EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA JENIS KONSORSIUM BAKTERI
advertisement
TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA JENIS KONSORSIUM BAKTERI DAN WAKTU INKUBASI TERHADAP DEGRADASI HERBISIDA PARAQUAT TESIS untuk memenuhi sebagian syarat mencapai gelar akademik Magister Sains (M.Si) Oleh: Henri Pietherson Eryah NIM. 081324153003 Program Studi Magister Biologi Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya Januari 2016 EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA ii EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA iii EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan atas ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas anugerah dan berkatNya sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan baik, yaitu dengan judul “Efektivitas Variasi Formula Jenis Konsorsium Bakteri dan Waktu Inkubasi terhadap Degradasi Herbisida Paraquat”. Penulisan Tesis ini sangat bermakna bagi diri penulis sendiri karena melalui penulisan tesis ini, penulis mendapatkan banyak informasi penting mengenai efektivitas dari berbagai formulasi konsorsium bakteri yang dimanfaatkan untuk mendegradasi herbisida paraquat. Penulis berharap hasil penelitian dalam Tesis ini juga bermanfaat bagi para pembaca untuk menambah ilmu pengetahuan dan dapat diaplikasikan dalam menangani bahaya herbisida paraquat dengan memanfaatkan konsorsium bakteri sehingga penulisan tesis ini tidak hanya sekedar sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan tetapi juga bermanfaat bagi masyarakat luas, khususnya dalam bidang pertanian dan perkebunan. Penulis sadar di dalam penulisan Tesis ini masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca demi kesempurnaan penulisan Tesis ini di masa yang akan datang. Sekian dan Terima Kasih. Surabaya, 18 Januari 2016 Penulis, Henri Pietherson Eryah, S.Pd iv EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA UCAPAN TERIMA KASIH Segala puji dan syukur hanya bagi Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas anugerah dan rahmat serta berkat-Nya yang melimpah sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan penuh perjuangan dan kerja keras serta cucuran air mata dan Doa yang tiada henti. Penulis menyadari bahwa penulisan tesis ini bisa selesai bukan karena kuat dan hebat penulis sendiri tetapi karena kuasa Tuhan saja, dan tidak terlepas dari doa dan dukungan dari orang tua tercinta, Saul Alberth Eryah dan Yanse Snae di kampung halaman dam istri dan anak tercinta, serta kakak-adik, dan saudara-saudari. Terima kasih dan penghargaan juga penulis sampaikan yang sebesar-besarnya kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA dan Bapak Dr. rer. nat Ganden, S. M.Sc, selaku dosen pembimbing I dan II yang dengan sabar telah memberikan waktu, tenaga, dan pikiran serta kesabaran selama proses pembimbingan dengan penulis sehingga penulis bisa menyelesaikan penyusunan tesis ini dengan baik. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Ni’matuzahroh, Bapak Drs. Salamun, M.Kes sebagai Dosen Penguji I, II dan Dr. H. Saikhu Akhmad Husen, M.Kes sebagai dosen Penguji III atas sumbangan kritik dan saran yang diberikan untuk memperbaiki penulisan Tesis ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Sucipto Hariyanto, DEA., selaku Ketua Departemen Biologi dan Ibu Dr. Y. Sri Wulan Manuhara, M. Si., selaku Ketua Program Studi S2 Biologi sekaligus sebagai dosen wali yang telah membimbing dan banyak membantu selama proses penyelesaian studi penulis di Prodi S2 Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlanggga. v EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Terima kasih untuk sahabat-sahabat yang selalu memberi bantuan, dukungan dan hiburan selama penulis menyelesaikan studi S2 sampai penyelesaian tesis ini, Pak Yantus sekeluarga, Eka Buang Sandi Kalla, Bode Ate, Rizal, Untuk teman-teman seperjuangan di Laboratorium Mikrobiologi Azmi prasarti, Bulan, Anton, Moh. Iqbal, Hikmah, Ike N, Dianita, Lala, Kinanti, Ario M., dan Alumni S2 Biologi: Intan Ayu, didin, Fitro, Mifta, mulya, Fitry, durroh, Dita, beserta teman-teman S1 dan S2 biologi. