Untitled - Simpemaus

3
4
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, meningkatnya kesadaran masyarakat
terhadap gizi makanan serta berkembangnya industri pangan dan pakan ternak mengakibatkan
kebutuhan kedelai meningkat pula. Selama kurun waktu lima tahun ke depan, setiap tahunnya
rata-rata kebutuhan kedelai berkisar 2.300.000 ton biji kering, tetapi kemampuan produksi
baru mampu memenuhi sebanyak 851 286 ton (Direktorat Jenderal Tanaman Pangan,
Kementerian pertanian, 2013), berarti baru terpenuhi kira-kira sebanyak 37% saja. Dengan
demikian untuk memenuhi kebutuhan kedelai dalam negeri, maka Indonesia terpaksa harus
mengimport.
Kondisi tersebut tidak bisa dibiarkan, oleh karena itu usaha-usaha untuk meningkatkan
produksi baik perluasan lahan tanaman kedelai maupun peningkatan hasil harus terus
dilakukan. Saat ini produktivitas kedelai di Indonesia baru mencapai 1.4 ton/ha, padahal jika
lingkungan tumbuh optimal potensi hasil tanaman kedelai dapat mencapai sekitar 2.5 ton/ha.
Dilain pihak lahan yang tersedia untuk pengembangan tanaman kedelai tidak seluruhnya
berada dalam kondisi yang ideal, bahkan diantaranya banyak yang mengalami kendala seperti
cekaman dari faktor abiotik. Salah satu usaha peningkatan hasil, adalah dengan memperbaiki
lingkungan tumbuh kedelai agar tercipta lingkungan tumbuh yang bebas dari faktor cekaman.
Saat ini cekaman dari logam berat dalam bentuk pencemaran pada lahan pertanian
akibat kegiatan industri ataupun pertanian seperti penggunaan bahan-bahan agrokimia yang
tidak terkontrol, mengakibatkan kemunduran kualitas tanah sebagai media tumbuh, yang
berdampak terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanamanpun menjadi tidak baik dan
ujung-ujungnya hasil tanaman yang diperoleh pun rendah dengan kualitas yang rendah pula.
5
Logam berat seperti kadmium sering menjadi pencemar pada lahan pertanian karena
berasosiasi dengan penggunaan pupuk pospat (P).
Hasil penelitian Kurnia dkk.(2004)
menunjukkan bahwa beberapa lokasi di Jawa Barat lahan yang terkena polusi limbah
meningkat sekitar 18-98% dan mengandung jenis logam berat seperti Cd, Hg dan Pb.
Penggunaan pupuk anorganik yang diproduksi secara kimiawi jika pemakaiannya tidak
bijaksana, berpotensi mencemari lingkungan lahan pertanian dan sumber pencemar
diantaranya pupuk P karena logam berat kadmium (Cd) sebagai unsur ikutan dalam pupuk
tersebut (Setyorini, dkk.,2014). Polusi logam berat selain dapat menyebabkan
menurunkan
produktivitas tanaman juga kontaminan pada produk yang dihasilkan.
Pupuk fosfat mengandung Cd berkisar antara 0.1 - 170 ppm (Setyorini, dkk., 2014)
tergantung dari konsentrasi awal Cd dalam batuan fosfat yang digunakan untuk memproduksi
pupuk. Konsentrasi Cd dalam pupuk P dan frequensi aplikasi merupakan factor penting yang
berpengaruh terhadap ketersediaan Cd dalam tanah. Hasil penelitian pada tanaman radish
menunjukkan bahwa konsentrasi Cd dalam tanah 100-150 mg/kg dapat menurunkan bobot
kering akar, jumlah daun,kandungan klorofil dan asam amino total (Farouk et.al.,2011).
Dengan demikian, jika pengaplikasian pupuk fosfat berkisar 100-150 kg/ha, dan terus
menerus dilakukan maka berpotensi terakumulasinya residu Cd dalam tanah. Wang et al.,
(2013) menyebutkan bahwa tanaman kedelai mampu menyerap Cd dalam konsentrasi tinggi,
sehingga dikhawatirkan dapat mengganggu proses fisiologis tanaman.
Mobilitas Cd dalam tanah lebih besar dibandingkan dengan Pb dan Cu, sehingga Cd
lebih mudah diserap tanaman dan dapat terakumulasi di organ-organ vegetative maupun
generatif. Hasil penelitian yang dilaksanakan Raharjo dkk. (2001) mengungkapkan bahwa
pemberian pupuk P yang meningkat ternyata meningkat pula kadar Cd dalam rimpang temu
6
ireng, yaitu pada pemupukan TSP takaran 5 dan 7.5 g per tanaman mengakibatkan kandungan
Cd dalam rimpang tersebut sebesar 2.68 dan 2.72 ppm, nilai ini di atas ambang batas WHO
sebesar 0.24 ppm, dan di samping itu hasil rimpangpun menurun.
Batas kritis Cd dalam tanaman berkisar antara 5-30 mg/kg (Setyorini dkk., 2014),
sedangkan batas kritis Cd dalam tanah sebesar 0.5 ppm. Toksisitas Cd dapat menghambat
proses-proses fisiologi seperti menghambat sintesis klorofil, fotosintesis, perkecambahan biji,
pertumbuhan akar.dan fiksasi nitrogen. Haghighi et.al., (2010) mengungkapkan bahwa bobot
kering daun tanaman lettuce menurun sampai 42% sejalan dengan meningkatnya konsentrasi
Cd pada media tumbuh sebesar 4 mg/L.
Dalam upaya mendukung program swasembada kedelai, maka pemanfaatan seluruh
potensi lahan yang ada merupakan kegiatan prioritas, termasuk memanfaatkan lahan yang
marjinal akibat mengalami cekaman logam berat.
Lahan pertanian yang mengalami kendala
seperti cekaman akibat pencemaran logam berat tentu akan sangat membatasi potensi
pertumbuhan dan hasil tanaman. Tanaman yang tumbuh pada lahan yang terkontaminasi Cd
akan mengalami keracunan yang sangat nyata tampak pada daun muda yang mengalami
klorosis,
mempengaruhi penurunan berat kering akar dan konsentrasi klorofil daun,
menurunkan persentase perkecambahan biji, menghambat pertumbuhan akar sekunder, serta
tanaman menjadi kerdil. Hasil penelitian pada tanaman tembakau, ternyata gejala klorosis
positif ditemukan pada tanaman yang terpapar logam Cd pada konsentrasi 50 – 300 µM
(Rosidah,dkk., 2014), di samping itu juga pertambahan panjang akar sangat dipengaruhi oleh
konsentrasi Cd dalam media tumbuh.
Lingkungan tumbuh yang berkualitas merupakan hal yang sangat penting. Tingkat
cekaman Cd sangat menentukan kualitas lahan, dan jika konsentrasi Cd dalam tanah tinggi,
7
maka merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan kedelai. Dengan demikian perlu ada
usaha-usaha yang signifikan untuk meningkatkan toleransi tanaman kedelai terhadap
konsentrasi kadmium dalam media tumbuh, melalui upaya yang dapat mengurangi serapan
kadmium oleh tanaman kedelai. Salah satu usaha adalah perbaikan lingkungan tumbuh dengan
pemberian asam humat. Asam humat mempunyai kemampuan untuk mengikat logam berat
termasuk kadmium dengan membentuk senyawa khelat (Stevenson, 1994; Rahmawati dan
Santoso, 2012)
sehingga tanaman dapat lebih toleran karena serapan logam berat oleh
tanaman akan berkurang.
Tanaman memiliki beberapa mekanisme pertahanan terhadap cekaman logam berat,
pertahanan ini ditunjukkan dengan tidak terganggunya pertumbuhan tanaman seperti
pertumbuhan akar, metabolisme fotosintesis, dan lainnya (Didy Sopandie, 2014).
Pertumbuhan akar dan warna daun umumnya menjadi patokan respon fisiologis tumbuhan
akibat cekaman logam . Pada penelitian ini akan mengkaji tingkat toleransi kedelai terhadap
cekaman logam berat kadmium pada tanah yang diberi asam humat.
1.2. Identifikasi Masalah
Bagaimana tingkat toleransi tanaman kedelai terhadap cekaman logam berat kadmium
pada media tumbuh yang diberi asam humat.
1.3. Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui tingkat toleransi tanaman kedelai terhadap cekaman logam berat
kadmium pada media tumbuh yang diberi asam humat melalui indikator morfologis,
fisiologis, dan agronomis.
8
1.4. Kegunaan Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat berguna bagi semua pihak terutama para petani
sebagai bahan informasi dan bahan pertimbangan dalam mengatasi dampak cekaman yang
diakibatkan oleh logam berat, dan secara praktis dapat dijadikan landasan bagi pengembangan
dan peningkatan hasil tanaman kedelai pada lahan-lahan yang mengalami cekaman logam
berat Cd.
9
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA, KERANGKA PEMIKIRAN, DAN HIPOTESIS
2.1. Tinjauan Pustaka
2.1.1. Cekaman logam berat kadmium dan pengaruhnya terhadap tanaman
Kadmium (Cd) merupakan salah satu dari berbagai jenis logam berat yang berbahaya
bagi kehidupan baik tanaman, hewan maupun manusia.
