Dinamika Sel Heterokis Pada Anabaena Azollae Dalam Media Dengan Konsentrasi Nitrogen Berbeda
DINAMIKA SEL HETEROKIS PADA Anabaena azollae
DALAM MEDIA
DENGAN KONSENTRASI NITROGEN BERBEDA
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Dinamika Sel
Heterokis pada Anabaena azollae dalam Media dengan Konsentrasi Nitrogen
Berbeda adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir penulisan ini.
Bogor, September 2015
Goran Suryanti Afifah Sulaiman
NIM C24110073
ABSTRAK
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN. Dinamika Sel Heterokis pada
Anabaena azollae dalam Media dengan Konsentrasi Nitrogen Berbeda.
Dibimbing oleh Niken TM Pratiwi dan Inna Puspa Ayu.
Anabaena azollae merupakan Cyanophyceae berheterokis yang
bersimbiosis dengan Azolla sp. Anabaena azollae memiliki sel heterokis yang
membuatnya mampu mengikat nitrogen (N2) dari udara dan mengubahnya
menjadi amonium (NH4+). Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji dinamika sel
heterokis pada Anabaena azollae yang bersimbiosis dengan Azolla sp. dalam
media dengan konsentrasi nitrogen berbeda. Penelitian dilakukan dengan
mengamati heterokis dan perubahan konsentrasi nitrogen pada media selama 21
hari pengamatan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah sel heterokis
tertinggi terdapat pada media dengan konsentrasi nitrogen 0 mg/L. Jumlah sel
heterokis berfluktuasi selama 21 hari pengamatan mengikuti konsentrasi nitrogen
dalam media hidupnya.
Pada awal pengamatan, peningkatan konsentrasi
amonium terjadi pada perlakuan 0 mg/L dan 5 mg/L. Selanjutnya, peningkatan
amonium juga terjadi pada akhir pengamatan pada semua perlakuan. Peningkatan
konsentrasi amonium yang terjadi akibat dari matinya Azolla sp. dan
menyebabkan terlepasnya N ke dalam media.
Kata kunci: Anabaena azollae, Azolla sp., Heterokis
ABSTRACT
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN. The Dynamic of Anabaena azollae
Heterocyst Cell under Different Nitrogen Concentration of Culture Media.
Supervised by Niken TM Pratiwi dan Inna Puspa Ayu.
Anabaena azollae is a heterocyst Cyanophyceae that has symbiosis with Azolla sp.
Anabaena azollae have heterocyst cell able to fixation nitrogen (N2) from the air
and convert it into ammonium (NH4+). This study was conducted to look at the
dynamics of cell heterokis on Anabaena azollae symbiotic with Azolla sp. in
media with different nitrogen concentrations. Research was done by observing
heterocyst and changes in the concentration of N in the media during the 21 days
of observation. The results showed that the highest number of heterocyst cells
observed in the media with 0 mg/L nitrogen concentration. Heterocyst cells were
fluctuated during the 21 days of observation following the nitrogen concentration
in the media. At the beginning of the observation increasing concentrations of
ammonium occurred in the treatment of 0 mg/L and 5 mg/L. Furthermore, the
increase in ammonium also occur at the end of the observation of all treatments.
Increasing of ammonium concentrations was resulted by dead Azolla sp. that
release nitrogen into the media.
Keywords: Anabaena azollae, Azolla sp., Heterocyst
DINAMIKA SEL HETEROKIS PADA Anabaena azollae
DALAM MEDIA
DENGAN KONSENTRASI NITROGEN BERBEDA
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan dan Ilmu Kelautan
pada
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi : Dinamika Sel Heterokis pada Anabaena Azollae dalam Media
dengan Konsentrasi Nitrogen Berbeda
Nama
: Goran Suryanti Afifah Sulaiman
NIM
: C24110073
Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan
Disetujui oleh
Dr Ir Niken TM Pratiwi, MSi
Pembimbing I
Inna Puspa Ayu, SPi, MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Mohammad Mukhlis Kamal, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya
yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul Dinamika Sel Heterokis pada Anabaena azollae dalam Media dengan
Konsentrasi Nitrogen Berbeda. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan studi di Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1 Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan kesempatan untuk studi
2 Beasiswa Bidikmisi yang telah memberikan bantuan biaya perkuliahan.
3 Bantuan Operasional Perguruan Tinggi Negeri (BOPTN) 2015
4 Dr Ir Luky Adrianto, MSc selaku dosen pembimbing akademik atas
arahan dan masukan selama penulis melaksanakan studi
5 Dr Ir Niken TM Pratiwi, MSi selaku ketua komisi pembimbing dan Inna
Puspa Ayu, SPi, MSi selaku anggota komisi pembimbing yang telah
memberikan arahan, maupun kritik dan saran dalam penyelesaian
penelitian ini.
6 Bapak Sulaiman, Ibu Deti Rahmawati, Kakak Sulthan dan Adik Rafi,
Kak Dian, beserta keluarga yang selalu memberikan dukungan semangat
dan doa.
7 Seluruh staf Laboratorium Riset Plankton (Kak Apri dan Tiyas),
Laboratorium Riset Biologi Mikro (Ibu siti, Mba Aay, Kak Dede, dan
Bang Reza), dan Laboratorium Riset Produktivitas Lingkungan (Proling).
8 Desy, Arinda, Gepe, Irma, Anes, Bayu, Fitri, Dini, Nana, Happy, Selia,
Isra, Amir, Rosita, kak Novita, dan teman-teman MSP 48, 47, 46, 45,
Asisten ITAMA, Kualitas Air, dan semua pihak yang telah membantu
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Demikian skripsi ini semoga dapat bermanfaat.
Bogor, September 2015
Goran Suryanti Afifah Sulaiman
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Pelaksanaan Penelitian
Pengumpulan Data
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
xi
i
i
i
1
1
1
2
3
3
3
5
6
9
9
13
15
15
18
28
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Satuan, metode, dan alat untuk pengukuran kualitas air
Tabel Sidik Ragam (RAL)
Tabel sidik ragam RAL in time
Hasil pengukuran dan perhitungan laju pertumbuhan relatif dan doubling
time pada Azolla sp.
5 Nilai rata-rata persen nitrogen dan konversi dalam protein pada Azolla sp.
pada tiap konsentrasi perlakuan
6
7
8
10
12
DAFTAR GAMBAR
1 Skema perumumusan masalah dinamika sel heterokis pada Anabaena
azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda
2 Azolla sp. yang dijadikan inokulan
3 Anabaena azollae dengan sel heterokis dan sel vegetatif
4 Jumlah heterokis selama 21 hari pengamatan
5 (A) Anabaena azollae tanpa sel heterokis (B) Anabaena azollae dengan
sel heterokis
6 Hasil analisis parameter amonium selama penelitian
7 Hasil analisis parameter nitrit selama penelitian
8 Hasil analisis parameter nitrat selama penelitian
9 Hasil analisis parameter ortofosfat selama penelitian
2
4
5
9
9
10
11
11
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Penyimpanan media
Perhitungan konsentrasi pupuk ZA dan TSP yang digunakan
Rumus perhitungan amonium
Contoh heterokis yang teramati selama penelitian
Azolla sp. pada akhir pengamatan
Rancangan acak lengkap in time
18
19
19
20
22
23
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tumbuhan Azolla sp. merupakan jenis tumbuhan paku air yang mengapung
dan sangat rentan terhadap kondisi lingkungan yang kering. Tumbuhan ini
umumnya terdapat di perairan tergenang, terutama di sawah, rawa, dan kolam.
