Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan ... - KM Ristek

No.: 682/2010
LAPORAN AKHIR
Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan
Arang Aktif yang Diperkaya Mikroba Pendegradasi
POPs yang Mampu Meningkatkan Efisiensi
Pemupukan > 50% dan Menurunkan Residu
Insektisida di Bawah Ambang Aman pada
Pertanaman Sayuran.
[Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan Arang Aktif yang
Diperkaya Mikroba Pendegradasi Pops yang Mampu Meningkatkan
Efisiensi Pemupukan > 50% dan Menurunkan Residu Insektisida (>50%)
dan di Bawah Ambang Aman pada Pertanaman Sayuran]
PROGRAM INSENTIF RISET TERAPAN
Fokus Bidang Prioritas :
Ketahanan Pangan
Kode Produk Target: 1.03
Kode Kegiatan
Peneliti Utama
:
:
1.03.03
E. S. Harsanti, SP., MSc
Dr. Asep Nugraha, Ardiwinata, MSi.
Sri Wahyuni, SP
Ali Ichwan, SP
Indratin, SP
Anik Hidayah, S.Si.
Eman Sulaeman, SP
Balai Penelitian Lingkungan Pertanian
BALAI BESAR PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN SUMBERDAYA LAHAN PERTANIAN
BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PERTANIAN
KEMENTERIAN PERTANIAN
2010

• fI,
No.: 682/2010
LAPORAN AKHIR
Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan
Arang Aktif yang Diperkaya Mikroba Pendegradasi
POPs yang Mampu Meningkatkan Efisiensi
Pemupukan > 50%, dan Menurunkan Residu
Insektisida di Bawah Ambang Aman pada
Pertanaman Sayuran.
[Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan Arang Aktif yang
Diperkaya Mikroba Pendegradasi Pops yang Mampu Meningkatkan
Efisiensi Pemupukan > 50% dan Menurunkan Residu Insektisida (>50%)
dan di Bawah Ambang Aman pada Pertanaman Sayuran]
PROGRAM INSENrlF RISET TERAPAN
Fokus Bidang Prioritas :
Ketahanan Pangan
Kode Produk Target: 1.03
Kode Kegiatan
Peneliti Utama
:
:
1.03.03
E. S. Harsanti, SP., MSc
Dr. Asep Nugraha, Ardiwinata, MSi.
Sri Wahyuni, SP
Ali Ichwan, SP
Indratin, SP
Anik Hidayah, S.Si.
Eman Sulaeman, SP
Balai Penelitian Lingkungan Pertanian
BALAI BESAR PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN SUMBERDAYALAHAN PERTANIAN
BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PERTANIAN
KEMENTERIAN PERTANIAN
2010

·..
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PELAPISAN UREA
DENGAN ARANG AKTIF YANG DIPERKAYA
MIKROBA PENDEGRADASI POPS YANG MAMPU
MENINGKATKAN EFISIENSI PEMUPUKAN > 50% DAN
MENURUNKAN RESIDU INSEKTISIDA DI BAWAH
AMBANG AMAN PADA PERTANAMAN SAYURAN
E. SRIHAYU HARSANTI, SP., MSc.
SUMBERDAYA LAHAN PERTANIAN
2010

·..
LAPORAN AKHIR
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PELAPISAN UREA
DENGAN ARANG AKTIF YANG DIPERKAYA MIKROBA
PENDEGRADASI POPS YANG MAMPU
MENINGKATKAN EFISIENSI PEMUPUKAN > 500/0 DAN
MENURUNKAN RESIDU INSEKTISIDA DI BAWAH
AMBANG AMAN PADA PERTANAMAN SAYURAN
Peneliti Utama (nama lengkap) : E. SRIHAYU HARSAI'JTI, SP., MSc.
N I pi) : 19700129 199903 2 001
Perguruan Tinggi
UKjUPT Badan Litbang Pertanian : Balai Penelitian Lingkungan Pertanian
Klaster Penelitian : Litbang Teknologi Sumberdaya Lahan
Pertanian
11

· ..
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN HASIL PENEUTIAN
1. Judul Penelitian : Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan
Arang Aktif yang Diperkaya Mikroba Pendegradasi
POPs yang Mampu Meningkatkan Efisiensi
Pemupukan > 50% dan Menurunkan Residu
Insektisida di Bawah Ambang Aman pada
Pertanaman Sayuran.
2. Penanggung Jawab Penelitian:
a. l'Jama E. Srihayu Harsanti, SP., MSc.
b. Pangkat/golongan Penata / lIIe
c. Jabatan :
Struktural
Fungsional
Peneliti Muda
3. Lokasi Penelitian Jawa Tengah
4. Biaya Penelitian Rp168.381.818,- (Seratus enam puluh delapan
juta tiga ratus delapan puluh satu ribu delapan
ratus delapan belas rupiah)
5. Sumber Dana RlSTEK 2010
6. Tahun Pelaksanaan 2010
PIt. Kepala lai Besar Penelitian dan Penanggung Jawab kegiatan
Pengemba an Sumberdaya Lahan Pertanian
Prof. Dr. Ir. Suyamto Hardjosuwiryo, MS. ~
NIP. 19531119 197903 1 003
E. Srihayu Harsanti, SP., MSc.
NIP. 19700129 199903 2 001
iii