Efek toksik kadmium terhadap
tumbuhan telah diteliti sejak beberapa tahun terakhir. Pada umumnya kadmium telah
menunjukkan pengaruh terhadap pengambilan, pengangkutan, dan penggunaan beberapa
unsur seperti Ca, Mg, P, dan K dan juga air pada tumbuh-tumbuhan (Das et al.,1997 dalam
Liong, 2012). Kadmium juga mengurangi penyerapan nitrat dan pengangkutannya dari akar ke
pucuk, juga menghambat aktivitas enzim nitrat reduktase di dalam pucuk-pucuk tanaman
(Hernandez et al.,1996). Kadmium menurunkan aktivitas ATP-ase pada bagian membran
plasma dari tanaman gandum dan bunga matahari (Fodor et al., 1995 dalam Liong, 2012).
Rascio et al. (1993 dalam Liong, 2012) menemukan pengurangan panjang akar dan pucuk
sekitar 45 dan 35 % pada tanaman jagung setelah 18 hari ditumbuhkan dalam nutrien yang
mengandung ion Cd(II) 28,1 ppm, sedangkan ion Cd(II) 11,2 ppm tidak mempunyai pengaruh
terhadap pertumbuhan akar.
Cd bukan hara essensial bagi tanaman, namun mempunyai afinitas yang tinggi
terhadap gugusan thiol (-SH) dalam enzim dan protein sehingga keberadaan Cd dalam
tanaman mengganggu aktivitas enzim, metabolism Fe dan menyebabkan klorosis pada
tanaman.
Sifat Cd mudah larut dalam tanah sehingga mudah diserap ke dalam jaringan tanaman,
dan tingkat serapan Cd oleh tanaman tergantung dari konsentrasi Cd dalam tanah. Hasil
penelitian yang dilakukan oleh Haghighi et.al .,( 2010 ) menunjukkan bahwa meningkatnya
10
kandungan Cd dalam media tumbuh meningkat pula kandungan Cd dalam daun Lettuce.
Logam berat Cd diserap tanaman dilakukan secara simplastik melalui korteks akar ke stele,
lalu ditransportasikan ke bagian atas tanaman (tunas) melalui xylem. Distribusinya dalam
tanaman dipengaruhi oleh transportasi dari akar ke tunas melalui xylem, dari bagian xylem ke
floem dan transportasi melalui floem dari source ke sink.
Penyerapan ion Cd berlangsung dalam kompetisi dengan unsur seperti N,
K,Ca,P,Mg,Fe,Mn,Cu,Zn dan Ni . Seperti hasil penelitian Farouk et.al.,( 2011 ) meningkatnya
konsentrasi Cd dalam tanah sampai 150 mg kg-1 secara signifikan meningkat pula konsentrasi
Cd dalam jaringan tanaman, tetapi konsentrasi N,P dan K menurun secara signifikan.
Pengaruh negative lainnya secara signifikan Cd dapat menurunkan konsentrasi
pigmen-pigmen fotosintetik, karena menghambat kerja enzim yang bertanggungjawab pada
biosintesis klorofil seperti 5-aminolaevulinic acid dehydratase dan protochlorophyllide
reductase, di samping itu aktivitas Ribulose diphosphate carboxylase juga menurun ( Farouk
et.al.,2011 ), yang akhirnya kandungan gula total dan kandungan asam amino total menurun.
Di samping itu hasil tanamanpun mengandung logam berat, seperti hasil penelitian Rini dan
Denah (2011) pada tanaman sayuran famili Brassicaceae yang tanahnya dikontaminasi
logam Cd antara 2 mg/kg sampai 32 mg/kg menghasilkan pucuk sayuran yang mengandung
Cd di atas batas yang diizinkan oleh WHO untuk bahan pangan yaitu 0.4 mg/kg.
Cd mempunyai penyebaran yang sangat luas di alam dengan jumlah normal Cd di
tanah berada di bawah 1 ppm. Cd yang ada di dalam tanah dapat berasal dari alam dan akan
lebih lama terbawa atau terdistribusi dibandingkan Cd yang ada pada udara dan air.
Disamping itu manusia juga berkontribusi dalam proses masuknya Cd ke dalam lingkungan,
seperti penggunaan pupuk kimia, dan kegiatan industri. Cd yang terakumulasi di dalam tanah
11
akan menggangu organisme yang hidup di dalam tanah. Tanah yang mengandung Cd akan
terserap kandungan logamnya oleh organisme yang hidup pada lingkungan tanah tersebut.
Tanaman yang terkontaminasi Cd akan mengalami keracunan yang sangat nyata
tampak pada daun muda yang mengalami klorosis pada daun, mempengaruhi penurunan berat
kering akar dan konsentrasi klorofil daun, menurunkan persentase perkecambahan biji,
menghambat pertumbuhan akar sekunder, berwarna merah kecoklatan pada batang, serta
tanaman menjadi kerdil. Cd yang masuk kedalam tanah dan tumbuhan memiliki batasan
toleransi dan memiliki jalur pendedahan yang berbeda-beda. Cd tidak dapat didegradasi secara
kimia maupun secara biologi, oleh karena itu logam Cd di dalam tanah, maupun tumbuhan
harus dikurangi atau dihilangkan untuk menghindari terjadinya dampak negatif terhadap
proses kehidupan.
2.1.2
Peranan Asam Humat Terhadap Kesuburan Tanah
Struktur asam humat terdiri dari campuran senyawa organik alifatik dan aromatik,
diantaranya ditunjukkan dengan adanya gugus aktif asam karboksilat sehingga asam humat
memiliki kemampuan untuk menstimulasi dan mengaktifkan proses biologi dan fisiologi pada
organisme hidup di dalam tanah (PT. Global Growth, 2009).
Humat sebagai komponen utama bahan organik tanah mempunyai efek langsung dan
tidak langsung pada pertumbuhan tanaman meliputi peningkatan sifat-sifat tanah seperti
agregasi, aerasi, permeabilitas, kapasitas menahan air, transport dan ketersediaan
mikronutrien. Menurut Stevenson (1994), fungsi asam humat dalam memperbaiki tingkat
kesuburan tanah adalah (a) Meningkatkan Kapasitas Tukar Kation tanah, (b) Meningkatkan
kadar unsur hara terutama N dan S, (c) Meningkatkan kemampuan tanah menahan dan
menyediakan air, dan (d) Memperbaiki struktur tanah, kapasitas infiltrasi dan permeabilitas
12
tanah. Meningkatnya kapasitas tukar kation tanah berarti akan meningkatkan kemampuan
tanah untuk menahan unsur-unsur hara makro dan mikro agar terhindar dari pencucian.
Kation-kation yang tertahan secara bertahap dilepaskan bagi kepentingan penyerapan oleh
tanaman (Mac Carthy et.al 1990).
Hasil penelitian Suwardi dan Darmawan (2009), menunjukkan bahwa asam humat
mempunyai kemampuan memperlambat proses transformasi N-amonium menjadi bentuk Nnitrat, mengurangi penguapan nitrogen menjadi gas amoniak. Semakin tinggi kadar asam
humat dalam tanah laju pelepasan nitrogen menjadi nitrat semakin lambat. Hal ini berkaitan
dengan kemampuan asam humat yang dapat mengikat nitrogen, sehingga asam humat dapat
meningkatkan pertumbuhan tanaman.
Asam humat terlibat dalam hampir semua aspek dari proses-proses kimia, fisika, dan
biologi tanah, karena bahan itu di dalam tanah sangat reaktif.
1. Pengaruh asam humat terhadap sifat fisika tanah. Humat dapat memperbaiki struktur tanah
serta meningkatkan aerasi tanah akibat dari bertambahnya pori tanah (porositas) akibat
pembentukan agregat. Udara yang terkandung dalam pori tanah tersebut umumnya didominasi
oleh gas-gas O2, N2, CO2. Hal ini penting bagi respirasi mikroorganisme tanah dan akar
tanaman. Warna tanah menjadi semakin coklat kehitaman, sehingga meningkatkan
penyerapan radiasi sinar matahari yang akan meningkatkan suhu tanah menjadi lebih hangat.
2. Pengaruh asam humat terhadap sifat kimia tanah: Asam humat dapat meningkatkan
kapasitas tukar kation (KTK). Humat membentuk kompleks dengan unsur hara sehingga
melindungi unsur tersebut dari pencucian oleh air hujan. Humat mampu mengikat logam
berat (membentuk senyawa khelate) kemudian mengendapkan sehinggga mengurangi
keracunan tanah atau menurunkan kadar logam, seperti Fe dan Al, termasuk logam berat.
13
Pada tanah masam, humat dapat mengikat Al sebagai senyawa kompleks yang sulit larut
dalam air (insoluble), sehingga unsur P dapat diserap secara maksimal oleh tanaman.
3.
Pengaruh asam humat terhadap sifat biologi tanah:
Humat dapat menstimulasi perkembangan mikroorganisme tanah yang berfungsi dalam proses
dekomposisi yang menghasilkan humus (humification), serta dari aktivitas mikroorganisme
dapat dihasilkan hormon-hormon pertumbuhan seperti auxin, sitokinin, dan giberillin yang
bermanfaat bagi tanaman.