Azolla sp. dikenal mampu meningkatkan konsentrasi nitrogen pada lingkungan
hidupnya. Oleh karena itu, Azolla sp. dapat berfungsi sebagai pupuk organik.
Kemampuan Azolla sp. sebagai pupuk organik disebabkan oleh kemampuan
tumbuhan ini berasosiasi dengan Anabaena azollae.
Anabaena azollae merupakan alga berfilamen yang memiliki kemampuan
mengikat nitrogen (N2) langsung dari udara dan mengubahnya menjadi amonium
(NH4+) dengan bantuan enzim nitrogenase (Meeks & Elhai 2002). Proses fiksasi
nitrogen terjadi pada sel heterokis. Sel heterokis merupakan diferensiasi sel
vegetatif yang terbentuk ketika nitrogen pada lingkungan berada dalam
konsentrasi yang rendah (Wolk 1982 in Wei 1994). Sel heterokis muncul dengan
interval yang hampir teratur terhadap keberadaan sel vegetatif. Letak sel
heterokis dapat berada di terminal (ujung) atau interkalar (tengah) koloni (Meeks
& Elhai 2002).
Penambahan lapisan glikolipid dan polisakarida di bagian luar dinding sel
vegetatif, terjadi selama proses diferensiasi pada sel heterokis Anabaena azollae.
Selanjutnya terbentuk pori-pori (lubang) pada ujung sel heterokis yang berfungsi
menghubungkan sel heterokis dengan sel vegetatif. Sel heterokis berwarna hijau
kekuningan dikarenakan hilangnya pigmen phycobiliprotein (Meeks & Elhai
2002).
Sel heterokis dan sel vegetatif saling melengkapi dalam melakukan proses
metabolisme pada Anabaena azollae. Sel vegetatif berperan menyediakan gula,
sedangkan heterokis menyediakan sumber nitrogen (Golden dan Yoon 2003 in
Qin et al. 2012). Sel heterokis pada rangkaian filamen memfiksasi nitrogen dan
mengubahnya menjadi glutamin, selanjutnya akan dirubah menjadi karbohidrat
oleh sel vegetatif melalui proses fotosintesis.
Proses fotosintesis pada
Cyanophyceae memanfaatkan klorofil-a dan pigmen phycobiliprotein (Cohen &
Bryant 1982 in Mur et al. 1999). Pigmen tersebut menyerap cahaya hijau, kuning,
dan jingga yang merupakan bagian dari spektrum (500-650 µm) (Mur et al. 1999).
Buikema (1991) menjelaskan bahwa pada Cyanophyceae berheterokis
seperti Anabaena, seluruh sel dalam satu rangkaian filamen akan memiliki
morfologi yang sama saat kondisi nitrogen terpenuhi. Sebaliknya, sel heterokis
akan terbentuk ketika sumber nitrogen (amonium atau nitrat) tidak terpenuhi pada
media pertumbuhannya. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengkajian mengenai
dinamika jumlah sel heterokis pada Anabaena Azollae yang bersimbiosis dengan
Azolla sp. yang ditumbuhan dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda.
Perumusan Masalah
Azolla sp. merupakan jenis tanaman air yang memiliki kemampuan
bersimbiosis dengan alga biru (Anabaena azollae). Bentuk simbiosis dari Azolla-
2
Anabaena adalah terjadinya fiksasi N2 dari udara dan reduksi N2 menjadi senyawa
nitrogen (amonium) yang dimanfaatkan oleh kedua organisme tersebut. Fiksasi
nitrogen pada Anabaena azollae dilakukan pada sel heterokis. Konsentrasi
nitrogen yang berbeda pada media hidup Azolla sp. akan menyebabkan terjadinya
perbedaan jumlah sel heterokis yang terbentuk. Pada umumnya, sel heterokis
akan berkembang pada lingkungan dengan kadar nitrogen rendah. Cahaya,
kualitas air (pH dan suhu), serta konsentrasi fosfat dan nutrien lainnya dalam
perairan berpengaruh terhadap kemampuan sel heterokis dalam memfiksasi
nitrogen dari udara. Berdasarkan hal terebut perlu dipelajari dinamika sel
heterokis pada Anabaena azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen
berbeda, serta kandungan nitrogen pada Azolla sp., yang di dalamnya terkandung
Anabaena azollae, dalam bentuk nitrogen total (nitrogen total Kjeldahl), yang
terbentuk pada akhir pengamatan. Uraian tersebut disajikan pada Gambar 1.
Anabaena azollae
-Sel Heterokis
-Sel Vegetatif
Fiksasi
nitrogen
Amonium
Azolla sp.
Cahaya, Kualitas air
(pH & Suhu),
Konsentrasi fosfat
-Jumlah sel
heterokis dan
vegetatif
-Konsentrasi
nitrogen Media
& organisme uji
(Dinamika sel
(+) heterokis &
perubahan
konsentrasi
nitrogen
Nitrogen pada media
(-)
Gambar 1 Skema perumumusan masalah dinamika sel heterokis pada Anabaena
azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji dinamika sel heterokis pada
Anabaena azollae yang bersimbiosis dengan Azolla sp. dalam media dengan
konsentrasi nitrogen berbeda
3
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai April 2015.
Kegiatan penelitian dilakukan pada skala laboratorium, bertempat di
Laboratorium Riset Plankton, laboratorium Riset Biologi Mikro I, dan
Laboratorium Riset Fisika Kimia Perairan, Bagian Produktivitas dan Lingkungan
Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi dua tahapan, yaitu tahap persiapan yang
meliputi penyiapan biota uji dan media cair, serta tahap penelitian dengan
perancangan tertentu. Penumbuhan biota uji bertujuan untuk mempersiapkan
inokulan yang selanjutnya akan diberi perlakuan. Penyiapan media cair bertujuan
untuk mempersiapkan media cair yang akan digunakan sebagai media hidup
organisme uji.
Kegiatan penelitian meliputi perancangan penelitian dan
pelaksanaan penelitian yang bertujuan mengkaji dinamika jumlah heterokis pada
Anabaena azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda.
Penumbuhan biota uji dan penyiapan media cair
Azolla sp. yang akan dijadikan sebagai biota uji diperoleh dari kolam
tanaman air daerah Gunung Bunder, Kecamatan Pamijahan, Kabupaten Bogor.
Azolla sp. yang diambil kemudian ditumbuhkan dan diperbanyak untuk dijadikan
inokulan dalam penelitian. Azolla sp. diperbanyak pada kondisi semi-outdoor
dengan kondisi lingkungan (suhu dan intensitas cahaya) yang dapat ditolerir oleh
organisme tersebut. Azolla sp. dapat berkembang dengan baik pada kisaran suhu
20-35°C, pada intensitas cahaya berkisar antara 25-50% dari penyinaran matahari
penuh dengan intensitas cahaya 15 klux selama 12 jam setiap hari (Watanabe
1978).
