tinjauan pustaka - Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA
Botani Eceng Gondok (Eichornia crassipes)
Eceng gondok (Eichornia crassipes) merupakan tumbuhan air yang
tumbuh di rawa-rawa, danau, waduk dan sungai yang alirannya tenang. Eceng
gondok merupakan herba yang mengapung, kadang-kadang berakar dalam tanah,
menghasilkan tunas merayap yang keluar dari ketiak daun yang dapat tumbuh lagi
menjadi tumbuhan baru dengan tinggi 0,4-0,8 m, tumbuhan ini memiliki bentuk
fisik berupa daun-daun yang tersusun dalam bentuk radikal (roset), setiap tangkai
pada helaian daun yang dewasa memiliki ukuran pendek dan berkerut. Helaian
daun (lamina) berbentuk bulat telur lebar dengan tulang daun yang melengkung
rapat yang pajangnya 7-25 cm, gundul dan warna daun hijau licin mengkilat.
Kerangka bunga berbentuk bulir, bertangkai panjang, berbunga 10-35, tangkai
dengan dua daun pelindung yang duduknya sangat dekat, yang terbawa dengan
helaian kecil dan pelepah yang berbentuk tabung dan bagian atas juga berbentuk
tabung. Eceng gondok berkembang biak dengan stolon (vegetatif) dan juga secara
generatif. Perkembangbiakan secara vegetatif mempunyai peranan penting dalam
pembentukan koloni. Perkembangbiakan tergantung dari kadar O 2 yang terlarut
dalam air (Supriyanto dan Muladi, 2011).
Eceng gondok di klasifikasikan sebagai berikut :
Divisio : Embryophytasi phonogama
Sub Divisio : Spermathopyta
Klas : Monocotyledoneae
Ordo : Ferinosae
Famili : Pontederiaceae
Universitas Sumatera Utara
Genus : Eichhornia
Spesies : Eichhornia crassipes (Mart) Solm.
Eceng gondok dapat dijadikan sebagai bioindikator pencemaran air karena
kemampuannya dalam mengakumulasi logam berat dalam tubuhnya. Kemampuan
eceng gondok ini karena pada akarnya terdapat mikrobia rhizosfera yang
mengakumulasi logam berat. Mikrobia rhizosfera adalah bentuk simbiosis antara
bakteri dengan jamur, yang mampu melakukan penguraian terhadap bahanorganik
maupun anorganik yang terdapat dalam air serta menggunakannya sebagai sumber
nutrisi. Disamping itu juga mampu mengubah Cu anorganik menjadi Cu organik
yang kemudian akan diserap oleh akar eceng gondok dan digunakan sebagai
kofaktor (metalloenzim) dari enzim plastosianin yang berguna dalam proses
fotosintesis yaitu untuk merangsang pembelahan sel eceng gondok. Hal ini yang
menyebabkan eceng gondok tumbuh subur meskipun jumlahnya melimpah karena
adanya arus air. Eceng gondok ini merupakan tumbuhan Emergent yaitu
tumbuhan yang akan mengapung jika terdapat arus dan akan menancapkan
akarnya jika perairannya dangkal
(Pujawati, 2006).
Eceng gondok termasukfamili Pontederiaceae,tanaman ini hidup di daerah
tropis maupun subtropis. Eceng gondok digolongkan sebagai gulma perairan yang
mampu menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan dan berkembang biak
secara cepat. Di perairan yang dalam dan berair jernih di dataran tinggi, tanaman
ini sulit tumbuh. Eceng gondok mampu menghisap air dan menguapkanya ke
udara melalui proses evaporasi.Bunga eceng gondok berwarna ungu muda (lila)
dan banyak dimanfaatkan sebagai bunga potong.Eceng gondok memiliki
Universitas Sumatera Utara
keunggulan dalam kegiatan fotosintesis, penyediaan oksigen dan penyerapan sinar
matahari. Bagian dinding permukaan akar, batang dan daunnya memiliki lapisan
yang sangat peka sehingga pada kedalaman yang ekstrem sampai 8 meter di
bawah permukaan air masih mampu menyerap sinar matahari serta zat-zat yang
larut di bawah permukaan air. Akar, batang, dan daunnya juga memiliki kantungkantung udara sehingga mampu mengapung di air. Keunggulan lain dari eceng
gondok adalah dapat menyerap senyawa nitrogen dan fosfor dari air yang
tercemar, berpotensi untuk digunakan sebagai komponen utama pembersih air
limbah dari berbagai industri dan rumah tangga. Karena kemampuanya yang
besar, tanaman ini diteliti oleh NASA untuk digunakan sebagai tanaman
pembersih air di pesawat ruang angkasa.Eceng gondok juga dapat digunakan
untuk menurunkan konsentrasi COD dari air limbah (Yuliani, dkk., 2014).