2.1.3. Peranan Asam Humat Terhadap Tanaman
Bentuk ikatan pada asam humat lebih stabil karena asam humat lebih banyak dijumpai
ikatan C-O dan C-C di samping ikatan O dan N. Schnitzer (1986), mengemukakan bahwa
logam berat seperti Cd, As, Cu, Mn, Ni, Pb, dan Zn lebih banyak berinteraksi dengan asam
humat, yang stabilitasnya meningkat dengan meningkatnya pH serta kadar asam humat di
dalam tanah. Hasil penelitian yang dilaksanakan Rahmawati dan Santoso (2012),
menunjukkan bahwa Cd
lebih mudah membentuk kompleks dengan asam humat
dibandingkan dengan Pb, hal ini menunjukkan bahwa Cd memiliki kemampuan membongkar
ikatan makromolekul asam humat baik antar maupun inter makromolekul asam humat untuk
membentuk ikatan Cd-humat, sehingga dapat mengurangi dampak buruk dari Cd.
Unsur karbon dalam asam humat relatif tinggi yaitu sekitar 56,2 % (Schnitzer, 1986),
hal ini memungkinkan asam humat menjadi sumber energi bagi organisme tanah termasuk
organisme yang menguntungkan seperti bakteri pemfiksasi N, bakteri pelarut fosfat, dan
bakteri yang terlibat dalam proses nitrifikasi (Paul dan Clark, 1989), dengan demikian aplikasi
asam humat pada tanaman kedelai akan mendukung bakteri Rhizobium untuk memfiksasi N
(nitrogen). Menurut Vaugan et.al (1985), asam humat dapat mempengaruhi pertumbuhan
14
tanaman baik secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung pengaruhnya adalah
turut dalam proses metabolisme, seperti respirasi dan sintesis protein atau asam nukleat.
Secara tidak langsung pengaruhnya adalah meningkatkan penyerapan hara masuk kedalam
tanaman. Sehingga dengan aplikasi asam humat dapat mengurangi dosis pupuk rekomondasi.
Hasil penelitian yang ditulis Chen dan Aviad (1990), bahwa asam humat pada konsentrasi
rendah yaitu 10 mg/L dapat mempengaruhi sintesis enzim fosforilase pada tanaman kedelai.
Mekanisme asam humat dalam mempengaruhi pertumbuhan tanaman secara langsung
didukung oleh beberapa bukti seperti dapat meningkatkan permeabilitas membran sel, serapan
unsur hara makro, dan aktivitasnya seperti hormon tumbuh.
Pemberian asam humat ke dalam tanah mempunyai manfaat sebagai berikut :
1.
Mengikat dan mengatur pelepasan hara (slow release) sesuai kebutuhan tanaman,
sehingga dapat meningkatkan efektivitas penggunaan pupuk dan mengurangi kehilangan hara
karena terlarut atau menguap (Rendi, 2011).
2.
Memperbaiki struktur tanah secara fisika maupun kimia (kegemburan, pH, pengikatan
air, sifat koloid, katalis organik, dsb), sehingga mampu menopang pertumbuhan tanaman
dengan baik dan tanaman tidak mudah mengalami cekaman.
3.
Peningkatan energi sel tanaman dan sebagai hasilnya adalah intensifikasi proses
pertukaran ion. Sehingga mempercepat pertumbuhan sistem akar dan membuat akar lebih
panjang. Tanaman dapat secara maksimal menangkap dan menyerap nutrisi di tanah,
meningkatkan permebilitas (kemampuan penyerapan) membran sel tanaman, memudahkan
nutrisi terserap ke dalam sel, serta mempercepat proses respirasi tanaman. Tanaman dapat
menyerap zat yang diperlukan secara maksimal dan cepat, sehingga pertumbuhan tanaman
akan jauh lebih baik (Chen dan Aviad, 1990).
15
4.
Menstimulasi peningkatan aktivitas mikrobiologi tanah yang menguntungkan bagi
pertumbuhan akar tanaman (PT. Global Growth, 2009).
5.
Peningkatan penetrasibilitas (kemampuan penyerapan) membran sel tanaman.
Memudahkan nutrisi untuk terserap ke dalam sel serta mempercepat proses respirasi tanaman.
2.2. Kerangka Pemikiran dan Hipotesis
Salah satu faktor kendala atau pembatas bagi peningkatan produktivitas kedelai di
Indonesia diantaranya disebabkan oleh terjadinya degradasi kualitas lahan yang diantaranya
adalah cekaman logam berat yang diakibatkan dari hasil limbah industri dan pertanian seperti
penggunaan bahan-bahan agrokimia yang tidak terkontrol yang mengakibatkan kemunduran
kualitas tanah sebagai media tumbuh, yang pada akhirnya pertumbuhan dan perkembangan
tanamanpun tidak berlangsung dengan sempurna sehingga hasil tanaman yang diperolehpun
menjadi rendah baik kualitas maupun kuantitas.
Polusi logam berat selain dapat menyebabkan menurunkan produktivitas tanaman juga
dapat berkontaminan pada produk yang dihasilkan. Logam berat juga mempunyai daya rusak
yang tinggi terhadap tanaman kedelai sejak mulai dari perusakan terhadap tanah, biji tanaman,
pertumbuhan tanaman, sampai dengan pasca panen, sehingga perlu diupayakan perlakuan
tertentu yang mampu mengendalikannya. Dari hasil limbah industri dan penggunaan pupuk
anorganik ternyata mengandung unsur-unsur logam berat yang dapat menurunkan kualitas
lingkungan tumbuh tanaman, sehingga tanaman dapat mengalami cekaman.
Toksisitas Cd dapat menghambat proses-proses fisiologi seperti menghambat sintesis
klorofil, fotosintesis, perkecambahan biji, pertumbuhan akar, dan fiksasi nitrogen sehingga
bobot kering daun tanaman menurun sampai 42 % sejalan dengan meningkatnya konsentrasi
16
Cd pada media tumbuh sebesar 4 mg/L (Haghighi et.al 2010).
Setyorini et.al., (2014)
menyatakan fakta ini menunjukkan bahwa logam berat Cd yang masuk ke dalam lingkungan
hidup kebanyakan berasal dari kegiatan manusia. Akan tetapi logam berat di dalam
lingkungan tidak dengan sendirinya membahayakan kehidupan. Logam berat membahayakan
apabila masuk ke dalam sistem metabolisme dalam jumlah melebihi ambang batas. Dalam
kejadian ini sumber logam berat adalah tanah, air, dan udara dengan perantara tumbuhan yang
menyerap logam berat dari sumber-sumber tersebut dan menyimpannya dalam jaringan.
Beberapa hasil penelitian menyatakan bahwa teknik menanggulangi tanah dan air yang
tercemar limbah logam berat memerlukan biaya yang mahal, memakan waktu, dan bahkan
dapat merusak lingkungan. Logam tidak dapat didegradasi, karena itu membersihkannya
dengan cara memobilisasi untuk mengurangi atau menghilangkan racun. Untuk membersihkan
logam pencemar diantaranya dengan menggunakan asam humat sebagai akumulator dan
penyerap logam berat, memperbaiki aerasi tanah, serta mempertahankan retensi air (Haghighi
et.al 2010).
Karakteristik asam humat yang penting dan berhubungan dengan kemampuannya
memperbaiki sifat fisik, kimia, maupun biologi tanah,
sehingga berdampak terhadap
peningkatan toleransi tanaman terhadap cekaman logam berat, adalah: 1) Fraksi humat
mengandung berbagai jenis gugus fungsional dengan nilai pH yang berbeda, sehingga
reaktifitasnya tetap tinggi pada selang pH tanah yang lebar, 2) Fraksi humat mempunyai
muatan negativ yang berasal dari disosiasi ion H dari berbagai gugus fungsional, yang
menyebabkan fraksi humat mempunyai kafasitas tukar kation (KTK) sangat tinggi. Dengan
demikian fraksi humat mampu meningkatkan kemampuan tanah dalam mengikat, menjerap,
dan mempertukarkan kation, serta membentuk senyawa kompleks dengan logam berat dan
17
lempung, 3) Fraksi humat mempunyai kemampuan untuk mengubah konfirmasi struktur
sebagai respon terhadap perubahan pH, konsentrasi garam, dan 4) Fraksi humat dapat
menyediakan unsur hara seperti N, P, K dan S ke dalam tanah, serta C sebagai sumber energi
bagi mikroba tanah. Dengan demikian humat sebagai komponen utama bahan organik tanah
mempunyai efek langsung dan tidak langsung pada pertumbuhan tanaman, meliputi
peningkatan sifat-sifat tanah seperti agregasi, aerasi, permeabilitas, kapasitas menahan air,
transport dan ketersediaan mikronutrien (Farouk et.al., 2011). Aplikasi asam humat mampu
meningkatkan kemampuan tanah dalam mengikat dan mempertukarkan kation serta
membentuk senyawa kompleks yang stabil dengan logam berat (Stevenson, 1994; Rahmawati
dan Santoso, 2012).
Dengan terjadinya perbaikan sifat tanah tersebut, tentu saja secara tidak
langsung dapat meningkatkan toleransi tanaman terhadap lingkungan tersebut.