Organisme yang akan dijadikan inokulan adalah Azolla sp. dengan usia
13-15 hari. Usia Azolla sp. dapat dilihat dari jumlah akar pada tanaman. Pada
usia 13-15 hari, akar Azolla sp. berjumlah 3-4 batang. Inokulan yang dipilih
sebagai biota uji kemudian dibilas akuades, selanjutnya direndam dengan kalium
permanganat 20 mg/L selama 60 menit (Mursalin 2007). Tujuan perendaman
adalah untuk mengurangi jumlah hama dan penyakit, sehingga Azolla sp. yang
akan ditebar memiliki kondisi awal yang seragam sebelum diberi perlakuan.
4
Keterangan:
= 1 cm
Gambar 2 Azolla sp. yang dijadikan inokulan
Penyiapan wadah dilakukan dengan memposisikan wadah secara acak
(Lampiran 1). Wadah yang digunakan adalah akuarium yang memiliki ukuran 30
cm x 30 cm x 30 cm, akuarium diisi dengan air sampai dengan ketinggian 25 cm
(volume 22,5 liter). Media cair disiapkan dengan melarutkan pupuk pada masingmasing akuarium berisi air sesuai dengan konsentrasi yang ditentukan. Dilakukan
pengadukan perlahan untuk memastikan pupuk terlarut dengan air pada wadah.
Kegiatan penelitian
Penelitian dilakukan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) in time.
RAL in time untuk melihat pengaruh antara perlakuan (sumber nitrogen yang
berbeda) yang diberikan terhadap unit uji (jumlah sel heterokis), dengan
melibatkan waktu pengamatan. Rancangan ini melibatkan waktu pengamatan
terhadap organisme uji dengan harapan mampu melihat perkembangan respon
selama penelitian. Pada penelitian ini, pengamatan terhadap respon heterokis
dalam setiap satuan percobaan dilakukan sebanyak 11 kali dalam waktu berbeda
selama penelitian. Parameter uji biomassa dan total nitrogen Kjeldahl pada
penelitian ini di ujikan dengan rancangan acak lengkap (RAL). Rancangan acak
lengkap digunakan untuk melihat pengaruh perlakuan terhadap unit uji tanpa
melibatkan waktu pengamatan. Penelitian dipersiapkan dengan 3 perlakuan, 3
ulangan dan dilaksanakan selama 21 hari.
Sumber nitrogen yang digunakan sebagai perlakuan adalah ZA
(Zwavelzuur Amoniak), dan sebagai sumber fosfor adalah TSP (Triple Super
Phosfat). Konsentrasi pupuk ZA dalam bentuk nitrogen yang digunakan sebagai
perlakuan adalah 0 mg/L N, 5 mg/L N, dan 10 mg/L N, sedangkan konsentrasi
TSP dalam bentuk fosfor yang digunakan sama untuk semua perlakuan 30 mg/L P.
Dilakukan perhitungan untuk menentukan jumlah pupuk yang digunakan untuk
mendapatkan konsentrasi tersebut (Lampiran 2).
Inokulan yang ditebar pada masing-masing wadah adalah sebesar 5 gram.
Bobot yang digunakan merupakan bobot basah tanaman, yang dipersiapkan
sebagai berikut. Tanaman ditiriskan dengan menggunakan kain kasa selama 2
menit untuk mengurangi kandungan air. Sebelum penebaran inokulan, dilakukan
pengukuran kandungan total nitrogen dengan metode keljdahl (TKN) pada
organisme uji dan pengukuran unsur hara (NH3, NO3, NO2, dan PO4) pada media
5
cair. Setelah penebaran inokulan, selanjutnya dilakukan pengukuran parameter
kualitas air (pH dan suhu) dan intensitas cahaya.
Pengumpulan Data
Jumlah sel Anabaena azollae
Pencacahan heterokis dilakukan untuk menghitung dan melihat
perbandingan antara jumlah sel heterokis dan sel vegetatif (Gambar 3) pada setiap
perlakuan (media dengan konsentrasi nitrogen berbeda). Pencacahan heterokis
dilakukan pada hari ke-0 (H0) untuk melihat jumlah heterokis sebelum diberi
perlakuan. Setelah diberi perlakuan, pengamatan dilakukan 2 hari sekali dimulai
dari hari ke-4 penelitian. Hal ini sesuai dengan Handajani (2011) yang
menyebutkan bahwa jumlah heterokis pada hari pertama hingga ketiga
pengamatan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
Gambar 3 Anabaena azollae dengan sel heterokis dan sel vegetatif
Pengamatan Anabaena azollae dilakukan dengan memisahkan Anabaena
azollae dari Azolla sp. yang merupakan inangnya. Sampel Azolla sp. digerus
kemudian diberi akuades. Penggerusan dilakukan agar Anabaena azollae yang
hidup dalam rongga tubuh Azolla sp. dapat terpisah. Anabaena azollae yang telah
terpisah dari Azolla sp. ditempatkan pada kaca objek dan diamati menggunakan
mikroskop dengan perbesaran 400x. Selanjutnya dilakukan pengamatan dan
pencacahan terhadap sel heterokis dan sel vegetatif pada contoh. Contoh yang
diamati adalah sebanyak 1000 sel dari setiap perlakuan. Setiap contoh yang
diambil dari masing-masing akuarium dilakukan pengamatan dengan tiga kali
ulangan.
Nitrogen total Kjeldahl
Analisis nitrogen total Kjeldahl (TKN) dilakukan untuk melihat perubahan
nitrogen total (amonium dan protein) pada organisme uji. Analisis TKN
dilakukan pada awal dan akhir pengamatan. Pada awal pengamatan, analisis
dilakukan menggunakan contoh yang diambil dari inokulan sebanyak 5 gram yang
6
mewakili seluruh data awal sebelum diberi perlakuan. Pada akhir pengamatan
(hari ke-21), analisis nitrogen total Kjeldahl dilakukan dengan mengambil contoh
dari tiap wadah perlakuan untuk diekstrak (SNI 1992).
Kandungan unsur hara dan kualitas air
Pengukuran kandungan unsur hara (NH3, NH4+, NO3, NO2, dan PO4) dan
kualitas air dilakukan untuk melihat perubahan konsentrasi nitrogen dan ortofosfat
pada media hidup organisme uji. Pengukuran tersebut dilakukan dengan
mengambil contoh dari media cair organisme pada setiap perlakuan, kecuali
amonium (NH4+). Amonium dihitung dari nilai TAN yang merupakan nilai
amonia bebas dan amonium (Lampiran 3). Parameter kualitas air, yang meliputi
suhu, pH, dan intensitas cahaya diukur dengan menggunakan instrumen. Satuan,
metode, dan alat yang digunakan dalam analisis unsur hara dan pengukuran
parameter kualitas air disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Satuan, metode, dan alat untuk pengukuran kualitas air
Parameter
Suhu
pH
Intensitas Cahaya
Nitrit
Nitrat
TAN
PO4
Unit
o
C
lux
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Metode
Probe elektroda
Probe elektroda
Indophenol*
Brucine*
Phenate*
Molybdate Ascorbic Acid*
Alat ukur
Termometer
pH-meter
Luxmeter
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Sumber : Eaton (2005)
Biomassa
Biomassa yang ditimbang adalah bobot basah Azolla sp. Pengukuran
biomassa Azolla sp. dilakukan untuk melihat pengaruh proses fiksasi nitrogen dan
perubahan jumlah heterokis, terhadap pertumbuhan dan perkembangan Azolla sp.
pada masing-masing perlakuan. Pengukuran biomassa dilakukan pada awal (H-0)
dan akhir (H-21) pengamatan.
