bab-iv

BAB IV
Hasil dan Pembahasan
Pada penelitian ini, hasil yang dicari pada setiap tahap adalah pertumbuhan kultur yang
tinggi dengan periode kultur yang panjang. Hal ini berhubungan dengan nilai ekonomis selama
proses kultur. Pertumbuhan populasi yang tinggi akan meningkatkan produktivitas kultur,
sedangkan periode kultur yang panjang dapat menghemat sumber daya air, waktu dan tenaga
untuk penggantian kultur.
Secara umum, populasi kultur D. magna menurun pada hari pertama periode kultur,
kemudian meningkat hingga mencapai titik optimum dan kemudian turun kembali. Kepadatan
dan panjang periode kultur dapat berbeda, tergantung pada perlakuan yang diberikan. Penurunan
kepadatan populasi D. magna
pada awal kultur disebabkan oleh adanya proses adaptasi
terhadap lingkungan yang baru. Sedangkan, penurunan kepadatan populasi setelah kultur
mencapai kepadatan optimum disebabkan oleh adanya faktor pembatas berupa penurunan
kualitas air yang meliputi penurunan kadar oksigen terlarut (DO), kenaikan kadar NH 4+, dan
perubahan pH yang melewati rentang toleransi adaptasi D. magna Hasil dari setiap tahap
optimasi dapat dilihat pada setiap sub-bab berikut ini. Untuk data temperatuur tidak dicantumkan
karena suhu air tetap pada kondisi stabil 250C.
4.1 Perlakuan Inokulasi Bakteri
Pertumbuhan populasi dan panjang periode kultur D. magna Dengan tiga perlakuan
berbeda yaitu penambahan bakteri Bacillus subtilis (S), Bakteri nitrifikasi (N) dan Kontrol (K)
dapat dilihat pada Gambar 4
Kontrol
B. subtilis
Nitrifikasi
Gambar 4. Pertumbuhan populasi dan panjang periode kultur D. magna Dengan tiga perlakuan berbeda.
Penambahan bakteri dengan konsentrasi 0,1 %
Kepadatan tertinggi kultur D. magna didapat dari perlakuan penambahan bakteri
nitrifikasi. Pada perlakuan bakteri nitrifikasi, puncak populasi kultur D. magna
dicapai pada
hari ke-10 kultur dengan kepadatan (58.3±6.65) individu/L. Pada perlakuan penambahan bakteri
B. subtilis, kultur D. magna mencapai puncak populasi dengan kepadatan (37.5±15.1) individu/L
pada hari ke-9 periode kultur, sedangkan pada perlakuan kontrol kultur D. magna mencapai
puncak populasi dengan kepadatan (11.22±1.63) individu/L pada hari ke-3 periode kultur.
Gambar 4 menunjukkan kepadatan kultur yang diberi bakteri nitrifikasi D. magna yang
meningkat kemudian menurun pada periode akhir kultur. Kurva demikian menunjukkan adanya
faktor pembatas yang muncul apabila kultur telah mencapai kepadatan tertentu. Hal ini diduga
berkaitan dengan kualitas kultur air yang menurun disebabkan meningkatnya kepadatan kultur D.
magna seiring dengan akumulasi materi organik yang berasal dari sisa pakan, ekskresi dan jasad
renik D. magna yang mati. Hal ini dapat dilihat dari warna air kultur perlakuan kontrol dan
penambahan bakteri Bacillus subtilis berwarna lebih keruh dibandingkan kultur yang diberi
bakteri nitrifikasi.
Hasil uji statistik menggunakan ANOVA menunjukkan perlakuan penambahan bakteri
nitrifikasi mulai berbeda nyata (P<0,05) dengan perlakuan kontrol mulai hari ke-2 periode kultur,
lalu hari ke-3 tidak berbeda nyata dan kemudian kembali berbeda pada hari ke-4 periode kultur.
Sedangkan perlakuan penambahan bakteri nitrifikasi mulai berbeda nyata dengan perlakuan
penambahan bakteri Bacillus subtilis pada hari ke-2, lalu selanjutnya tidak berbeda nyata dan
mulai kembali berbeda nyata pada hari ke-7 periode kultur (Tabel 2).