Toleransi
tanaman terhadap lingkungan merupakan rekayasa khusus karakter-karakter anatomi dan
fisiologi untuk menyesuaikan kehidupan di habitat tertentu. Oleh karena itu karakter anatomi
dan fisiologi yang terukur dari hasilnya dapat dijadikan indikator terhadap perubahan
lingkungan. Sensitifitas terhadap perubahan lingkungan setiap jenis tanaman berbeda pula,
sehingga ada yang mampu tumbuh pada tanah yang kaya Al, Fe ataupun logam berat lainnya,
tetapi pada umumnya logam berat dengan konsentrasi tinggi mengakibatkan perubahan reaksi
fisiologis sehingga menurunkan vigor tanaman dan secara total menghambat pertumbuhan
(Didy Sopandie, 2014).
Berdasarkan kerangka pemikiran diatas maka dapat dirumuskan suatu hipotesis
sebagai berikut : Toleransi tanaman kedelai terhadap cekaman logam berat kadmium
dipengaruhi oleh banyaknya asam humat yang diberikan.
18
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Percobaan
Percobaan dilaksanakan dalam pot di rumah plastik di lingkungan Fakultas Pertanian
Universitas Siliwangi Tasikmalaya. Waktu percobaan ini berlangsung selama 4 bulan yaitu
mulai bulan September – Desember 2015.
3.2. Bahan dan Alat Percobaan
Bahan-bahan yang diperlukan dalam percobaan ini adalah : (1) logam berat Cd dalam
bentuk Cdcl2 ;(2) Benih kedelai varietas Grobogan; (3) asam humat , (4) pupuk urea , SP36
dan KCl, (5) pestisida, (6) tanah dalam bentuk top soil. Alat-alat yang akan digunakan adalah
timbangan, polybag, plastik bening untuk naungan, perangkat alat-alat laboratorium yang
meliputi alat-alat untuk analisis kandungan hara tanah dan tanaman, alat untuk mengukur luas
daun dan bobot kering tanaman; alat untuk membuat rumah plastik serta alat-alat untuk
budidaya kedelai.
3.3. Metode Percobaan
3.3.1. Rancangan Percobaan
Percobaan dirancang dalam Rancangan Acak Kelompok dengan pola faktorial. Faktor
1 = tingkat cekaman logam berat Cdcl2 (C), terdiri dari 3 level (c0 = tanpa 0 mg/kg tanah =
tanpa cekaman, c1= 5 mg/kg tanah = cekaman ringan, c2= 10 mg/kg tanah= cekaman sedang),
Faktor 2 = kadar asam humat (H), terdiri dari 4 level (h0 = 0 g/kg tanah, h1 = 3 g/kg tanah, h2=
6 g/kg tanah, h3= 9 g/kg tanah). Percobaan tersebut diulang sebanyak tiga kali.
Setiap plot percobaan terdiri dari 10 pot , sehingga seluruhnya berjumlah 360 pot.
3.3.2. Pelaksanaan Percobaan
1. Persiapan tanah.
19
Tanah untuk media tumbuh diambil dari luar kebun percobaan, selanjutnya tanah diayak
lalu dimasukkan ke dalam polybag dengan bobot 5 kg per polybag. Kemudian dari
tanah tersebut diambil sampelnya untuk dilakukan analisis
untuk mengetahui
kandungan kadar hara, analisis tanah dilakukan di laboratorium yang meliputi analisis
tanah awal dan analisis tanah akhir. Aplikasi Kadmium (Cd)
Cd dalam bentuk Cdcl2 yang takarannya disesuaikan dengan perlakuan, kemudian
diaduk merata dengan tanah pada waktu persiapan media tanam, dan diinkubasi selama
3 (tiga) hari.
2. Aplikasi Asam Humat
Aplikasi asam humat diberikan sesuai dengan takaran perlakuan dengan cara diaduk
rata dengan tanah pada waktu sebelum tanam.
3. Inokulasi Rhyzobium
Inokulasi rhyzobium dilakukan pada waktu menjelang penanaman benih kedelai. Cara
pemberian rhyzobium yaitu sebanyak 15 gram, dibasahi dengan air sekitar 10 cc,
rhyzobium tersebut dicampur dengan 1 kg benih kedelai dan dikocok hingga merata
agar seluruh kulit biji terbungkus dengan inokulum. Kemudian setelah diinokulasi,
benih tersebut dibiarkan (diangin-anginkan) sekitar 15 menit dan dihindarkan dari sinar
matahari langsung, selanjutnya dilakukan penanaman.
4. Persiapan Benih
Benih yang digunakan adalah benih varietas Grobogan (diperoleh dari Balitkabi
Malang), benih dipilih yang terbaik dengan syarat mutu minimal kemurnian 97 %,
matang, murni (bersih tidak tercampur biji gulma dan kotoran lainnya), mempunyai
20
vigor yang cukup baik, sehat, bernas, tidak keriput, mulus, tidak ada bekas gigitan hama
serangga, cukup kering dengan kadar air sekitar 13 %, dan daya tumbuh 90 %.
5. Penanaman
Penanaman dilakukan dengan cara ditugal sedalam ± 2 cm, biji kedelai ditanam
sebanyak tiga butir per polybag, dengan jarak tanam antara polybag 20 x 20 cm.
6. Pemupukan
Pupuk anorganik yang digunakan adalah pupuk Urea sebanyak 100 kg/ha, SP-36 100
kg/ha, KCl 75 kg/ha, sehingga jika dikonversi untuk kebutuhan per polybag adalah
Urea 0,125 gram/polybag, SP-36 0,25 gram/polybag, dan KCl 0,1875 gram/polybag.
Pemupukan dasar diberikan pada saat tanaman berumur 5 hari, dengan cara meletakan
pupuk di sekitar lubang tanaman.
7. Pemeliharaan
Pemeliharaan yang dilakukan meliputi penyiraman, penyulaman, penyiangan, dan
pembumbunan.
a) Penyiraman dilakukan secara teratur sesuai dengan kebutuhan tanaman, terutama
jika tidak ada hujan.
b) Penyulaman dilakukan setelah tanaman berumur 7 hari setelah tanam. Penyulaman
dilakukan dengan tujuan untuk mengganti benih kedelai yang mati atau tumbuh
abnormal.
c) Penyiangan pertama dilakukan setelah tanaman berumur 1 (satu) minggu setelah
tanam (mst), penyiangan kedua dilakukan pada saat tanaman berumur 2 minggu
21
setelah tanam (mst), dan penyiangan ketiga dilakukan pada saat tanman berumur 4
minggu setelah tanam (mst), atau dilakukan sesuai dengan kondisi dan keadaan
gulma di lapangan. Penyiangan tidak dilakukan waktu kedelai sedang berbunga,
karena dikhawatirkan mengakibatkan kerontokan pada bunga.
d) Pembumbunan dilakukan setelah penyiangan ketiga. Pembumbunan bertujuan
untuk mencegah rebahnya tanaman kedelai dan sekaligus untuk menggemburkan
kembali tanah di sekitar perakaran.
e) Pengendalian hama dan penyakit. Pengendalian hama dilakukan dengan
menyemprotkan insektisida Desis 2,5 EC, dengan dosis 2 ml/liter air. Sedangkan
pengendalian penyakit dilakukan dengan menyemprotkan fungisida Dithane M-45,
dengan dosis 2 g/liter air. Penyemprotan dilakukan dengan interval 2 minggu sekali
atau disesuaikan dengan serangan hama dan penyakit di lapangan.
8. Pemanenan
Pemanenan dilakukan ± 76 hari setelah tanam, dengan kriteria polong berwarna kuning
kecoklatan, daun sudah banyak yang kering dan rontok, serta batang sudah menguning.
3.4. Pengamatan
Parameter pengamatan dalam penelitian ini adalah :
3.4.1. Pengamatan Penunjang
Pengamatan penunjang adalah pengamatan sepintas yang digunakan sebagai data
penunjang serta tidak dianalisis secara statistika. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan
terhadap variabel pengamatan yang diamati, dilakukan analisis data dengan sidik ragam
univariat dan Uji Jarak Berganda Duncan pada taraf probabilitas 95 % (Steel dan Torrie,
1993). Variabel pengamatan pendukung lainnya adalah:
22
1. Analisis tanah, dilakukan pada tanah percobaan sebelum penelitian dimulai, yaitu
untuk mengetahui karakteristik kesuburan tanah yang akan digunakan. Analisis ini
dilaksanakan di Laboratorium Tanah Fakultas Pertanian Universitas Siliwangi
Tasikmalaya.
2. Analisis kandungan Cd pada asam humat, untuk mengetahui kandungan asam Cd
pada asam humat yang akan digunakan. Analisis ini dilaksanakan di Laboratorium
Kimia Universitas Padjajaran Bandung.
3. Analisis tanaman, untuk mengetahui kandungan Cd tanaman. Analisis ini
dilaksanakan di Laboratorium Kimia Universitas Padjajaran Bandung.
3.4.2. Pengamatan Utama
Pengamatan utama merupakan pengamatan yang dianalisis secara statistik, dengan
tujuan untuk mengetahui sejauh mana perlakuan yang diberikan dapat mempengaruhi
terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman percobaan. Parameter yang diamati terdiri dari :
1. Tinggi tanaman (cm), adalah rata-rata tinggi tanaman sampel pada tiap petak
percobaan. Tinggi tanaman diukur dari pangkal batang bawah di atas permukaan
tanah sampai bagian titik tumbuh tertinggi dari tanaman. Pengamatan ini dilakukan
pada tanaman berumur 15 ‒ 35 ‒ 65 hari setelah tanam (hst).