Analisis Data
Analisis deskriptif pada heterokis
Analisis deskriptif adalah statistik yang digunakan untuk menganalisa data
dengan cara mendeskripsikan, atau menggambarkan data yang telah terkumpul
sebagaimana adanya tanpa bermaksud membuat kesimpulan yang berlaku umum
atau generalisasi (Walpole 1982). Data setiap ulangan dirata-ratakan kemudian
disajikan dalam bentuk grafik untuk mempermudah interpretasi data.
Waktu penggandaan (doubling time) Azolla sp.
Doubling time (DT) merupakan salah satu metode yang digunakan untuk
mengetahui produktivitas Azolla sp. yang kemudian akan digunakan sebagai
indikator dalam memanfaatkan nutrien pada media. DT adalah waktu yang
dibutuhkan oleh Azolla sp. untuk menggandakan biomassa dari besarnya biomassa
awal. Pendekatan yang digunakan untuk menentukan doubling time adalah
pendekatan laju pertumbuhan relatif (Relative Growth Rate/RGR) yakni
7
membandingkan bobot awal dengan bobot akhir biomassa selama pengamatan.
Rumus yang dapat digunakan untuk menentukan nilai RGR dan DT Azolla sp.
(Mitchell DS 1974) adalah sebagai berikut.
Keterangan:
RGR (Relative Growth Rate)
ln
W0
Wt
ti-t0
DT (Doubling Time)
: Pertumbuhan spesifik harian (g/hari)
: Logaritma natural
: Bobot basah awal (g)
: Bobot basah akhir (g)
: Waktu (hari)
: Waktu penggandaan biomassa (hari)
Rancangan acak lengkap
Rancangan acak lengkap (RAL) digunakan untuk mengetahui pengaruh
antara perlakuan yang diberikan terhadap unit uji yang disajikan dalam bentuk
Anova (Tabel 2). Pada penelitian ini rancangan acak lengkap (RAL) digunakan
untuk melihat pengaruh konsentrasi nitrogen terhadap Biomassa Azolla sp.
Tabel 2 Tabel Sidik Ragam (RAL)
Jumlah
Sumber
Derajat
kuadrat
Keragaman
Bebas
(JK)
Perlakuan
p-1
JKP
Sisa
P (q-1)
JKS
Total
Pq-1
JKT
Sumber : Mattjik dan Sumertajaya (2006)
Hipotesis:
H0 : µ 1 = µ 2 = µ 3
H1 :
Kesimpulan
;
Kuadrat
Tengah
(KT)
KTP
KTS
Fhitung
Ftabel
KTP/KTS
(α,dbp,dbs)
perlakuan konsentrasi nutrien berbeda tidak berpengaruh
terhadap biomassa Azolla sp.
Setidaknya ada satu perlakuan konsentrasi nutrien berbeda
yang berpengaruh terhadap biomassa Azolla sp.
: H0 = FhitungFtabel (Gagal Tolak H0/ Terima H0)
Rancangan acak lengkap in time
Uji ANOVA rancangan acak lengkap (RAL) in time digunakan untuk
mengetahui pengaruh antara perlakuan yang diberikan terhadap unit uji dengan
melibatkan waktu pengamatan terhadap suatu objek. Pada penelitian ini
8
dilakukan uji ANOVA rancangan acak lengkap in time, yakni uji ANOVA
terhadap perbedaan konsentrasi nitrogen yang berbeda dengan jumlah heterokis
pada Anabaena azollae. Rancangan acak lengkap in time disajikan dalam bentuk
tabel sidik ragam (Tabel 3).
Tabel 3 Tabel sidik ragam RAL in time
Jumlah
Sumber
Derajat
kuadra
Keragaman
Bebas
t (JK)
Perlakuan (a)
a-1
JKA
Waktu (b)
b-1
JKB
Perlakuan*Waktu (a-1)(b-1)
JKAB
Galat Perlakuan
a(r-1)
JKG (a)
(a)
JKG
Galat Waktu (b)
(ab-b)(r-1)
(b)
Total
abr-1
JKT
Sumber : Mattjik dan Sumertajaya (2000)
Kuadrat
Tengah
(KT)
KTA
KTB
KTI
KGI (a)
Fhitung
Ftabel
KTA/KTG
F(V1, V2)
KTAI/KTG
(a)
KTG (b)
Hipotesis:
H0 : µ 1 = µ 2 = µ 3 ; perlakuan konsentrasi nitrogen berbeda tidak berpengaruh
terhadap jumlah heterokis
H1 :
Setidaknya ada satu perlakuan konsentrasi nitrogen berbeda
berpengaruh terhadap terhadap jumlah heterokis
Kesimpulan
H0 = FhitungFtabel (Gagal Tolak H0/ Terima H0)
Uji lanjut Duncan multiple range test (DMRT)
Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2000), jika dalam kesimpulan uji
pengaruh diketahui bahwa perlakuan dan/atau waktu pengamatan memberikan
pengaruh yang berbeda nyata, maka selanjutnya dilakukan uji pembandingan
berganda (uji lanjut) untuk menentukan perlakuan dan/atau waktu pengamatan
mana yang memberikan pengaruh. Dengan demikian dapat diketahui konsentrasi
nitrogen mana yang memiliki pengaruh berbeda nyata terhadap perubahan jumlah
heterokis pada Anabaena azollae. Uji lanjut yang digunakan adalah Duncan
multiple range test (DMRT) atau uji perbandingan berganda Duncan.
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Jumlah heterokis
Jumlah sel heterokis pada Anabaena azollae
Jumlah heterokis pada Anabaena azollae selama penelitian
menggambarkan dinamika sel heterokis dari organisme yang ditumbuhkan dalam
media yang berbeda. Perlakuan 0 mg/L umumnya mengalami peningkatan jumlah
sel heterokis. Jumlah heterokis berfluktuasi selama 21 hari pengamatan.
Sebaliknya perlakuan 10 mg/L umumnya mengalami penurunan jumlah sel
heterokis. Uji statistik menunjukkan jumlah sel heterokis berbeda nyata antar
perlakuan (konsentrasi nitrogen) dan antar waktu (PFtab).
Tabel 4 Hasil pengukuran dan perhitungan laju pertumbuhan relatif dan doubling
time pada Azolla sp.
Perlakuan Bobot H-0 (g)
Bobot H-21 (g)
RGR (g/hari) DT (hari)
0
5
19,363
0,0645
10,751
5
5
15,119
0,0527
13,154
10
5
14,213
0,0497
13,933
Amonium (mg/L)
Amonium (NH4+)
Perlakuan 0 mg/L umumnya mengalami penambahan konsentrasi amonium
pada media di awal pengamatan. Sebaliknya, pada perlakuan 10 mg/L amonium
pada media cair umunya mengalami penurunan nilai konsentrasi. Konsentrasi
amonium pada perlakuan 0 mg/L lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan
lainnya. Analisis statistik menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi amonium
pada media antar perlakuan (konsentrasi nitrogen) dan waktu berbeda nyata
(P0,05). Uji statistik terhadap
waktu pengamatan menunjukkan bahwa konsentrasi nitrit berbeda nyata terhadap
perlakuan (P0,05). Uji statistik perlakuan
terhadap waktu pengamatan menunjukkan bahwa konsentasi nitrat berbeda nyata
(P
DALAM MEDIA
DENGAN KONSENTRASI NITROGEN BERBEDA
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Dinamika Sel
Heterokis pada Anabaena azollae dalam Media dengan Konsentrasi Nitrogen
Berbeda adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir penulisan ini.