Tabel 2. Rata – rata dan standar deviasi kepadatan individu D. magna magna (ind/L) dengan tiga
perlakuan berbeda yaitu penambahan bakteri Bacillus subtilis (S), Bakteri nitrifikasi (N) dan
Kontrol (K).
Hari Ke-
K
S
N
1
10a
10a
10a
2
10a
10a
11.5±1.83b
3
11.22±1.63a
12.83±3.18a
13.4±2.58a
4
10.25±1.3a
14.67±3.38b
14.3±4.14b
5
10.125±0.54a
16.3±2.8b
18.3±6.18b
6
17.3±2.87a
22.3±8.81a
7
20.83±2.4a
34.3±10.93b
8
23.5±3.39a
42.1±12.59b
9
37.5±15.1a
52.1±9.85b
10
35.67±16.5a
58.3±6.65b
11
34.17±17.4a
55.3±8.98b
12
54±13.53
*Huruf yang sama pada satu baris menunjukkan nilai rata-rata
yang tidak berbeda secara signifikan (P>0,05)
Melalui kurva pertumbuhan dan analisa statistik, jenis bakteri yang optimal untuk
meningkatkan kepadatan dan panjang periode kultur D. magna adalah bakteri nitrifikasi. Bakteri
inilah yang akan digunakan untuk tahap optimasi selanjutnya.
Kualitas Air Kultur
Hasil pengukuran kualitas air kultur secara umum dapat dilihat pada gambar 5 sampai 8.
Kandungan oksigen terlarut pada kultur cenderung stabil, namun pada perlakuan kontrol kadar
oksigen terlarut cenderung lebih rendah (tidak signifikan). Hal ini diduga disebabkan karena
sebagian besar ragi tidak dilisiskan seperti pada perlakuan B. subtilis sehingga sisa ragi yang
berlebih menjadi sulit dicerna D. magna. Kemudian sisa ragi tersebut akan melakukan proses
metabolisme salah satunya adalah siklus krebs yang memerlukan oksigen untuk proses oksidasi
yang terjadi. Di samping itu, kekeruhan air yang tampak pada perlakuan kontrol juga
berpengaruh pada difusi oksigen dari udara ke air (Odum, 1971).
a
b
c
Gambar 5,6,7 dan 8 Hasil pengukuran a)DO b)pH c)NH4+ d)T-suhu pada kultur D. magna
Dengan dengan tiga perlakuan berbeda
Pada pengukuran pH, perlakuan penambahan bakteri B. subtilis dan kontrol menunjukkan
nilai rata-rata yang relatif lebih rendah daripada perlakuan penambahan bakteri nitrifikasi. Tinggi
rendahnya pH disebabkan karena konsentrasi H+ di air. Konsentrasi H+ yang tinggi ini
berbanding lurus dengan tingginya tingkat konsumsi oksigen dalam proses oksidasi amonium
berdasarkan reaksi (Ward, 1996)
2NH3 +3 O2  2NO2- + 2 H+ + 2 H2O
2NO2 + O2  2 NO3
Pada perlakuan bakteri nitrifikasi, oksigen terlarut yang digunakan efektif sehingga pH
dapat kembali stabil dengan lebih cepat, sedangkan pada dua perlakuan lainnya karena
ketidakhadiran bakteri nitrifikasi, menyebabkan oksigen terlarut tidak digunakan bakteri dengan
efektif. Sehingga kestabilan pH dua perlakuan tersebut berada pada tingkat yang lebih rendah.
Amonium adalah zat yang dihasilkan dari aktivitas metabolisme hewan perairan dan juga
hasil proses dekomposisi materi organik. Terlebih lagi, ragi merupakan bahan makanan yang
tinggi protein dan vitamin. Pada kultur ini, hasil dekomposisi ragi akan sangat mempengaruhi
kadar amonium terlarut pada sistem kultur. Pada perlakuan B. subtilis, konsentrasi amonium
cukup tinggi karena bakteri ini memiliki enzim proteolitik sehingga protein ragi dapat
terurai/dekomposisi menjadi lebih sederhana, sehingga semakin dapat terdifusi dengan baik pada
saluran pencernaan D. magna. Pada saat yang bersamaan amonium juga merupakan turunan dari
penyederhanaan senyawa protein tersebut, sehingga amonium pada kultur yang diberi inokulasi
B. subtilis berasal dari sisa pakan yang telah dilisiskan oleh bakteri dan dari keluaran proses
metabolisme D. magna.