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada seluruh karyawan Departemen Biologi FST Unair atas kerjasama dalam penyelesaian studi S2 Biologi, terutama kepada Bapak Suwarni, S. Sos yang banyak membantu hingga penyelesaian penelitian ini. Serta pegawai Laboratorium Proteomik ITD Unair Mbak Anita S.Si, M.Si dan Mbak Nyoman S.Si, M.Si vi EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA DAFTAR ISI Halaman HALAMAN PERSETUJUAN .....................................................................................ii PERNYATAAN ...........................................................................................................iii KATA PENGANTAR..................................................................................................iv UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................................v DAFTAR ISI ................................................................................................................vii DAFTAR TABEL ........................................................................................................ix DAFTAR GAMBAR....................................................................................................x DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................xi ABSTRAK ...................................................................................................................xii ABSTRACT .................................................................................................................xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang......................................................................................................... 1 1.2.Rumusan Masalah ................................................................................................... 4 1.3.Tujuan Penelitian..................................................................................................... 4 1.4.Manfaat Penelitian................................................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Herbisida.................................................................................................................. 6 2.2.Pengaruh Residu Herbisida Terhadap Populasi Mikroba Tanah............................. 8 2.3.Paraquat ................................................................................................................... 10 2.4.Biodegradasi Herbisida Paraquat............................................................................. 14 2.5.Karakteristik Mikroorganisme................................................................................. 16 2.5.1.Pertumbuhan Mikroorganisme ................................................................. 16 vii EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 2.5.2.Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroorganisme......... 19 2.6.Formulasi Konsorsium Mikroba.............................................................................. 21 2.7.Kerangka Konsep Penelitian ................................................................................... 23 2.8.Hipotesis Penelitian ................................................................................................. 24 BAB III METODE PENELITIAN 3.1.Tempat Dan Waktu Penelitian................................................................................. 25 3.2.Bahan Dan Alat Penelitian ...................................................................................... 25 3.2.1.Bahan Penelitian ....................................................................................... 25 3.2.2.Alat Penelitian .......................................................................................... 26 3.3.Rancangan Penelitian .............................................................................................. 26 3.4.Variable Penelitian .................................................................................................. 27 3.5.Definisi Operasional Variabel ................................................................................. 27 3.6.Prosedur Penelitian .................................................................................................. 28 3.6.1.Peremajaan isolat murni bakteri ............................................................... 28 3.6.2.Pembuatan media...................................................................................... 28 3.6.3.Pembuatan suspensi mikroba ................................................................... 29 3.6.4.Pembuatan konsorsium bakteri................................................................. 29 3.6.5.Uji Efektivitas Biodegradasi oleh Konsorsium Bakteri Pada Kultur Cair Dengan Substrat Uji Herbisida Paraquat ...................... 30 3.6.6.Pengukuruan Efektivitas Biodegradasi Herbisida Paraquat oleh Konsorsium Bakteri Pada Kultur Cair.............................................. 30 3.6.7.Pengukuran Efektivitas Biodegradasi Herbisida Paraquat oleh Konsorsium Bakteri pada Kultur Cair .............................................. 