Kemampuan tanaman inilah yang banyak digunakan untuk mengolah air
buangan, karena dengan aktivitas tanaman ini mampu mengolah air buangan
domestic dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Eceng gondok dapat menurunkan
kadar BOD, partikal suspense secara biokimiawi (berlangsung agak lambat) dan
mampu menyerap logam-logam berat seperti Cr, Pb, Hg, Cd, Cu, Fe, Mn, Zn
dengan baik, kemampuan menyerap logam persatuan berat kering eceng gondok
lebih tinggi pada umur muda daripada umur tua (Widyanto, 2009).
Pertumbuhan yang cepat pada enceng gondok ini tentunya dipengaruhi
oleh berbagai faktor. Pertumbuhan dan daya tahan sebagai tumbuhan ekuatik
tergantung pada berbagai faktor yaitu :
a. Cahaya matahari, pH dan suhu
Universitas Sumatera Utara
Enceng gondok sangat memerlukan cahaya matahari yang cukup serta
suhu optimal 25-30 ºC.Hal ini dapat dipenuhi dengan baik di daerah beriklim
tropis. Cocok pada pH 7-7,5 (optimal).
b. Ketersediaan mineral nutrien
Dalam pertumbuhannya, enceng gondok dipengaruhi unsur-unsur kimia
berupa mineral nutrient yang terkandung didalam air.Kandungan ini memiliki
pengaruh mampu mempercepat laju pertumbuhan atau mampu menghambatnya.
Tergantung jenis dan banyaknya unsur kimia yang diserapnya, pertumbuhan
enceng gondok dipengaruhi logam-logam berat seperti Cu, Fe, Cd, Mn, Zn, Hg,
dan Cr. Pada konsentrasi 5 ppm ion Fe, dapat menghambat pertumbuhannya. Pada
konsentrasi 1 ppm ion Cu, dapat memberikan rangsangan pertumbuhan enceng
gondok, tapi pada 3 ppm pertumbuhannya jadi terhambat, sedang ion Hg
dikatakannya ion yang paling toksik diantara ion-ion logam tersebut.
Pertumbuhan enceng gondok sudah dihambat pada konsentrasi ion Hg 1 ppm.Ion
Mn pada 5 ppm masih memberikan rangsangan pertumbuhan. Ion Cd sama
dengan ion Hg, pada konsentrasi 1 ppm menghambat pertumbuhannya. Cr juga
akan menghambat pertumbuhan enceng gondok. Daya hambatnya semakin besar
pada campuran ion-ion logam tersebut (kurang lebih 1 ppm).Terhambatnya
pertumbuhan enceng gondok ditandai oleh gejala luka-luka terkelupas pada
petiole.
c. Kemampuan bersaing dengan flora lain
Pertumbuhan misal suatu jenis gulma air tergantung dari jenis tumbuhan
yang hidup bersama. Hubungan ini dapat saling menguntungkan, tapi sering kali
yang nampak adalah gejala persaingan, yakni yang satu merugikan yang lain,
Universitas Sumatera Utara
karena enceng gondok punya daya saing yang besar terhadap tumbuhan lain maka
mempunyai kemampuan pertumbuhan yang besar (Lestari, dkk., 2008).