Dari hasil pengujian tiga perlakuan tersebut menunjukkan bahwa pengontrolan faktor
fisika-kimia kultur dengan bakteri nitrifikasi berpengaruh secara signifikan pada pertumbuhan
jumlah D. magna dibandingkan dengan penggunaan bakteri B. subtilis. Berdasarkan hasil
penelitian tahap pertama, bakteri nitrifikasi digunakan untuk tahap optimasi selanjutnya.
4.2 Optimasi Waktu Inokulasi Bakteri Nitrifikasi
Tahap penelitian selanjutnya bertujuan untuk mengetahui waktu inokulasi bakteri
nitrifikasi yang paling optimal untuk meningkatkan produktivitas kultur D. magna. Dalam tahap
ini dilakukan tiga buah perlakuan yaitu :
1). Penambahan bakteri nitrifikasi dengan konsentrasi 0,1 % dilakukan 24 jam sebelum kultur D.
magna (H-1),
2). Bersamaan dengan kultur D. magna (H), dan
3). 24 jam setelah kultur D. magna (H+1).
H-1
H+1
H
Gambar 9. Pertumbuhan populasi dan panjang kultur D. magna Dengan tiga waktu
inokulasi bakteri nitrifikasi yang berbeda
Pertumbuhan kultur D. magna pada perlakuan H+1 lebih tinggi dibandingkan perlakuan
lainnya dengan kepadatan 127±38.94 individu/L pada hari ke-13 periode kultur. Kemudian
pertumbuhan kultur D. magna pada perlakuan H-1 lebih rendah daripada perlakuan H+1 dengan
kepadatan 84.67±22.43 individu/L dicapai pada hari ke-12 periode kultur. Hasil terendah didapat
pada perlakuan inokulasi bakteri pada perlakuan H dengan kepadatan 58.3±6.65 individu/L
dicapai pada hari ke-10 periode kultur. Berdasarkan hasil uji statistik dengan ANOVA, perlakuan
inokulasi bakteri H+1 menunjukkan perbedaan signifikan (P < 0,05) dengan perlakuan lainnya
mulai hari ke-4 periode kultur (tabel 3).
Pada perlakuan H+1 kultur dapat tumbuh dengan optimum karena bakteri nitrifikasi
diinokulasi saat jumlah amonium dari sisa pakan dan ekskresi D. magna telah terkumpul dari
hari pertama. Hal ini menyebabkan bakteri nitrifikasi dapat tumbuh dengan optimal sehingga
kondisi fisika-kimia kultur dapat terjaga dan D. magna dapat tumbuh dengan optimum.
Pada kultur H-1 kultur D. magna tidak tumbuh secara optimum karena bakteri
diinokulasikan saat jumlah amonium terlarut belum ada atau terlalu rendah/belum mencukupi
kebutuhan bakteri nitrifikasi, sehingga saat memasuki hari periode kultur selanjutnya diduga
sebagian dari populasi bakteri mati atau melemah sehingga kemampuan bakteri nitrifikasi
mempertahankan kondisi optimal kultur sehingga pertumbuhan D. magna tidak seoptimum
perlakuan H+1.
Pertumbuhan kultur D. magna pada perlakuan H lebih rendah dibandingkan perlakuan
lainnya. Hal ini terkait dengan perilaku makan D. magna
yang merupakan filter feeder.
Berdasarkan ukuran bakteri jauh lebih kecil dibandingkan dengan pakan sehingga yang lebih
berpeluang lebih besar untuk dimakan terlebih dahulu adalah bakteri nitrifikasi. Tidak semua
bakteri dimakan sehingga tetap dapat menjaga kondisi fisika-kimia kultur, meskipun
performanya tidak sebaik dua perlakuan sebelumnya. Hal ini diduga disebabkan kemampuan
bakteri mempertahankan kondisi optimal (menitrifikasi) kultur semakin menurun seiring dengan
konsentrasi bakteri yang juga menurun.
