tetap hidup karena konsentrasi
amonia bebasnya rendah . Kandungan TAN (NH3-N) sebesar 0,05-0,2 mg L-1
sudah menghambat laju pertumbuhan organisme akuatik pada umumnya
(Megahed dan Mohamed 2014). Amonia hasil penguraian bahan organik
teroksidasi menjadi nitrat (proses nitrifikasi) (Muchtar 2007). Uji statistik
menunjukkan bahwa perbedaan perlakuan (P>0,05) tidak berpengaruh terhadap
perubahan konsentrasi TAN, sedangkan perbedaan waktu pengamatan
memberikan pengaruh berbeda (P0,05)
tidak berpengaruh terhadap perubahan konsentrasi amonia bebas, sedangkan
perbedaan waktu pengamatan dan interaksi antara waktu dengan perlakuan
memberikan pengaruh berbeda (PF
Kesimpulan
Perlakuan
3
6,2287
2,0762
14,91
F
8,02
2E-04 Tolak H0
Waktu
5
2213,1782
442,6356
2,64
0,035
Tolak H0
Perlakuan*Waktu
15
5076,5303
338,4353
2,02
0,034
Tolak H0
Kesimpulan
Keterangan :
*Tolak H0 : Perbedaan perlakuan, waktu pengamatan dan interaksi perlakuan
dengan waktu pengamatan berpengaruh terhadap perubahan nilai COD
19
Lampiran 7 Hasil uji lanjut Duncan
Parameter
TAN
Amonia bebas
Nitrit
Nitrat
COD
Molase
0,06860a
0,00060a 0,21479a 1,75880b 68,87600bc
Gula pasir
0,04940a
0,00040b 0,20864a 1,30330c 60,88100c
Tanpa karbon 0,05840a
0,00050ab 0,28088a 1,35680c 73,50700ab
TK&TB
0,04710a
0,00061ab 0,24358a 2,01710a 81,54000a
Keterangan : angka dengan simbol yang berbeda menunjukkan signifikan
(P