31 3.7.Analisis Data ........................................................................................................... 32 viii EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Tipe Interaksi Bakteri Penyusun Konsorsium ......................................................... 33 4.2 Pengaruh Waktu Inkubasi terhadap Degradasi Paraquat......................................... 38 4.3 Pengaruh Formulasi Bakteri terhadap Degradasi Paraquat ..................................... 39 4.4 Kombinasi Waktu Inkubasi dan Formulasi Bakteri Berpengaruh terhadap Degradasi Paraquat.............................................................. 42 4.5 Kombinasi Waktu Inkubasi dan Formulasi Bakteri yang terbaik dalam mendegradasi Paraquat ................................................................................. 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.............................................................................................................. 46 5.2 Saran ........................................................................................................................ 47 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1. Sifat Kimia dan Fisika Paraquat ............................................................................. 11 3.1. Rancangan Penelitian ............................................................................................. 26 4.1. Karakteristik Morfologi Koloni Bakteri Dan Karakteristik Mikroskopik Sel Bakteri Pendegradasi Paraquat. ....................................................................... 35 4.2. Hasil Pengamatan Karakteristik Fisiologis Isolat pq1, pq4, pq6............................ 36 4.3. Hasil Pengamatan Identifikasi Isolat pq1, pq4, pq6 ............................................... 37 4.5. Kecepatan pembelahan sel dan waktu generasi bakteri pq1pq4, pq1pq6, pq4pq6, pq1pq4pq6 pada media kultur N-free dengan konsentrasi paraquat 40 ppm......... 41 x EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1. Paraquat (Kation 1,1-dimetil,4,4bipiridilium)........................................................ 10 2.2. 1,1-dimetil,4,4-bipiridiliumdiklorida...................................................................... 11 2.3. Degradasi fotokimia paraquat................................................................................. 12 2.4. Kurva pertumbuhan bakteri .................................................................................... 17 4.1. Tiga isolat bakteri pendegradasi paraquat .............................................................. 34 4.2. Formulasi bakteri pendegradasi paraquat ............................................................... 34 4.3. Persentase waktu inkubasi dalam mendegradasi paraquat di tanah dengan konsentrasi 40 ppm paraquat.................................................................................. 38 4.4. Pertumbuhan formulasi bakteri (Log TPC CFU/mL) dan persentase degradasi pq1pq4, pq1pq6, pq4pq6, dan pq1pq4pq6 pada media kultur N-free dengan konsentrasi paraquat 40 ppm.................................................................................. 40 4.5. Persentase biodegradasi oleh formulasi bakteri pq1pq4, pq1pq6, pq4pq6 dan pq1pq4pq6 pada konsentrasi 40 ppm paraquat dan lama waktu inkubasi ............. 42 4.6. Persentase waktu inkubasi dan formulasi bakteri pq4pq6 dalam mendegradasi paraquat ................................................................................ 44 xi EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Kurva standar paraquat............................................................................................ 51 2. Analisis residu paraquat........................................................................................... 52 3. Perlakuan pertumbuhan bakteri (Log TPC CFU/mL) formulasi bakteri pq1pq4 pq1pq6, pq4pq6, dan pq1pq4pq6 pada media kultur N-free mengandung 40 ppm paraquat. .................................................................................................................. 55 4. Persentase biodegradasi oleh formulasi bakteri pq1pq4, pq1pq6, pq4pq6 dan pq1pq4pq6 pada media kultur N-free mengandung 40 ppm paraquat .................... 62 5. Kontrol pertumbuhan bakteri (Log TPC/CFU/mL) Formulasi bakteri pq1pq4 pq1pq6, pq4pq6, dan pq1pq4pq6 pada media kultur N-free mengandung 40 ppm 64 6. Formulasi bakteri dalam uji biodegradasi paraquat (kontrol dan perlakuan) .......... 72 7. Dokumentasi alat dan bahan yang digunakan ......................................................... 