Unsur Hara
Unsur hara (nutrient) adalah makanan yang diperlukan tanaman untuk
sumber energi yang digunakan untuk menyusun bergbagai komponen sel selama
proses pertumbuhan dan perkembangan makanan. Akan tetapi berbeda dengan
manusia yang menggunakan bahan organik, tanaman menggunakan bahan
anorganik untuk mendapatkan energi tersebut.Sebagian unsur hara yang
dibutuhkan tanaman, diserap dari tanah melalui akar, kecuali karbon dan oksigen
yang diserap dari udara oleh daun.Penyerapan unsur hara secara umum lebih
lambat dibandingkan dengan penyerapan air oleh akar tanaman (Suprayo dan
Daryono, 2013).
Unsur hara yang diserap oleh tanaman dari dalam tanah terdiri atas 13
unsur mineral. Unsur hara ini sangat diperlukan oleh tanaman dan fungsinya tidak
dapat digantikan oleh unsur lain. Jika jumlahnya kurang mencukupi, terlalu
lambat tersedia, atau tidak diimbangi oleh unsur-unsur lain maka akan
menyebabkan pertumbuhan tanaman terganggu. Dari ketiga belas unsur hara yang
diperoleh dari dalam tanah, enam unsur diantaranya diperlukan oleh tanaman
dalam jumlah besar sehingga disebut dengan unsur makro. Unsur yang termasuk
makrotrien antara lain N, P, K, S, Ca, dan Mg. Tujuh unsur lainnya diperlukan
oleh tanaman dalam jumlah yang relatif lebih kecil atau sering disebut dengan
unsur mikro, yang termasuk mikrotrien antara lain Fe, Zn, Mn, Cu, B, Cl, Co, Si
dan Mo (Mardiansah, 2010).
Universitas Sumatera Utara
Unsur Hara Makro
Unsur hara makro adalah unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam
jumlah yang relative besar, beberapa unsure hara diantaranya : Nitrogen (N),
Fosfor (P), Kalium (K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Belerang (S).
Nitrogen (N)
Nitrogen berperan dalam pembentukan sel, jaringan, dan organ tanaman.Ia
berfungsi sebagai sebagai bahan sintetis klorofil, protein, dan asam amino. Karena
itu kehadirannya dibutuhkan dalam jumlah besar, terutama saat pertumbuhan
vegetatif.Bersama fosfor (P), nitrogen digunakan untuk mengatur pertumbuhan
tanaman secara keseluruhan.
Fosfor (P)
Fosfor merupakan komponen penyusun beberapa enzim, protein, ATP,
RNA, dan DNA. ATP penting untuk proses transfer energy sedangkan RNA dan
DNA menentukan sifat genetik tanaman. Unsur P juga berperan pada
pertumbuhan benih, akar, bunga, dan buah.Dengan membaiknya struktur
perakaran sehingga daya serap nutrisi pun lebih baik.
Kalium (K)
Kalium berperan sebagai pengatur proses fisiologi tanaman seperti
fotosintetis,
akumulasi,
translokasi,
transportasi
karbohidrat,
membuka
menutupnya stomata atau mengatur distribusi air dalam jaringan dan sel.
Kekurangan unsur ini menyebabkan daun seperti terbakar dan akhirnya gugur.
Magnesium (Mg)
Magnesium adalah aktivator yang berperan dalam transportasi energi
beberapa enzim di dalam tanaman. Unsur ini sangat dominan keberadaannya di
Universitas Sumatera Utara
daun , terutama untuk ketersediaan klorofil. Jadi kecukupan magnesium sangat
diperlukan untuk memperlancar proses fotosintesis. Unsur itu juga merupakan
komponen inti pembentukan klorofil dan enzim di berbagai proses sintesis
protein.