Bogor, September 2015
Goran Suryanti Afifah Sulaiman
NIM C24110073
ABSTRAK
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN. Dinamika Sel Heterokis pada
Anabaena azollae dalam Media dengan Konsentrasi Nitrogen Berbeda.
Dibimbing oleh Niken TM Pratiwi dan Inna Puspa Ayu.
Anabaena azollae merupakan Cyanophyceae berheterokis yang
bersimbiosis dengan Azolla sp. Anabaena azollae memiliki sel heterokis yang
membuatnya mampu mengikat nitrogen (N2) dari udara dan mengubahnya
menjadi amonium (NH4+). Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji dinamika sel
heterokis pada Anabaena azollae yang bersimbiosis dengan Azolla sp. dalam
media dengan konsentrasi nitrogen berbeda. Penelitian dilakukan dengan
mengamati heterokis dan perubahan konsentrasi nitrogen pada media selama 21
hari pengamatan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah sel heterokis
tertinggi terdapat pada media dengan konsentrasi nitrogen 0 mg/L. Jumlah sel
heterokis berfluktuasi selama 21 hari pengamatan mengikuti konsentrasi nitrogen
dalam media hidupnya.
Pada awal pengamatan, peningkatan konsentrasi
amonium terjadi pada perlakuan 0 mg/L dan 5 mg/L. Selanjutnya, peningkatan
amonium juga terjadi pada akhir pengamatan pada semua perlakuan. Peningkatan
konsentrasi amonium yang terjadi akibat dari matinya Azolla sp. dan
menyebabkan terlepasnya N ke dalam media.
Kata kunci: Anabaena azollae, Azolla sp., Heterokis
ABSTRACT
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN. The Dynamic of Anabaena azollae
Heterocyst Cell under Different Nitrogen Concentration of Culture Media.
Supervised by Niken TM Pratiwi dan Inna Puspa Ayu.
Anabaena azollae is a heterocyst Cyanophyceae that has symbiosis with Azolla sp.
Anabaena azollae have heterocyst cell able to fixation nitrogen (N2) from the air
and convert it into ammonium (NH4+). This study was conducted to look at the
dynamics of cell heterokis on Anabaena azollae symbiotic with Azolla sp. in
media with different nitrogen concentrations. Research was done by observing
heterocyst and changes in the concentration of N in the media during the 21 days
of observation. The results showed that the highest number of heterocyst cells
observed in the media with 0 mg/L nitrogen concentration. Heterocyst cells were
fluctuated during the 21 days of observation following the nitrogen concentration
in the media. At the beginning of the observation increasing concentrations of
ammonium occurred in the treatment of 0 mg/L and 5 mg/L. Furthermore, the
increase in ammonium also occur at the end of the observation of all treatments.
Increasing of ammonium concentrations was resulted by dead Azolla sp. that
release nitrogen into the media.
Keywords: Anabaena azollae, Azolla sp., Heterocyst
DINAMIKA SEL HETEROKIS PADA Anabaena azollae
DALAM MEDIA
DENGAN KONSENTRASI NITROGEN BERBEDA
GORAN SURYANTI AFIFAH SULAIMAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan dan Ilmu Kelautan
pada
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan
DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi : Dinamika Sel Heterokis pada Anabaena Azollae dalam Media
dengan Konsentrasi Nitrogen Berbeda
Nama
: Goran Suryanti Afifah Sulaiman
NIM
: C24110073
Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan
Disetujui oleh
Dr Ir Niken TM Pratiwi, MSi
Pembimbing I
Inna Puspa Ayu, SPi, MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Mohammad Mukhlis Kamal, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya
yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul Dinamika Sel Heterokis pada Anabaena azollae dalam Media dengan
Konsentrasi Nitrogen Berbeda. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan studi di Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1 Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan kesempatan untuk studi
2 Beasiswa Bidikmisi yang telah memberikan bantuan biaya perkuliahan.
3 Bantuan Operasional Perguruan Tinggi Negeri (BOPTN) 2015
4 Dr Ir Luky Adrianto, MSc selaku dosen pembimbing akademik atas
arahan dan masukan selama penulis melaksanakan studi
5 Dr Ir Niken TM Pratiwi, MSi selaku ketua komisi pembimbing dan Inna
Puspa Ayu, SPi, MSi selaku anggota komisi pembimbing yang telah
memberikan arahan, maupun kritik dan saran dalam penyelesaian
penelitian ini.
6 Bapak Sulaiman, Ibu Deti Rahmawati, Kakak Sulthan dan Adik Rafi,
Kak Dian, beserta keluarga yang selalu memberikan dukungan semangat
dan doa.
7 Seluruh staf Laboratorium Riset Plankton (Kak Apri dan Tiyas),
Laboratorium Riset Biologi Mikro (Ibu siti, Mba Aay, Kak Dede, dan
Bang Reza), dan Laboratorium Riset Produktivitas Lingkungan (Proling).
8 Desy, Arinda, Gepe, Irma, Anes, Bayu, Fitri, Dini, Nana, Happy, Selia,
Isra, Amir, Rosita, kak Novita, dan teman-teman MSP 48, 47, 46, 45,
Asisten ITAMA, Kualitas Air, dan semua pihak yang telah membantu
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Demikian skripsi ini semoga dapat bermanfaat.
Bogor, September 2015
Goran Suryanti Afifah Sulaiman
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Pelaksanaan Penelitian
Pengumpulan Data
Analisis Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
xi
i
i
i
1
1
1
2
3
3
3
5
6
9
9
13
15
15
18
28
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Satuan, metode, dan alat untuk pengukuran kualitas air
Tabel Sidik Ragam (RAL)
Tabel sidik ragam RAL in time
Hasil pengukuran dan perhitungan laju pertumbuhan relatif dan doubling
time pada Azolla sp.
5 Nilai rata-rata persen nitrogen dan konversi dalam protein pada Azolla sp.
pada tiap konsentrasi perlakuan
6
7
8
10
12
DAFTAR GAMBAR
1 Skema perumumusan masalah dinamika sel heterokis pada Anabaena
azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda
2 Azolla sp. yang dijadikan inokulan
3 Anabaena azollae dengan sel heterokis dan sel vegetatif
4 Jumlah heterokis selama 21 hari pengamatan
5 (A) Anabaena azollae tanpa sel heterokis (B) Anabaena azollae dengan
sel heterokis
6 Hasil analisis parameter amonium selama penelitian
7 Hasil analisis parameter nitrit selama penelitian
8 Hasil analisis parameter nitrat selama penelitian
9 Hasil analisis parameter ortofosfat selama penelitian
2
4
5
9
9
10
11
11
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Penyimpanan media
Perhitungan konsentrasi pupuk ZA dan TSP yang digunakan
Rumus perhitungan amonium
Contoh heterokis yang teramati selama penelitian
Azolla sp. pada akhir pengamatan
Rancangan acak lengkap in time
18
19
19
20
22
23
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tumbuhan Azolla sp. merupakan jenis tumbuhan paku air yang mengapung
dan sangat rentan terhadap kondisi lingkungan yang kering. Tumbuhan ini
umumnya terdapat di perairan tergenang, terutama di sawah, rawa, dan kolam.