2. Luas daun (cm2), dilakukan secara destruktif pada tanaman sampel, yaitu pada
tanaman berumur 45 hari setelah tanam (hst), akhir pertumbuhan vegetatif, atau
pada saat pengisian polong, dengan memproyeksikan daun-daun tanaman sampel
dengan cara digambar, lalu digunting sesuai dengan pola daun kemudian
ditimbang, setelah itu yang sama digunting dengan ukuran 1 cm2, kemudian
23
ditimbang kembali. Sebagai standar ditentukan bobot kertas sejenis dengan rumus
sebagai berikut :
Bobot kertas seluruh daun yang diproyeksikan (g)
x 1 cm2
Bobot kertas ukuran 1 cm2 (g)
3. Jumlah bintil akar, dilakukan pada tanaman sampel secara destruktif yang diambil
secara acak, tetapi bukan pada tanaman untuk pengamatan komponen hasil dari
masing-masing perlakuan. Pengamatan ini dilakukan pada saat panen.
4.
Jumlah polong isi per tanaman, adalah jumlah rata-rata polong yang berisi biji
kedelai yang dihasilkan tiap sampel tanaman pada masing-masing petak
percobaan. Pengamatan ini dilakukan setelah panen.
5. Jumlah biji per tanaman, jumlah biji diperoleh dari rata-rata jumlah biji setiap
tanaman sampel pada masing-masing petak percobaan. Pengamatan ini dilakukan
setelah panen.
6. Jumlah cabang produktif, diperoleh dari rata-rata jumlah cabang yang
menghasilkan polong. Jumlah cabang produktif dihitung pada seluruh tanaman dari
tiap petak percobaan. Pengamatan ini dilakukan pada umur 61 hari setelah tanam.
7. Bobot 25 butir biji kering (g), adalah rata-rata bobot 25 butir biji yang sudah kering
(kadar air ± 14 %) dari masing-masing petak percobaan, dilakukan dengan cara
mengambil 25 butir biji sampel yang diambil secara acak tanpa memilih ukuran
dan warna biji sebanyak 3 kali pengambilan. Pengamatan ini dilakukan setelah
panen.
24
8. Bobot kering biji (g), bobot seluruh biji kering dari tiap perlakuan (g). Pengamatan
dilakukan setelah panen.
25
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengamatan Penunjang
4.1.1 Analisis Tanah dan Asam Humat
Berdasarkan hasil analisis kimia tanah yang dilakukan di Laboratorium Tanah
Fakultas Pertanian Universitas Siliwangi diperoleh data sebagai berikut : kadar air
(KA) 43,9%, pH H20 termasuk agak alkalis, kandungan N total 0,67% termasuk
tinggi, kandungan P205 termasuk rendah, dan kandungan C-organik termasuk rendah.
Asam humat dianalisis di lab kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Padjadjaran, hasilnya diperoleh bahwa asam humat mengandung
kadmium sebesar 0,14 ppm.
4.1.2 Curah Hujan
Berdasarkan data curah hujan selama sepuluh tahun terakhir, dari tahun 2003
sampai 2012, curah hujan di kebun percobaan Fakultas Pertanian, Universitas
Siliwangi, Kelurahan Kahuripan, Kecamatan Tawang, Tasikmalaya, menurut
Schmidt dan Ferguson termasuk daerah ke dalam tipe curah hujan C, yaitu agak
basah.
4.1.3 Pertumbuhan Gulma
Gulma merupakan tumbuhan liar diantara tanaman pokok. Gulma secara
langsung maupun tidak langsung dapat merugikan tanaman yang dibudidayakan,
karena akan terjadi kompetisi dengan tanaman pokok dalam mendapatkan cahaya
matahari, air, unsur hara, ruang tumbuh dan udara.
Jenis gulma yang tumbuh pada lahan pertanaman adalah teki (Cyperus
rotundus L.), kakawatan (Cynodon dactylon L.), babadotan (Ageratum conyzoides
L.), dan rumput jarum (Andropogan aciculatusL.).
26
Pengendalian gulma-gulma tersebut dilakukan dengan cara mencabut
langsung dengan tangan dari sekitar tanaman. Dilakukan penyiangan terhadap gulmagulama tersebut sebanyak 3 kali, yaitu pada tanaman berumur 1, 2, 4 minggu setelah
tanam (mst).
4.1.4 Serangan Hama dan Penyakit
Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan terdapat beberapa gangguan hama
dan penyakit yang mengakibatkan terhambatnya pertumbuhan dan menurunkan hasil
produksi kedelai.
Hama yang menyerang tanaman kedelai diantaranya adalah hama lalat bibit
atau lalat kacang (Ophiomya phaseoli),serangannya berupa bercak-bercak cokelat
atau hitam pada keping biji atau daun pertama. Gejala lebih lanjut akan tampak liang
gerekan pada bagian tanaman yang terserang, sehingga menyebabkan tanaman layu,
daun kekuning-kuningan, dan berguguran.
Ulat grayak (Spodoptera litura), menyebabkan daun kedelai tinggal tulangtulangnya saja atau daun gundul dan polong berlubang-lubang. Ulat penggulung daun
(Lamprosema indicata), gejala kerusakan tanaman akibat serangan ulat tersebut
adalah pada daun terlihat menggulung dengan bagian atas merekat, dan apabila
dibuka pada bagian dalam terlihat pada tulang dan daging daun telah dimakan ulat.
Serangan berat menyebabkan daun kedelai gundul atau tinggal tulang-tulangnya saja,
menyerang terutama pada tanaman berumur 3-6 minggu.
Selain itu, ulat penggerek polong (Etiella zinckenella), hama ini menyerang
tanaman kedelai dengan gejala kerusakan terdapat lubang kecil pada polong dan biji
kedelai, serta hama belalang (Valanga nigricornis), dengan gejala kerusakan yang
27
menyebabkan daun berlubang. Pengendalian hama-hama diatas dapat dilakukan
secara mekanis dengan cara mencabut tanaman kemudian dibakar, atau
menggunakan insektisida Desis 2,5 EC.
Penyakit yang menyerang tanaman kedelai pada penelitian ini diantaranya
adalah penyakit karat daun (Phakospora phachyrizi), dengan gejala daun tampak
bercak coklat yang menonjol, dan selanjutnya bercak ini berubah warna menjdi
kemerahan seperti karat besi. Serangan penyakit ini tidak menimbulkan kerusakan
yang berarti, karena pengendaliannya dapat diatasi dengan cara mencabut tanaman
yang terserang, atau dengan menggunakan Dithane M-45.
4.2 Pengamatan Utama
4.2.1 Komponen Pertumbuhan Tanaman Kedelai
Hasil analisis statistik terhadap komponen pertumbuhan dan nilai rata-rata
komponen pertumbuhan dari berbagai perlakuan dapat dilihat pada tabel 1.
Hasil analisis statistik menunjukkan tidak terjadi interaksi antara cekaman logam
berat dengan asam humat terhadap tinggi tanaman, luas daun, bobot kering batang
dan bobot kering akar. Cekaman logam berat dan pemberian asam humat ternyata
tidak memberikan pengaruh secara signifikan terhadap tinggi tanaman dan luas daun.
Nampaknya pengaruh media tumbuh sebagai tempat tanaman hidup lebih kuat
pengaruhnya dalam menyediakan sejumlah kebutuhan hidup bagi tanaman termasuk
unsur hara. Sesuai dengan analisis tanah yang telah dilakukan terlihat bahwa unsur
hara yang terkandung dalam tanah yang digunakan dalam penelitian ini terutama
kandungan unsur hara N nya termasuk katagori tinggi, sehingga dinilai sudah dapat
mencukupi untuk pertumbuhan vegetatif tanaman kedelai, terutama untuk tinggi
28
tanaman dan luas daun. Menurut Mulyani Sutedjo (2010), bahwa unsur N (nitrogen)
merupakan unsur hara utama bagi pertumbuhan tanaman yang pada umumnya sangat
diperlukan untuk pembentukan atau pertumbuhan bagian-bagian vegetatif tanaman
seperti pada daun, batang, dan akar.
Tabel 1. Komponen pertumbuhan vegetative kedelai yang mengalami
cekaman logam berat cadmium pada media tumbuh yang diberi
asam humat.
Tinggi
tanaman
(cm)
Luas
daun
(cm2)
Bobot
kering
batang (g)
Bobot
kering
akar (g)
Tanpa cekaman (0)
62,8 a
493 a
27,4 a
4,01 a
Cekaman ringan (5)
62,0 a
555 a
18,6 b
3,19 b
Cekaman sedang (10)
62,6 a
503 a
19,6 b
3,10 b
0
63,0 a
539 a
19,9 a
2,85 a
3
62,4 a
483 a
23,7 a
4,86 b
6
62,3 a
551 a
21,8 a
3,97 b
9
62,2 a
496 a
22,4 a
3,95 b
Perlakuan
Cekaman Cdcl2 (mg/kg)
Asam humat (g/kg)
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama
tidak berbeda nyata menurut Uji Jarak Berganda Duncan pada
taraf 5%.