Kalsium (Ca)
Unsur ini yang paling berperan adalah pertumbuhan sel. Ia komponen
yang menguatkan dan mengatur daya tembus serta merawat dinding sel. Perannya
sangat penting pada titik tumbuh akar. Bahkan bila terjadi defiensi Ca
pembentukan dan pertumbuhan akar terganggu dan berakibat penyerapan hara
terhambat. Ca berperan dalam proses pembelahan dan perpanjangan sel dan
mengatur distribusi hasil fotosintesis.
Belerang (S)
Sumber S dalam tanah adalah mineral gips (CaSO 4 ), barit (BaSO 4 ) dan
pirit (FeS 2 ). Belerang diambil oleh tanaman dalam bentuk ion SO 4 2- (Sudjana,
dkk., 2013).
Unsur Hara Mikro
Unsur mikro adalah unsur yang diperlukan tanaman dalam jumlah
sedikit.Walaupun hanya diserap dalam jumlah kecil tetapi amat penting untuk
menunjang keberhasilan proses-proses dalam tumbuhan.Tanpa unsur mikro bunga
adenium tidak tampil prima. Bunga akan lunglai dan lain-lain. Unsur mikro itu
adalah: boron, besi, tembaga, mangan, seng dan molibdenum.
Boron (B)
Boron memiliki kaitan erat dengan proses pembentukan, pembelahan dan
diferensiasi dan pembagian tugas sel. Hal ini terkait dengan perannya dalam
Universitas Sumatera Utara
sintetis RNA bahan dasar pembentukan sel. Boron diangkut dari akar ke tajuk
tanaman melalui pembuluh xylem. Di dalam tanah boron tersedia dalam jumlah
terbatas dan mudah tercuci.Kekurangan boron paling sering dijumpai pada
adenium.Cirinya mirip daun variegeta.
Tembaga (Cu)
Fungsi penting tembaga adalah aktivator dan membawa beberapa enzim.
Dia juga berperan membantu kelancaran proses fotosintesis. Pembentuk klorofil
dan berperan dalam funsi reproduksi.
Seng (Zn)
Hampir mirip dengan Mn dan Mg sangat berperan dalam aktivator enzim,
pembentukan klorofil dan membantu proses fotosintesis. Kekurangan biasanya
terjadi pada media yang sudah lama digunakan.
Timbal (Pb)
Timbal adalah logam lunak kebiruan atau kelabu keperakan yang lazim
yang terdapat dalam kandungan endapan sulfit yang tercampur mineral-mineral
lain. Penyebaran logam timbale dibumi sangat sedikit yaitu hanyalah 0,0002%.
Selain dalam bentuk logam murni, timbale dapat ditemukan dalam bentuk
senyawa inorganik dan organik.
Besi (Fe)
Besi berperan dalam proses pembentukan protein sebagai katalisator
pembentukan klorofil. Besi berperan sebagai pembawa elektron pada proses
fotosintetis dan respirasi sekaligus menjadi aktivator beberapa enzim. Unsur ini
tidak mudah bergerak sehigga bila terjadi kekurangan sulit diperbaiki. Fe paling
sering bertentangan atau antagonis dengan unsur mikro lain.
Universitas Sumatera Utara
Molibdenum (Mo)
Mo bertugas sebagai pembawa elektron untuk mengubah nitrat menjadi
enzim.Unsur ini juga berperan dalam fiksasi nitrogen.
Mangan (Mn)
Sumber Mn dalam tanah adalah mineral pirolusit (MnO 2 ) dan manganit
(MnO(OH)) serta braunit (MnSiO 2 ). Mn diambil oleh tanaman dalam bentuk ion
Mn2+ .
Klor (Cl)
Sumber Cl dalam tanah terutama mineral halit (NaCl) dan silvit
(KCl).Chlor diambil oleh tanaman dalam bentuk Cl- .
Cobalt (Co)
Untuk Fiksasi nitrogen dalam penyerapan unsur N (Nitrogen), Cobalt
dapat digantikan perannya dengan Natrium (Na), dan Molibdenum (Mo).
Silicon (Si)
Tersimpan dalam dinding sel yang mengakibatkan sifat mekanis sel yaitu
kaku atau elastic (Surtinah, 2013).