Azolla sp. dikenal mampu meningkatkan konsentrasi nitrogen pada lingkungan
hidupnya. Oleh karena itu, Azolla sp. dapat berfungsi sebagai pupuk organik.
Kemampuan Azolla sp. sebagai pupuk organik disebabkan oleh kemampuan
tumbuhan ini berasosiasi dengan Anabaena azollae.
Anabaena azollae merupakan alga berfilamen yang memiliki kemampuan
mengikat nitrogen (N2) langsung dari udara dan mengubahnya menjadi amonium
(NH4+) dengan bantuan enzim nitrogenase (Meeks & Elhai 2002). Proses fiksasi
nitrogen terjadi pada sel heterokis. Sel heterokis merupakan diferensiasi sel
vegetatif yang terbentuk ketika nitrogen pada lingkungan berada dalam
konsentrasi yang rendah (Wolk 1982 in Wei 1994). Sel heterokis muncul dengan
interval yang hampir teratur terhadap keberadaan sel vegetatif. Letak sel
heterokis dapat berada di terminal (ujung) atau interkalar (tengah) koloni (Meeks
& Elhai 2002).
Penambahan lapisan glikolipid dan polisakarida di bagian luar dinding sel
vegetatif, terjadi selama proses diferensiasi pada sel heterokis Anabaena azollae.
Selanjutnya terbentuk pori-pori (lubang) pada ujung sel heterokis yang berfungsi
menghubungkan sel heterokis dengan sel vegetatif. Sel heterokis berwarna hijau
kekuningan dikarenakan hilangnya pigmen phycobiliprotein (Meeks & Elhai
2002).
Sel heterokis dan sel vegetatif saling melengkapi dalam melakukan proses
metabolisme pada Anabaena azollae. Sel vegetatif berperan menyediakan gula,
sedangkan heterokis menyediakan sumber nitrogen (Golden dan Yoon 2003 in
Qin et al. 2012). Sel heterokis pada rangkaian filamen memfiksasi nitrogen dan
mengubahnya menjadi glutamin, selanjutnya akan dirubah menjadi karbohidrat
oleh sel vegetatif melalui proses fotosintesis.
Proses fotosintesis pada
Cyanophyceae memanfaatkan klorofil-a dan pigmen phycobiliprotein (Cohen &
Bryant 1982 in Mur et al. 1999). Pigmen tersebut menyerap cahaya hijau, kuning,
dan jingga yang merupakan bagian dari spektrum (500-650 µm) (Mur et al. 1999).
Buikema (1991) menjelaskan bahwa pada Cyanophyceae berheterokis
seperti Anabaena, seluruh sel dalam satu rangkaian filamen akan memiliki
morfologi yang sama saat kondisi nitrogen terpenuhi. Sebaliknya, sel heterokis
akan terbentuk ketika sumber nitrogen (amonium atau nitrat) tidak terpenuhi pada
media pertumbuhannya. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengkajian mengenai
dinamika jumlah sel heterokis pada Anabaena Azollae yang bersimbiosis dengan
Azolla sp. yang ditumbuhan dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda.
Perumusan Masalah
Azolla sp. merupakan jenis tanaman air yang memiliki kemampuan
bersimbiosis dengan alga biru (Anabaena azollae). Bentuk simbiosis dari Azolla-
2
Anabaena adalah terjadinya fiksasi N2 dari udara dan reduksi N2 menjadi senyawa
nitrogen (amonium) yang dimanfaatkan oleh kedua organisme tersebut. Fiksasi
nitrogen pada Anabaena azollae dilakukan pada sel heterokis. Konsentrasi
nitrogen yang berbeda pada media hidup Azolla sp. akan menyebabkan terjadinya
perbedaan jumlah sel heterokis yang terbentuk. Pada umumnya, sel heterokis
akan berkembang pada lingkungan dengan kadar nitrogen rendah. Cahaya,
kualitas air (pH dan suhu), serta konsentrasi fosfat dan nutrien lainnya dalam
perairan berpengaruh terhadap kemampuan sel heterokis dalam memfiksasi
nitrogen dari udara. Berdasarkan hal terebut perlu dipelajari dinamika sel
heterokis pada Anabaena azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen
berbeda, serta kandungan nitrogen pada Azolla sp., yang di dalamnya terkandung
Anabaena azollae, dalam bentuk nitrogen total (nitrogen total Kjeldahl), yang
terbentuk pada akhir pengamatan. Uraian tersebut disajikan pada Gambar 1.
Anabaena azollae
-Sel Heterokis
-Sel Vegetatif
Fiksasi
nitrogen
Amonium
Azolla sp.
Cahaya, Kualitas air
(pH & Suhu),
Konsentrasi fosfat
-Jumlah sel
heterokis dan
vegetatif
-Konsentrasi
nitrogen Media
& organisme uji
(Dinamika sel
(+) heterokis &
perubahan
konsentrasi
nitrogen
Nitrogen pada media
(-)
Gambar 1 Skema perumumusan masalah dinamika sel heterokis pada Anabaena
azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji dinamika sel heterokis pada
Anabaena azollae yang bersimbiosis dengan Azolla sp. dalam media dengan
konsentrasi nitrogen berbeda
3
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai April 2015.
Kegiatan penelitian dilakukan pada skala laboratorium, bertempat di
Laboratorium Riset Plankton, laboratorium Riset Biologi Mikro I, dan
Laboratorium Riset Fisika Kimia Perairan, Bagian Produktivitas dan Lingkungan
Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi dua tahapan, yaitu tahap persiapan yang
meliputi penyiapan biota uji dan media cair, serta tahap penelitian dengan
perancangan tertentu. Penumbuhan biota uji bertujuan untuk mempersiapkan
inokulan yang selanjutnya akan diberi perlakuan. Penyiapan media cair bertujuan
untuk mempersiapkan media cair yang akan digunakan sebagai media hidup
organisme uji.
Kegiatan penelitian meliputi perancangan penelitian dan
pelaksanaan penelitian yang bertujuan mengkaji dinamika jumlah heterokis pada
Anabaena azollae dalam media dengan konsentrasi nitrogen berbeda.
Penumbuhan biota uji dan penyiapan media cair
Azolla sp. yang akan dijadikan sebagai biota uji diperoleh dari kolam
tanaman air daerah Gunung Bunder, Kecamatan Pamijahan, Kabupaten Bogor.
Azolla sp. yang diambil kemudian ditumbuhkan dan diperbanyak untuk dijadikan
inokulan dalam penelitian. Azolla sp. diperbanyak pada kondisi semi-outdoor
dengan kondisi lingkungan (suhu dan intensitas cahaya) yang dapat ditolerir oleh
organisme tersebut. Azolla sp. dapat berkembang dengan baik pada kisaran suhu
20-35°C, pada intensitas cahaya berkisar antara 25-50% dari penyinaran matahari
penuh dengan intensitas cahaya 15 klux selama 12 jam setiap hari (Watanabe
1978).