Berbeda dengan tinggi tanaman dan luas daun, cekaman logam berat
mengurangi bobot kering batang dan bobot kering akar secara signifikan. Dengan
terjadinya cekaman, maka terbentuklah kondisi lingkungan tumbuh yang sub
optimum , yang tentu saja akan menghambat pertumbuhan dan perkembangan
perakaran kedelai sehingga bobot kering kedelai menjadi berkurang. Lingkungan
tanah yang mengandung logam berat juga akan mengganggu mikroorganisme
termasuk bakteri Rhizobium yang hidup di dalam tanah tersebut, sehingga peranan
29
yang menguntungkan melalui mekanisme simbiosis mutualistic dengan perakaran
kedelai mengalami ganggguan. Dilain pihak bahwa pemberian asam humat secara
signifikan dapat meningkatkan bobot kering akar. Menurut Tan (2003) dalam
Maulana, Herdhata (2008), secara fisik asam humat berpengaruh terhadap tanah,
diantaranya dapat memperbaiki struktur dan aerasi tanah akibat dari bertambahnya
pori tanah (poraritas). Udara yang terkandung dalam pori tanah tersebut umumnya
didominasi oleh gas O2, N2, dan CO2 yang penting bagi kebutuhan hidup
mikroorganisme dan akar tanaman.
Pinus Lingga dan Marsono (2013), berpendapat bahwa keuntungan struktur
tanah yang remah adalah pada udara dan air tanah berjalan lancar serta temperaturnya
stabil, sehingga dapat memacu pertumbuhan jasad renik yang memegang peranan
penting di dalam tanah. Secara kimia, asam humat dapat mengikat ion logam yang
bersifat racun seperti Al dan Fe pada tanah masam, sehingga ion logam tersebut
menjadi tidak larut dan dapat mengurangi keracunan bagi mikroorganisme dalam
tanah.
Sesuai dengan pendapat Achmad Mulyadi (2012), bahwa sebagian besar
bakteri Rhyzobium dapat mati karena keasaman tanah. Pada tanah yang masam,
bakteri tersebut akan kekurangan unsur P yang dibutuhkan sebagai pensuplai energi
untuk pembentukan bintil akar karena diikat oleh Al dan Mn. Akibat berpengaruh
terhadap sifat fisik dan kimia tanah, asam humat ini mampu menciptakan situasi
tanah yang kondusif untuk menstimulasi perkembangan mikroorganisme tanah, salah
satunya adalah untuk perkembangan bakteri Rhyzobium. Maka dapat disimpulkan
30
bahwa asam humat ini dapat memberikan dampak positif terhadap perkembangan
bakteri Rhyzobium dalam pembentukan bintil akar.
Tabel 2. Jumlah bintil akar kedelai yang mengalami cekaman logam
berat kadmium pada media tumbuh yang diberi asam humat
Asam
humat
(g/kg)
0
Cekaman Cdcl2 (mg/kg)
Tanpa cekaman
Cekaman ringan
Cekaman sedang
(0)
(5)
(10)
19,7 a
9,6 a
7,2 a
A
B
B
3
23,6 a
14,8 b
15,8 b
A
B
B
6
22,6 a
19,6 b
18,4 b
A
AB
B
9
21,7 a
18,9 b
16,9 b
A
AB
B
Keterangan : Angka-angka yang diikuti huruf kecil yang sama pada kolom
yang sama dan huruf besar yang sama pada baris yang sama
tidak berbeda nyata menurut uji jarak berganda Duncan pada
taraf 5 %
Cekaman logam berat dan perlakuan asam humat memberikan pengaruh
signifikan secara interaksi terhadap jumlah bintil akar kedelai (Tabel 2.).
Pada
kondisi tanpa cekaman Cdcl2 (0 mg/kg), pemberian asam humat yang makin
meningkat ternyata tidak meningkatkan
jumlah bintil akar.
Kondisi ini
dimungkinkan terjadi, karena sebelum benih ditanam dilakukan inokulasi Rhizobium
terlebih dahulu. Sementara itu, semakin meningkatnya cekaman Cdcl2, semakin
mengurangi jumlah binti akar pada semua level pemberian asam humat. Demikian
juga terlihat bahwa pemberian asam humat dapat mengurangi dampak buruk akibat
cekaman Cdcl2 terhadap penurunan jumlah bintil akar.
Asam humat mempunyai
kemampuan untuk mengikat logam berat termasuk cadmium dengan membentuk
senyawa khelat (Rahmawati dan Santoso, 2012) sehingga tanaman kedelai termasuk
31
bintil akar dapat lebih toleran karena cadmium yang tidak terikat menjadi berkurang.
Selain itu, asam humat mengandung unsur karbon yang tinggi yakni sekitar 56,2 %
(Schnitzer, 1986), sehingga dapat digunakan sebagai sumber energy oleh berbagai
organisme tanah termasuk oleh bakteri Rhizobium . Asam humat mempunyai
manfaat yang banyak, selain memperbaiki kondisi fisik tanah, menstimulasi aktivitas
biologi tanah, juga berperan dalam perbaikan sifat kimia tanah (Stevenson, 1994;
Mac Carthy et al, 1990), sehingga dapat mengurangi efek buruk yang diakibatkan
oleh cekaman logam berat.
Cekaman logam Cdcl2 dan pemberian asam humat memberikan pengaruh
secara tidak signifikan terhadap jumlah polong isi per tanaman, sedangkan jumlah
biji per tanaman dipengaruhi oleh cekaman Cdcl2, tetapi tidak oleh pemberian asam
humat (Tabel 3).
Tabel 3. Komponen hasil kedelai yang mengalami cekaman
logam berat cadmium pada media tumbuh yang diberi
asam humat.
Jumlah polong
isi per tanaman
Jumlah biji per
tanaman
Tanpa cekaman (0)
30,4 a
42,0 a
Cekaman ringan (5)
32,2 a
44,7 a
Cekaman sedang (10)
32,5 a
34,1 b
0
32,5 a
41,8 a
3
29,4 a
38,4 a
6
31,5 a
40,8 a
9
35,1 a
42,2 a
Perlakuan
Cekaman Cdcl2 (mg/kg)
Asam humat (g/kg)
Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom
yang sama tidak berbeda nyata menurut Uji Jarak
32
Berganda Duncan pada taraf 5%.
Cekaman Cdcl2 serta pemberian asam humat pada lingkungan tumbuh
tanaman kedelai tidak mampu memberikan pengaruh terhadap pertumbuhan
reproduktif tanaman kedelai khususnya pembentukan polong. Hal ini mungkin
diakibatkan oleh keadaan tanah yang digunakan sebagai media tumbuh mengandung
sejumlah unsur hara yang cukup bagi kebutuhan kedelai terutama unsur nitrogen,
selain itu inokulasi Rhizobium yang dilakukan sebelum penanaman juga sangat
membantu bagi pertumbuhan vegetative tanaman seperti batang dan akar, namun
tidak cukup untuk mendukung bagi pembentukan polong. Cekaman Cdcl2 secara
signifikan mempengaruhi proses pembentukan biji. Tingkat cekaman yang tidak
ringan apalagi yang disebabkan oleh logam berat akan menurunkan kualitas tanah
dan mengurangi tingkat produktivitas lahan sehingga akan berdampak langsung bagi
penurunan kualitas dan kuantitas hasil panen. Sifat cadmium yang mudah larut
dalam tanah akan memudahkan Cd terserap masuk ke dalam jaringan tanaman,
semakin banyak Cd terlarut dalam tanah makin banyak Cd yang masuk ke dalam
jaringan tanaman (Haghighi et al, 2010). Dilain pihak Cd mempunyai daya afinitas
yang tinggi terhadap gugus thio (-SH) dalam enzim dan protein, sehingga keberadaan
Cd dalam jaringan tanaman akan mengganggu aktivitas enzim dan metabolisme
tanaman. Kadmium juga secara nyata menurunkan konsentrasi pigmen fotosintetik
dan menghambat kerja enzim yang bertanggung jawab pada proses biosintesis
klorofil seperti aminolaevulinic acid dehidratase dan protoklorofillide reductase serta
menurunkan aktivitas ribulose difosfat karboksilase (Farouk et al, 2011) yang akan
33
menurunkan kadar gula total dan asam amino, sehingga akan mengurangi akumulasi
nya ke dalam biji yang akhirnya berdampak terhadap penurunan jumlah biji.
Cekaman Cdcl2 dan pemberian asam humat memberikan pengaruh yang
signifikan secara interaksi terhadap ukuran biji (bobot 25 butir biji) kedelai (Tabel 4).