Mekanisme Penyediaan dan Penyerapan Unsur Hara
Tanaman dapat menyerap unsur hara melalui akar atau melalui daun.
Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO2 melaui stomata daun
dalam proses fotosintesis. Unsur H diambil dari air tanah (H2O) oleh akar
tanaman. Dalam jumlah sedikit air juga diserap tanaman melalui daun. Penelitian
dengan unsur radioaktif menunjukkan bahwa hanya unsur H dari air yang
digunakan tanaman, sedang oksigen dalam air tersebut dibebaskan sebagai gas.
Universitas Sumatera Utara
Unsur-unsur hara lain diserap akar tanaman dari tanah. Walaupun demikian
banyak unsur hara yang bila disemprotkan sebagai larutan hara dapat diserap
tanaman melaui daun. Tanaman menyerap unsur hara dalam tanah umumnya
dalam bentuk ion (Adelina, dkk., 2013).
Unsur hara N dimulai dari fiksasi N2- atmosfir secara fisik/kimiawi yang
menyuplai tanah bersama prepitasi (hujan), dan oleh mikrobia baik secara
simbiotik maupun nonsimbiotik yang menyuplai tanah baik lewat tanaman
inangnya menyuplai setelah mati. Sel-sel mati ini bersama dengan sisa-sisa
tanaman/hewan akan menjadi bahan organik yang siap didekomposisikan dan
melalui serangkaian proses mineralisasi (aminisasi, amonifikasi dan nirifikasi)
akan melepaskan N-mineral (NH4+ dan NO3-) yang kemudian diimmobilisasikan
oleh tanaman atau mikrobia. Gas amoniak hasis proses aminisasi apabila tidak
segera mengalami amonifikasi akan segera trvolatilisasi (menguap) keudara,
begitu pula dengan gas N2- atmosfir. Kehilangan nitrat dan ammonium melalui
mekanisme pelindian (leaching) merupakan salah satu penyebab penurunan kadar
N dalam tanah (Hartati, dkk., 2012).
Unsur P diambil tanaman dalam bentuk ion orthofosfat primer dan
sekunder (H2PO4- atau HPO42-). Proporsi penyerapan kedua ion ini dipengaruhi
pH area perakaran tanaman, dimana pada pH lebih rendah, tanaman lebih banyak
mnyerap ion orthofosfat primer, tetapi pada pH yang lebih tinggi ion orthofosfat
sekunder yang lebih banyak diserap tanaman. Bentuk P lain yang dapat diserap
tanaman adalah pirofosfat dan metafosfat, dan P-organik hasil dekomposisi bahan
organic seperti fofolipid, asam nukleat dan phytin. Kadar unsur K dalam larutan
tanah merupakan hasil keseimbangan antara suplai dari hasil pelarutan mineral-
Universitas Sumatera Utara
mineral K (terutama feldspar dan mika), Ktertukar dari permukaan koloid-koloid
tanah dan K hasil mineralisasi bahan organik/pupuk dengan kehilangan akibat
adanya serapan tanaman (immobilisasi), K-terfiksasi akibat terjerap oleh ruang
dalam koloid-koloid dan pelindian. Penyediaan Ca dan Mg mirip dengan K,
perbedaanya hanya terletak pada fiksasi. Karena kedua unsur ini tersedia dalam
bentuk kation bervalensi dua, maka fiksasi kedua unsur ini lebih lemah
dibandingkan K, sehingga tiga bentuk utamanya adalah kation terlarut, kation
tertukar dan dalam mineral tanah. Mineral sumber Ca meliputi feldspar, apatit,
kalsit, dolomit, gipsum dan amphibol, sedangkan mineral Mg meliputi biotit,
dolomite, augit, serpentin, hornblend dan olivin. Kedua unsure ini merupakan
kation penyusunan kalsit (CaCO3) dan dolomit (CaMg-(CO3)2) yang terkait
dengan upaya pengapuran tanah masam (Patti, dkk., 2013).
Universitas Sumatera Utara