73 8. Uji statistik............................................................................................................... 76 xii EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Henri Pietherson Eryah, 2016, Efektivitas Variasi Formula Jenis Konsorsium Bakteri dan Waktu Inkubasi terhadap Degradasi Herbisida Paraquat, tesis ini dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA dan Dr. rer. nat Ganden Supriyanto, M.Sc, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tipe interaksi bakteri penyusun konsorsium, mengetahui pengaruh waktu inkubasi terhadap degradasi paraquat, mengetahui pengaruh formulasi bakteri terhadap degradasi paraquat, mengetahui kombinasi waktu inkubasi dan formulasi bakteri terhadap degradasi paraquat, dan mengetahui kombinasi waktu inkubasi dan formulasi bakteri yang terbaik dalam mendegradasi paraquat. Penelitian ini merupakan penelitian experimental dengan rancangan acak lengkap dengan 3 kali pengulangan Data yang diperoleh dari penelitian ini berupa: 1) kadar residu paraquat dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis; 2) jumlah populasi bakteri (CFU/mL) dan waktu inkubasi; 3) perhitungan jumlah koloni bakteri atau Total Plate Count (TPC); dan 4) pengukuran nilai Optical Dencity (OD) isolat bakteri. Data dianalisis secara statistik, sedangkan data penurunan persentase degradasi herbisida paraquat diuji menggunakan Two-Way Analysis of Varians (ANOVA) (derajat signifikasi = 5%), dilanjutkan dengan uji duncan. Hasil uji interaksi bakteri penyusun konsorsium menunjukkan bahwa adanya hubungan sinergis antar bakteri penyusun konsorsium dalam mendegradasi paraquat Hasil uji dengan Kit dan identifikasi bakteri didapatkan hasil bahwa pq1 adalah spesies Pseudomonas stutzeri, pq4 adalah spesies Acinetobacter sp., dan pq6 adalah spesies Micrococcus sp. Selain itu, hasil penelitian juga menunjukkan bahwa formulasi bakteri berpengaruh terhadap degradasi paraquat di tanah ditunjukkan oleh formulasi bakteri pq4pq6 sebesar 76.4%, diikuti pq1pq4pq6 sebesar 68.1%, pq1pq6 56.3%, pq1pq4 53.3%. Persentase degradasi tertinggi ditunjukkan oleh pq4pq6 sebesar 76.4%. Kata kunci: konsorsium bakteri, degradasi paraquat. xiii EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH TESIS ADLN_PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Henri Pietherson Eryah, 2016, Effectiveness Variation Formula Consortium kinds of Bacteria and Incubaction Time to Paraquat Herbicide Degradation, this Thesis under the guidance of Prof. Dr. Ir. Tini Surtiningsih, DEA and Dr. rer. nat Gandens Supriyanto, M.Sc, Department of Biology, Faculty of Science and Technology, University of Airlangga, Surabaya. ABSTRACT This study aims to determine the type of interaction of bacteria making up the consortium, to determine the effect of incubation time on the degradation of paraquat, to know the effect of the formulation of bacteria to the degradation of paraquat, to know the combination incubation time and formulation of bacteria to the degradation of paraquat, and to know the best combination incubation time and bacteria formulations in the degradation paraquat. This research is an experimental study with a completely randomized design with three replications. Data obtained from this study include: 1) the levels of residues of paraquat were analyzed using a UV-Vis spectrophotometer; 2) the total population of bacteria (CFU/mL) and incubation time; 3) the calculation of the number of bacterial colonies or Total Plate Count (TPC); and 4) measurement Optical Dencity value (OD) bacteria. Data were analyzed statistically, while percentage data of herbicide degradation decrease paraquat was tested using the Two-Way Analysis of Variance (ANOVA) (degrees of significance = 5%). If it shows a real difference, then continued with duncan. The result of the interaction of bacteria making up the consortium showed that the synergistic ties between constituent consortium of bacteria in degrading paraquat. The test results with Klt and identification of bacteria showed that pq1 is a species of Pseudomonas stutzeri, is a species of Acinetobacter sp., and Pq6 is a species of Micrococcus sp. In addition, the results also showed that the effect on the bacterial formulation of paraquat in soil degradation is indicated by a bacterial formulation pq4pq6 at 76.4%, followed by 68.1% pq1pq4pq6, pq1pq6 56.3%, 53.3% pq1pq4. The highest percentage of degradation shown by pq4pq6 amounted to 76.4%. Keywords: bacterial consortium, degradation paraquat. xiv EFEKTIVITAS VARIASI FORMULA..... HENRI PIETHERSON ERYAH