Tabel 3. Rata – rata dan standar deviasi kepadatan individu D. magna magna (Ind/L)
dengan waktu pemberian inokulasi bakteri nitrifikasi yang berbeda.
Hari Ke-
Jumlah H-1
1
10±0a
2
10.78±1.17a
3
11.44±2.19a
4
12.22±3.25a
5
14.67±5.17a
6
16.78±7.38a
7
25.22±8.57ab
8
29.56±9.5a
9
38.11±6.89a
10
46.22±8.91a
11
62.22±8.96a
12
84.67±22.43a
13
75±22.35a
14
74±25.16a
15
*Huruf yang sama pada satu baris
Jumlah H+1
Jumlah H
10±0a
10±0a
12.11±2.32a
11.50±1.83b
13.56±2.61a
13.40±2.58a
19.78±4.43b
14.30±4.14a
23.67±5.29b
18.30±6.18a
29.33±10.52b
22.30±8.81a
cd
38.56±18.69
34.3±10.93bc
71.22±15.06b
42.1±12.59c
90.22±11.43b
52.1±9.85c
111.89±19.44b
58.3±6.65a
121.44±21b
55.3±8.98a
126±33.27b
54±13.53c
b
127±38.94
123.22±46.93b
120.22±51.42
menunjukkan nilai rata-rata yang tidak
berbeda secara signifikan (P>0,05)
Perlakuan H+1 mulai berbeda nyata sejak hari ke-4 kultur dibandingkan dua
perlakuan lainnya. Sementara meskipun jumlah D. magna pada perlakuan H selalu
lebih besar daripada perlakuan H-1, namun karena konsentrasi bakteri yang lebih kecil
menyebabkan panjang periode kultur dan pertumbuhannya tidak sebaik perlakuan H-1
dimana konsentrasi bakteri diperkirakan lebih besar.
a
b
c
Gambar 10. Hasil pengukuran a)pH b)DO c) NH4+ pada kultur D. magna Dengan waktu
inokulasi bakteri nitrifikasi yang berbeda
Berdasarkan kondisi fisika-kimia media kultur seluruh parameter pengukuran
menunjukkan dalam rentang toleransi D. magna
dapat tumbuh dengan normal, kecuali
konsentrasi amonium yang sudah melewati batas aman bagi D. magna yaitu 0,2 mg/L. Namun,
meskipun pada perlakuan H kondisi fisika-kimia lebih baik, terutama pada konsentrasi amonia
yang cukup signifikan berbeda, ternyata justru kultur ini tidak lebih optimum dibandingkan
dengan dua perlakuan sebelumnya.
Menurut Hargrave,et.al (1993) bahwa semakin tinggi konsentrasi amonium di perairan
maka semakin tinggi pula kebutuhan organisme akan oksigen. Pada kondisi ini meski kebutuhan
akan oksigennya meninggi dan konsentrasi oksigen pun tetap dijaga agar tetap tinggi dan stabil
(lebih dari 5,1 mg/L), sehingga umur periode kultur serta pertumbuhan tetap dapat berlanjut.
Pada perlakuan H penurunan laju pertumbuhan disebabkan karena D. magna teracuni
oleh amonium yang tidak ternitrifikasi oleh bakteri. Pada dua perlakuan lainnya meski
konsentrasi amonium tinggi, tetap didukung oleh konsentrasi bakteri nitrifikasi yang relatif lebih
besar sehingga toksisitas amonium dapat segera dikurangi.
Berdasarkan hasil penelitian ini, faktor yang paling penting dalam kultur Daphnia magna
adalah konsentrasi amonium dalam medium kultur. Untuk beberapa kondisi fisika-kimia selain
konsentrasi amonium dapat dikontrol dengan mengkondisikan medium kultur. Sedangkan untuk
konsentrasi amonium cukup dinamis karena dipengaruhi secara endogenous dan eksogenous.
Oleh karena itu, dibutuhkan perlakuan tepat untuk menstabilkan konsentrasi amoonium tersebut.
Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa waktu perlakuan untuk memberikan bakteri inokulasi
juga penting. Akibat dari waktu inokulasi yang tidak tepat dapat memberikan hasil kultur yang
tidak maksimal.