Tabel 4. Bobot 25 biji kedelai yang mengalami cekaman logam
berat cadmium pada media tumbuh yang diberi asam humat
Asam
humat
(g/kg)
0
Cekaman Cdcl2 (mg/kg)
Tanpa cekaman
Cekaman ringan
Cekaman sedang
(0)
(5)
(10)
5,1 a
4,2 a
3,7 a
A
B
B
3
5,5 a
4,7 a
4,7 b
A
B
B
6
4,9 a
4,3 a
4,3 b
A
B
B
9
4,6 a
4,7 a
4,7 b
A
A
A
Keterangan : Angka-angka yang diikuti huruf kecil yang sama pada kolom
yang sama dan huruf besar yang sama pada baris yang sama
tidak berbeda nyata menurut uji jarak berganda Duncan pada
taraf 5 %
Pada kondisi lingkungan tumbuh yang mengalami bebas cekaman Cdcl2
hingga cekaman ringan, pemberian asam humat tidak memberikan pengaruh yang
signifikan terhadap ukuran biji. Namun pada lahan yang mengalami cekaman sedang,
pemberian asam humat dapat mencegah atau mengurangi penurunan ukuran biji
bahkan berbeda secara signifikan dibandingkan dengan yang tidak diberi asam
humat. Di lain pihak pada semua kondisi lahan baik yang diberi asam humat maupun
yang tidak diberi asam humat, terjadinya cekaman Cdcl2 akan menciptakan
lingkungan yang sub optimum bagi tanaman yang tentu saja akan menjadi kendala
34
bagi pertumbuhan vegetative dan reproduktif sehingga berdampak terhadap terhadap
menurunnya bobot 25 butir biji kedelai.
Hasil panen biji kedelai dipengaruhi dengan signifikan secara interaksi
antara cekaman Cdcl2 dengan pemberian asam humat (Tabel 5).
Tabel 5. Hasil biji per tanaman kedelai yang mengalami cekaman logam
berat cadmium pada media tumbuh yang diberi asam humat
Asam
humat
(g/kg)
0
Cekaman Cdcl2 (mg/kg)
Tanpa cekaman
Cekaman ringan
Cekaman sedang
(0)
(5)
(10)
19,1 a
14,3 a
7,7 a
A
B
C
3
18,0 a
14,8 a
16,2 b
A
A
A
6
18,1 a
17,3 ab
15,3 b
A
A
A
9
24,2 a
20,4 b
17,8 b
A
AB
B
Keterangan : Angka-angka yang diikuti huruf kecil yang sama pada kolom
yang sama dan huruf besar yang sama pada baris yang sama
tidak berbeda nyata menurut uji jarak berganda Duncan pada
taraf 5 %
Pada lahan dengan berbagai pemberian asam humat dari 0 hingga 9 g/kg,
terjadinya cekaman yang ditimbulkan oleh logam berat cadmium menyebabkan
penurunan hasil panen biji kedelai. Pada umumnya semakin berat tingkat cekaman
Cdcl2 yang terjadi akan semakin menurunkan hasil panen. Kondisi ini
menggambarkan bahwa tanaman kedelai akan menurun tingkat toleransinya terhadap
lingkungan cekaman Cdcl2 seperti terekspresikan dengan rendahnya hasil panen biji.
Pemberian asam humat dimaksudkan sebagai upaya peningkatan toleransi kedelai
secara tidak langsung melalui mekanisme pengkelatan cadmium oleh asam organic
dalam hal ini asam humat dengan membentuk senyawa kompleks asam humat-
35
kadmium, dengan demikian tingkat toksisitas atau dampak buruk dari cekaman Cdcl2
menjadi berkurang (Didy Sopandie,2014).
36
BAB V. KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
1. Tingkat toleransi kedelai terhadap cekaman logam berat cadmium dipengaruhi oleh
banyaknya asam humat yang diberikan pada media tumbuh.
2. Tingkat cekaman logam berat cadmium dan pemberian asam humat, selain
mempengaruhi pertumbuhan dan hasil tanaman kedelai juga mempengaruhi
pertumbuhan mikroorganisme tanah seperti dicerminkan dengan jumlah bintil akar.
3. Terjadinya cekaman logam berat cadmium mereduksi hasil panen biji kedelai lebih
dari 59 persen, yakni dari 19,1 g per tanaman hingga menjadi 7,7 g per tanaman,
namun dengan pemberian asam humat sebanyak 9 g/kg tanah, efek cekaman dapat
dinetralisir sehingga hasil panen biji kedelai meningkat hingga mencapai 17,8 g per
tanaman.
5.2. Saran
Bila lahan mengalami cekaman logam berat kadmium, maka untuk pengembangan
budidaya kedelai pada lahan tersebut, perlu diberikan pupuk humat paling tidak
sebanyak 3 g/kg tanah atau identik dengan 2 t/ha.
37
DAFTAR PUSTAKA
Chen,Y., and T. Aviad. 1990. Effect of humic substance on plant growth. P.161. In P.
MacCarthy C.E, Clapp,R.L. Malcolm, and P.R. Bloom (ed.). Humic Substances in soil
and Crop Sciences : Selected Reading. American Society of Agronomy, Inc., Soil
Science Society of America, Inc., Madison,WI.
Direktorat Jenderal Tanaman Pangan. 2013. Kedelai. Kementerian Pertanian.
Didi Sopandie. 2014. Fisiologi Adaptasi Tanaman terhadap Cekaman Abiotik pada
Agroekosistem Tropika. IPB Press. Bogor.
Farouk S., A.A.Mosa, A.A. Taha, Heba M.Ibrahim and A.M.El-Gahmery. 2011. Protective
Effect of Humic acid and Chitosan on Radish ( Raphanus sativus,L.var.sativus ) Plants
Subjected to Cadmium Stress. Journal of Stress Physiology & Biochemistry. 7(2) : 99
– 116.
Haghighi M., M.Kafi, P.Fang, and L.Gui-Xiao. 2010. Humic acid decrease Hazardous of
Cadmium Toxicity on Lettuce ( Lactuca sativa L. ). Vegetable Crops Research
Bulletin .72 : 49 – 61.
Liong,
S.
2012.
Disertasi
Universitas
Hasanudin
dalam
repository.unhas.ac.id/bitstream/handle/123456789/…. Diakses tanggal 3 Maret 2014.
MacCarthy,P., R.L.Malcolm, C.E. Clapp, and P.R. Bloom. 1990. An introduction to soil
humic Substunces. p.1-12. In Humic Substances in Soil and Crop Science : Selected
Reading. American Society of Agronomy,Inc., Madison, WI.
Paul,E. A., and F.E. Clark. 1989. Soil microbiology and biochemistry. Academic Press.Inc.,
UK.
Rahardjo M., Rosita SMD.,dan I. Darwati. 2001. Status logam berat Cadmium ( Cd ) dan hasil
rimpang temu ireng ( Curcuma aeruginosa Roxb. ) pada pemupukan Fosfat. Warta
Tumbuhan Obat Indonesia. 7(1): 16 – 20.
Rahmawati A., dan S J Santoso. 2012. Studi adsorpsi logam Pb(II) dan Cd(II) pada asam
humat dalam media cair. ALCHEMY. 2(1) : 46-57.
Rini Susana dan Denah Suswati. 2011. Ketersediaan Cd, Gejala Toksisitas dan Pertumbuhan 3
spesies Brassicaceae pada Media Gambut yang Dikontaminasi Kadmium (Cd).
J.Tek.Perkebunan &Lahan Tropika. (1):9-16.
Rosidah S., Y U Anggraito, dan KK Pukan. 2014. Uji Toleransi Tanaman Tembakau terhadap
Cekaman Kadmium (Cd). Timbal (Pb), dan Tembaga (Cu) pada Kultur Cair. Jurnal
MIPA . 37(1) : 7-15
38
Setyorini D.,Soeparto,dan Sulaeman.2014.Kadar Logam Berat Dalam Pupuk.
www.pustaka.litbang.deptan.go.id/bptpi/lengkap/IPTANA/…/18.pd/.
diakses
12
Pebruari 2014.
Schnitzer,M. 1986. Binding of humic substances by soil mineral colloids. p.77-101. In P.M.
Huang and M.Schnitzer (ed.). Interaction of Soil Minerals with Natural Organic and
Microbes. Soil Science Society of America, Inc., Madison, WI.
Steel, R.G.D., dan J.H. Torrie. 1993. Prinsip dan Prosedur Statistika. PT.Gramedia Pustaka
Utama, Jakarta.
Stevenson, F.J. 1994. Humus Chemistry : Genesis, Composition, Reactions. John Willey and
Sons, Inc., New york.
Wang,Y., X.Xiao, H. Kang, J. Zeng, X. Fan, L. Sha, H. Zhang, K. Yu dan Y. Zho. 2013.
Alteration of Water and Dry Matter Content in Soybean Exposed to Cadmium.
American- Eurasian J. Agric.&Environ.Sci. 13 (5 ) : 606-610.