Organisme yang akan dijadikan inokulan adalah Azolla sp. dengan usia
13-15 hari. Usia Azolla sp. dapat dilihat dari jumlah akar pada tanaman. Pada
usia 13-15 hari, akar Azolla sp. berjumlah 3-4 batang. Inokulan yang dipilih
sebagai biota uji kemudian dibilas akuades, selanjutnya direndam dengan kalium
permanganat 20 mg/L selama 60 menit (Mursalin 2007). Tujuan perendaman
adalah untuk mengurangi jumlah hama dan penyakit, sehingga Azolla sp. yang
akan ditebar memiliki kondisi awal yang seragam sebelum diberi perlakuan.
4
Keterangan:
= 1 cm
Gambar 2 Azolla sp. yang dijadikan inokulan
Penyiapan wadah dilakukan dengan memposisikan wadah secara acak
(Lampiran 1). Wadah yang digunakan adalah akuarium yang memiliki ukuran 30
cm x 30 cm x 30 cm, akuarium diisi dengan air sampai dengan ketinggian 25 cm
(volume 22,5 liter). Media cair disiapkan dengan melarutkan pupuk pada masingmasing akuarium berisi air sesuai dengan konsentrasi yang ditentukan. Dilakukan
pengadukan perlahan untuk memastikan pupuk terlarut dengan air pada wadah.
Kegiatan penelitian
Penelitian dilakukan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) in time.
RAL in time untuk melihat pengaruh antara perlakuan (sumber nitrogen yang
berbeda) yang diberikan terhadap unit uji (jumlah sel heterokis), dengan
melibatkan waktu pengamatan. Rancangan ini melibatkan waktu pengamatan
terhadap organisme uji dengan harapan mampu melihat perkembangan respon
selama penelitian. Pada penelitian ini, pengamatan terhadap respon heterokis
dalam setiap satuan percobaan dilakukan sebanyak 11 kali dalam waktu berbeda
selama penelitian. Parameter uji biomassa dan total nitrogen Kjeldahl pada
penelitian ini di ujikan dengan rancangan acak lengkap (RAL). Rancangan acak
lengkap digunakan untuk melihat pengaruh perlakuan terhadap unit uji tanpa
melibatkan waktu pengamatan. Penelitian dipersiapkan dengan 3 perlakuan, 3
ulangan dan dilaksanakan selama 21 hari.
Sumber nitrogen yang digunakan sebagai perlakuan adalah ZA
(Zwavelzuur Amoniak), dan sebagai sumber fosfor adalah TSP (Triple Super
Phosfat). Konsentrasi pupuk ZA dalam bentuk nitrogen yang digunakan sebagai
perlakuan adalah 0 mg/L N, 5 mg/L N, dan 10 mg/L N, sedangkan konsentrasi
TSP dalam bentuk fosfor yang digunakan sama untuk semua perlakuan 30 mg/L P.
Dilakukan perhitungan untuk menentukan jumlah pupuk yang digunakan untuk
mendapatkan konsentrasi tersebut (Lampiran 2).
Inokulan yang ditebar pada masing-masing wadah adalah sebesar 5 gram.
Bobot yang digunakan merupakan bobot basah tanaman, yang dipersiapkan
sebagai berikut. Tanaman ditiriskan dengan menggunakan kain kasa selama 2
menit untuk mengurangi kandungan air. Sebelum penebaran inokulan, dilakukan
pengukuran kandungan total nitrogen dengan metode keljdahl (TKN) pada
organisme uji dan pengukuran unsur hara (NH3, NO3, NO2, dan PO4) pada media
5
cair. Setelah penebaran inokulan, selanjutnya dilakukan pengukuran parameter
kualitas air (pH dan suhu) dan intensitas cahaya.
Pengumpulan Data
Jumlah sel Anabaena azollae
Pencacahan heterokis dilakukan untuk menghitung dan melihat
perbandingan antara jumlah sel heterokis dan sel vegetatif (Gambar 3) pada setiap
perlakuan (media dengan konsentrasi nitrogen berbeda). Pencacahan heterokis
dilakukan pada hari ke-0 (H0) untuk melihat jumlah heterokis sebelum diberi
perlakuan. Setelah diberi perlakuan, pengamatan dilakukan 2 hari sekali dimulai
dari hari ke-4 penelitian. Hal ini sesuai dengan Handajani (2011) yang
menyebutkan bahwa jumlah heterokis pada hari pertama hingga ketiga
pengamatan tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
Gambar 3 Anabaena azollae dengan sel heterokis dan sel vegetatif
Pengamatan Anabaena azollae dilakukan dengan memisahkan Anabaena
azollae dari Azolla sp. yang merupakan inangnya. Sampel Azolla sp. digerus
kemudian diberi akuades. Penggerusan dilakukan agar Anabaena azollae yang
hidup dalam rongga tubuh Azolla sp. dapat terpisah. Anabaena azollae yang telah
terpisah dari Azolla sp. ditempatkan pada kaca objek dan diamati menggunakan
mikroskop dengan perbesaran 400x. Selanjutnya dilakukan pengamatan dan
pencacahan terhadap sel heterokis dan sel vegetatif pada contoh. Contoh yang
diamati adalah sebanyak 1000 sel dari setiap perlakuan. Setiap contoh yang
diambil dari masing-masing akuarium dilakukan pengamatan dengan tiga kali
ulangan.
Nitrogen total Kjeldahl
Analisis nitrogen total Kjeldahl (TKN) dilakukan untuk melihat perubahan
nitrogen total (amonium dan protein) pada organisme uji. Analisis TKN
dilakukan pada awal dan akhir pengamatan. Pada awal pengamatan, analisis
dilakukan menggunakan contoh yang diambil dari inokulan sebanyak 5 gram yang
6
mewakili seluruh data awal sebelum diberi perlakuan. Pada akhir pengamatan
(hari ke-21), analisis nitrogen total Kjeldahl dilakukan dengan mengambil contoh
dari tiap wadah perlakuan untuk diekstrak (SNI 1992).
Kandungan unsur hara dan kualitas air
Pengukuran kandungan unsur hara (NH3, NH4+, NO3, NO2, dan PO4) dan
kualitas air dilakukan untuk melihat perubahan konsentrasi nitrogen dan ortofosfat
pada media hidup organisme uji. Pengukuran tersebut dilakukan dengan
mengambil contoh dari media cair organisme pada setiap perlakuan, kecuali
amonium (NH4+). Amonium dihitung dari nilai TAN yang merupakan nilai
amonia bebas dan amonium (Lampiran 3). Parameter kualitas air, yang meliputi
suhu, pH, dan intensitas cahaya diukur dengan menggunakan instrumen. Satuan,
metode, dan alat yang digunakan dalam analisis unsur hara dan pengukuran
parameter kualitas air disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Satuan, metode, dan alat untuk pengukuran kualitas air
Parameter
Suhu
pH
Intensitas Cahaya
Nitrit
Nitrat
TAN
PO4
Unit
o
C
lux
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Metode
Probe elektroda
Probe elektroda
Indophenol*
Brucine*
Phenate*
Molybdate Ascorbic Acid*
Alat ukur
Termometer
pH-meter
Luxmeter
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Sumber : Eaton (2005)
Biomassa
Biomassa yang ditimbang adalah bobot basah Azolla sp. Pengukuran
biomassa Azolla sp. dilakukan untuk melihat pengaruh proses fiksasi nitrogen dan
perubahan jumlah heterokis, terhadap pertumbuhan dan perkembangan Azolla sp.
pada masing-masing perlakuan. Pengukuran biomassa dilakukan pada awal (H-0)
dan akhir (H-21) pengamatan.