39
LAMPIRAN
Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian
1. Honor
Honor/jam
Waktu
Jabatan Peneliti
Minggu
(Rp)
(jam/minggu)
Ketua
10.000
7
20
Anggota 1
4.600
7
20
Jumlah Honor
Tahun I
Tahun II
1.400.000
600.000
SUB TOTAL (Rp)
2.000.000
2. Bahan, Alat Penunjang Penelitian dan Tenaga Kerja
Harga
Justifikasi
Material
Satuan
Kuantitas Tahun I
Kuantitas Tahun II
Pemakaian
(Rp)
a. Bahan Habis Pakai
Asam Humat Bahan
200.000 2 kg
(400.000)
percobaan
Kadmium
Bahan
1,5 juta 250 g
(1.500.000) percobaan
Pupuk Urea, Bahan
8.000
10 kg
SP36
dan percobaan
KCl
Benih
Bahan
100.000 1 kg
100.000
Kedelai
percobaan
bersertifikat
Pestisida
Pengendali hama 400
250 ml
100.000
dan penyakit
Polybag
Sebagai
pot 1.000
300
300.000
media tumbuh
Kantong
Tempat sampel 1.000
300
Plastik/
tanah
dan
Kertas
tanaman
Tiang bambu Kerangka
10.000
40
(400.000)
naungan
batang
Papan nama Identitas
3.000
percobaan
perlakuan
Plastik
Naungan tempat 3.000
200
m (600.000)
transparan
percobaan
persegi
Bahan-bahan Analisis tanah
200.000 2 sampel 400.000
kimia
Analisis jumlah 100.000 36
3.600.000
klorofil
sampel
Analisis
Cd 250.000
tanaman
Jumlah
4.500.000
40
b. Sewa Alat dan Tenaga Kerja
Hand Sprayer Aplikasi asam 150.000
humat
dan
pestisida
Pengadaan
tanah
Memasukkan
tanah
ke
polybag
Pembantu
aplikasi
perlakuan
Perawatan/
penyiangan
Pengendalian
hama/
penyakit
Panen
Pengolahan
Pasca panen
Tenaga
Membantu
lapangan/lab pengamatan
1 unit
(150 000)
60.000
5 HOKP
(300.000)
60.000
5 HOKP
(300.000)
50.000
4
HOKW
(200.000)
50.000
5
HOKW
2 HOKP
(250.000)
2 HOKP
3
HOKW
4 bulan
(120.000)
(150.000)
60.000
60.000
50.000
250.000
Sub Total
(120.000)
1.000.000
1.000.000
3. Perjalanan
Tujuan
Justifikasi
Perjalanan
Tasikmalaya – Analisis Sampel
Bogor
Tasikmalaya
Perjalanan lokal
dan sekitar
SUB TOTAL (Rp)
Harga
Satuan
(Rp)
Biaya Perjalanan per Tahun (Rp)
Kuantitas Tahun I
1.000.000 1 kali
1.000.000
500.000
(total)
500.000
(total)
1.500.000
Kuantitas
Tahun
II
41
4. Lain-lain
Harga
Satuan
(Rp)
Publikasi ke Jurnal Akreditasi
750.000
Perbanyakan Laporan
250.000
SUB TOTAL (Rp)
TOTAL ANGGARAN YANG
DIPERLUKAN (Rp)
Kuantitas Tahun I
1 kali
1
750.000
250.000
1.000.000
10.000.000
Kuantitas Tahun II
42
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas
Alokasi
Instan
waktu
No Nama/NIDN
si
Bidang Ilmu
(jam/mingg
Asal
u)
1. Prof. Dr. H. Maman Suryaman Ir. Unsil Ilmu
7
MS./ 0021055702
Tanaman
2.
Dr. Ida Hodiyah, MP./
0023115801
Unsil
Ilmu
Tanaman
7
3.
Ir. Yaya Sunarya, M.Sc./
0427066102
Unsil
Ilmu Tanah
7
Uraian tugas
Penggagas
Pelaksana
Manajerial
Analisis
Data
Pelaksana
Analisis
Data
Pelaksana
43
Lampiran 4. Biodata Tim Peneliti
1. Ketua Tim
A. Identitas Diri
1
Nama Lengkap (dengan Gelar)
2
Jenis Kelamin
3
Jabatan Fungsional
4
NIP/NIK/Identitas Lainnya
5
NIDN
6
Tempat dan Tanggal Lahir
7
E-mail
8
Nomor Telepon/HP
9
Alamat Kantor
10 Nomor Telepon/Faks
11 Lulusan yang Telah Dihasilkan
12
Mata Kuliah yang Diampu
Prof. Dr. H. Maman Suryaman Ir. MS.
Laki-Laki
Guru Besar / IV-D
19570521 1985031001
0021055702
Tasikmalaya, 21 Mei 1957
[email protected]
081323222123
Jl. Siliwangi no. 24 Tasikmalaya
(0265) 335757
S-1= 83 Orang S-2= 12 Orang
1. Dasar Agronomi
2. Dasar Teknologi Produksi Pertanian
3. Teknologi dan Produksi Benih
4. Pendidikan
Pancasila
dan
Kewarganegaraan
5. Teknologi Produksi Tanaman Pangan
6. Filsafat Ilmu
B. Riwayat Pendidikan
S-1
Nama
Perguruan Universitas
Tinggi
Padjadjaran (UNPAD)
Bandung Jawa Barat
S-2
Universitas
Padjadjaran (UNPAD)
Bandung Jawa Barat
S-3
Universitas
Padjadjaran (UNPAD)
Bandung Jawa Barat
Bidang Ilmu
Ilmu Tanaman
Ilmu Pertanian
Nama Pembimbing/ Ir. Tajudin
Promotor
1990
2002
Pertumbuhan
dan Respon
Kedelai
Hasil Kacang Hijau terhadap
Inokulasi
yang
diberi Cendwan
Mikoriza
Triacontanol
Arbuscula
dan
Rhyzoplus
pada
Kondisi Cekaman Air
Selama
Periode
Pengisian Polong
Prof.
Dr.
Giat Prof.
Dr.
Giat
Suryatmana, Ir.
Suryatmana, Ir.
Agronomi/
Agroekoteknologi
Tahun Lulus
1982
Judul Skripsi/ Tesis/ Efisiensi Pemupukan
Disertasi
Nitrogen pada Padi
Sawah
C. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun Terakhir
44
No
Tahun
1.
2010
2.
2011
3.
2012
4.
2012
Judul Penelitian
Dampak Cekaman Kekeringan Terhadap
Tanaman Kedelai dan Fiksasi Nitrogen
Pengaruh Kombinasi Pupuk Organik,
Pupuk Anorganik dan Pupuk Hayati
terhadap Pertumbuhan dan Hasil Padi
Kultivar Ciherang dalam Polybag
Pengaruh Pupuk Organik Terhadap
Kedelai yang Mengalami Cekaman
Kekeringan
Pengaruh Inokulasi Cendawan Mikoriza
Arbuskula Terhadap Bawang Merah yang
diberi Pupuk Fospor dengan Dosis yang
Berbeda
Pendanaan
Sumber
Jml (juta Rp)
UNSIL
2.000.000
UNSIL
3.000.000
UNSIL
3.000.000
UNSIL
4.000.000
D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat dalam 5 Tahun Terakhir
No.
Tahun
1.
2010
2.
2011
3.
2012
4.
2013
Judul Pengabdian
Kepada Masyarakat
Pelatihan Pelestarian tanaman Aren untuk
Petani Hutan Rakyat Kota Tasikmalaya
Peningkatan Fungsi Pekarangan Melalui
Intensifikasi Budidaya Cabe Rawit di
Kelurahan Tamanjaya Kota Tasikmalaya
Budidaya dan Pengelolaan Lidah Buaya
Sebagai
Upaya
Pemberdayaan
dan
Peningkatan Pendapatan Kelompok Wanita
Tani di Kota Tasikmalaya
Pemberdayaan
Masyarakat
Kelurahan
Tamanjaya Kota Tasikmalaya Melalui
Budidaya Jamur Tiram Putih
Pendanaan
Sumber
Jml (juta Rp)
UNSIL
3.000.000
UNSIL
2.500.000
UNSIL
2.500.000
UNSIL
2.500.000
E. Publikasi Artikel Ilmiah Dalam Jurnal alam 5 Tahun Terakhir
No Judul Artikel Ilmiah
Nama Jurnal
Volume/Nomor/Tahun
Pengaruh Kombinasi Pupuk
Organik, Pupuk Anorganik dan
Media Pertanian Jurnal
1. Pupuk
Hayati
Terhadap
Vol. 3 No. 1 Mei 2011
Ilmu-Ilmu Pertanian
Pertumbuhan dan Hasil Padi
(Oryza sativa L.)
Dampak Cekaman Kekeringan
Media Pertanian Jurnal
2. Terhadap Tanaman Kedelai
Vol. 2 No. 1 Mei 2010
Ilmu-Ilmu Pertanian
dan Fiksasi Mitrogen
45
F. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dalam 5 Tahun Terakhir
Nama
Pertemuan
No
Judul Artikel Ilmiah
Waktu dan Tempat
Ilmiah/Seminar
Seminar
Tentang
Pertanian
1.
Pertanian Organik
2010
Organik
Penjaminan
Mutu
Pelatihan
Penjaminan
Mutu
2.
Akademik
Perguruan 2011
Akademik Perguruan Tinggi
Tinggi
Pelatihan Audit Mutu Akademik Audit Mutu Akademik
3.
2012
Perguruan Tinggi
Perguruan Tinggi
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai
ketidaksesuaian dengan kenyataan , saya sanggup menerima risikonya.
Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu syarat dalam
pengusulan Penelitian Hibah Bersaing dengan judul “Peningkatan Toleransi Kedelai
terhadap Cekaman Logam Berat Kadmium pada Media Tumbuh yang Diberi Asam
Humat”.
Tasikmalaya, Agustus 2015
Pengusul,
Prof. Dr. Ir. Maman Suryaman, M.S.