Analisis Data
Analisis deskriptif pada heterokis
Analisis deskriptif adalah statistik yang digunakan untuk menganalisa data
dengan cara mendeskripsikan, atau menggambarkan data yang telah terkumpul
sebagaimana adanya tanpa bermaksud membuat kesimpulan yang berlaku umum
atau generalisasi (Walpole 1982). Data setiap ulangan dirata-ratakan kemudian
disajikan dalam bentuk grafik untuk mempermudah interpretasi data.
Waktu penggandaan (doubling time) Azolla sp.
Doubling time (DT) merupakan salah satu metode yang digunakan untuk
mengetahui produktivitas Azolla sp. yang kemudian akan digunakan sebagai
indikator dalam memanfaatkan nutrien pada media. DT adalah waktu yang
dibutuhkan oleh Azolla sp. untuk menggandakan biomassa dari besarnya biomassa
awal. Pendekatan yang digunakan untuk menentukan doubling time adalah
pendekatan laju pertumbuhan relatif (Relative Growth Rate/RGR) yakni
7
membandingkan bobot awal dengan bobot akhir biomassa selama pengamatan.
Rumus yang dapat digunakan untuk menentukan nilai RGR dan DT Azolla sp.
(Mitchell DS 1974) adalah sebagai berikut.
Keterangan:
RGR (Relative Growth Rate)
ln
W0
Wt
ti-t0
DT (Doubling Time)
: Pertumbuhan spesifik harian (g/hari)
: Logaritma natural
: Bobot basah awal (g)
: Bobot basah akhir (g)
: Waktu (hari)
: Waktu penggandaan biomassa (hari)
Rancangan acak lengkap
Rancangan acak lengkap (RAL) digunakan untuk mengetahui pengaruh
antara perlakuan yang diberikan terhadap unit uji yang disajikan dalam bentuk
Anova (Tabel 2). Pada penelitian ini rancangan acak lengkap (RAL) digunakan
untuk melihat pengaruh konsentrasi nitrogen terhadap Biomassa Azolla sp.
Tabel 2 Tabel Sidik Ragam (RAL)
Jumlah
Sumber
Derajat
kuadrat
Keragaman
Bebas
(JK)
Perlakuan
p-1
JKP
Sisa
P (q-1)
JKS
Total
Pq-1
JKT
Sumber : Mattjik dan Sumertajaya (2006)
Hipotesis:
H0 : µ 1 = µ 2 = µ 3
H1 :
Kesimpulan
;
Kuadrat
Tengah
(KT)
KTP
KTS
Fhitung
Ftabel
KTP/KTS
(α,dbp,dbs)
perlakuan konsentrasi nutrien berbeda tidak berpengaruh
terhadap biomassa Azolla sp.
Setidaknya ada satu perlakuan konsentrasi nutrien berbeda
yang berpengaruh terhadap biomassa Azolla sp.
: H0 = FhitungFtabel (Gagal Tolak H0/ Terima H0)
Rancangan acak lengkap in time
Uji ANOVA rancangan acak lengkap (RAL) in time digunakan untuk
mengetahui pengaruh antara perlakuan yang diberikan terhadap unit uji dengan
melibatkan waktu pengamatan terhadap suatu objek. Pada penelitian ini
8
dilakukan uji ANOVA rancangan acak lengkap in time, yakni uji ANOVA
terhadap perbedaan konsentrasi nitrogen yang berbeda dengan jumlah heterokis
pada Anabaena azollae. Rancangan acak lengkap in time disajikan dalam bentuk
tabel sidik ragam (Tabel 3).
Tabel 3 Tabel sidik ragam RAL in time
Jumlah
Sumber
Derajat
kuadra
Keragaman
Bebas
t (JK)
Perlakuan (a)
a-1
JKA
Waktu (b)
b-1
JKB
Perlakuan*Waktu (a-1)(b-1)
JKAB
Galat Perlakuan
a(r-1)
JKG (a)
(a)
JKG
Galat Waktu (b)
(ab-b)(r-1)
(b)
Total
abr-1
JKT
Sumber : Mattjik dan Sumertajaya (2000)
Kuadrat
Tengah
(KT)
KTA
KTB
KTI
KGI (a)
Fhitung
Ftabel
KTA/KTG
F(V1, V2)
KTAI/KTG
(a)
KTG (b)
Hipotesis:
H0 : µ 1 = µ 2 = µ 3 ; perlakuan konsentrasi nitrogen berbeda tidak berpengaruh
terhadap jumlah heterokis
H1 :
Setidaknya ada satu perlakuan konsentrasi nitrogen berbeda
berpengaruh terhadap terhadap jumlah heterokis
Kesimpulan
H0 = FhitungFtabel (Gagal Tolak H0/ Terima H0)
Uji lanjut Duncan multiple range test (DMRT)
Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2000), jika dalam kesimpulan uji
pengaruh diketahui bahwa perlakuan dan/atau waktu pengamatan memberikan
pengaruh yang berbeda nyata, maka selanjutnya dilakukan uji pembandingan
berganda (uji lanjut) untuk menentukan perlakuan dan/atau waktu pengamatan
mana yang memberikan pengaruh. Dengan demikian dapat diketahui konsentrasi
nitrogen mana yang memiliki pengaruh berbeda nyata terhadap perubahan jumlah
heterokis pada Anabaena azollae. Uji lanjut yang digunakan adalah Duncan
multiple range test (DMRT) atau uji perbandingan berganda Duncan.
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Jumlah heterokis
Jumlah sel heterokis pada Anabaena azollae
Jumlah heterokis pada Anabaena azollae selama penelitian
menggambarkan dinamika sel heterokis dari organisme yang ditumbuhkan dalam
media yang berbeda. Perlakuan 0 mg/L umumnya mengalami peningkatan jumlah
sel heterokis. Jumlah heterokis berfluktuasi selama 21 hari pengamatan.
Sebaliknya perlakuan 10 mg/L umumnya mengalami penurunan jumlah sel
heterokis. Uji statistik menunjukkan jumlah sel heterokis berbeda nyata antar
perlakuan (konsentrasi nitrogen) dan antar waktu (PFtab).
Tabel 4 Hasil pengukuran dan perhitungan laju pertumbuhan relatif dan doubling
time pada Azolla sp.
Perlakuan Bobot H-0 (g)
Bobot H-21 (g)
RGR (g/hari) DT (hari)
0
5
19,363
0,0645
10,751
5
5
15,119
0,0527
13,154
10
5
14,213
0,0497
13,933
Amonium (mg/L)
Amonium (NH4+)
Perlakuan 0 mg/L umumnya mengalami penambahan konsentrasi amonium
pada media di awal pengamatan. Sebaliknya, pada perlakuan 10 mg/L amonium
pada media cair umunya mengalami penurunan nilai konsentrasi. Konsentrasi
amonium pada perlakuan 0 mg/L lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan
lainnya. Analisis statistik menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi amonium
pada media antar perlakuan (konsentrasi nitrogen) dan waktu berbeda nyata
(P0,05). Uji statistik terhadap
waktu pengamatan menunjukkan bahwa konsentrasi nitrit berbeda nyata terhadap
perlakuan (P0,05). Uji statistik perlakuan
terhadap waktu pengamatan menunjukkan bahwa konsentasi nitrat berbeda nyata
(P