· ..
lEMBAR PENGESAHAN LAPORAN HASIl PENElITIAN
1. Judul Penelitian Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan Arang
Aktif yang Diperkaya Mikroba Pendegradasi POPs yang
Mampu Meningkatkan Efisiensi Pemupukan > 50% dan
Menurunkan Residu Insektisida di Bawah Ambang
Aman pada Pertanaman Sayuran.
2. Penanggung Jawab Penelitian:
a. Nama E. Srihayu Harsanti, SP., MSc.
b. Pangkat/golongan Penata / IIIe
c. Jabatan :
Struktural
Fungsional
Peneliti Muda
3. Lokasi Penelitian Jawa Tengah
4. Biaya Penelitian Rp168 .381.818,- (Seratus enam puluh delapan
juta tiga ratus delapan puluh satu ribu delapan ratus
delapan belas rupiah)
5. Sumber Dana RISTEK 2010
6. Tahun Pelaksanaan 2010
PIt. Kepala Balai Besar Penelitian dan
Penanggung Jawab kegiata
~,\ ~~r)lg ~m!: gan Sumberdaya Lahan Pertanian
m ""ip,,,·,
( ' /~T)~
I
",
'
\
/ t
t.;', .
---
"",--,'...A/­
Prof. Dr. Ir. Suyamto Hardjosuwiryo, MS.
E. Srihayu Harsanti, SP., MSc.
NIP. 19531119 197903 1 003 NIP. 19700129 199903 2 001
iii

PRAKATA
Penggunaan pestisida adalah salah satu yang paling mernberikan kontribusi
terhadap peningkatan produksi pertanian sejak tahun 1970. Dampak penggunaan
pestisida yang berlebihan dan persisten pada masa lampau menyisakan pestisida yang
bersifat persisten. Kondisi tersebut mengakibatkan masih terdeteksinya residu pestisida
POPs di lahan pertanian pangan dan sayuran. Residu pestisida POPs yang masih tersisa
di lahan pertanian dapat terbawa tanaman yang di atasnya sehingga a a,
menimbulkan dampak negatif bagi kesehatan man usia. Dampak papa ran POPs pc':a
manusia dapat mengakibatkan beberapa gangguan kesehatan antara ta l
2 ' c -­ .
mutasi gen, dan gangguan horman. Di sisi lain kehilangan N dalam pe ngg naan p ;:>
urea pad a pertanian bisa mencapai 20-40%. Remediasi lahan pertanian perlu
dilakukan salah satunya dengan pemanfaatan arang aktif yang diperkaya mikroba
pendegradasi untuk menurunkan residu POPs dan sekaligus diharapkan dapat
meningkatkan efisiensi N. Arang aktif sebagai pelapis urea dan diperkaya mikroba
pendegradasi diharapkan mampu mengatasi permasalahan tersebut.
Laporan akhir kegiatan penelitian yang berjudul "Pengembangan Teknologi
Pelapisan Urea dengan Arang Aktif yang Diperkaya Mikroba Pendegradasi POPs yang
Mampu Meningkatkan Efisiensi Pemupukan > 50% dan Menurunkan Residu Insektisida
di Bawah Ambang Aman pada Pertanaman Sayuran" ini disusun sebagai
pertanggungjawaban dari berakhirnya tahapan-tahapan pelaksanaan kegiatan. Terima
kasih kami sampaikan pad a lembaga RISTEK dan semua pihak yang telah bekerjasama
dalam pelaksanaan penelitian ini. Semoga hasil kegiatan penelitian ini dapat
memberikan sutnbangsih dalam mewujudkan sistem budidaya tanaman pertanian
berkelanjutan yang ramah lingkungan. Laporan akhir ini tentunya masih jauh dari
kesempurnaan, sehingga sumbang saran kontruktif sangat diharapkan untcJk
menyempurnakan laporan dan perencanaan kegiatan penelitian lanjutan.
Kepala Balai,
I
Dr. Ir. Dedi Nursyamsi, M.Agr.
NIP.: 19640623 198903 1 002
IV

·,.
DAFTAR lSI
Halaman
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN ............................................................
iii
PRAKATA .. .. ........ ............ .. .. ... .. ..... .. ...... .... ... ..... .. ....... ......... ..... ............... .. .. ...... .. .. ... iv
DAFTAR lSI................... ........ .......... .................................... ........ .. ... ......... .....
DAFTAR TABEL ................ ............. ........ .. ..... .... .. ............ .. ...... ............... .. .... ... .. ... .......
DAFTAR GAM BAR ........ ... ....... ... .. .. .. ...... ........... .. .... ............ ........ ......... ... ..... ... ........ ....
ABSTRAK
ABSTRACT ... ..... ......... .. .. .. .. ............ ... .. .. .. .. .... .... ..... ........ .. .. ..... .. .. ... .. ... .. ............. .. ... ..
v
vi
vii
iii
IX
I. PEN DAHULUAN .............................................................................. ... ... ... . 1
1.1. Latar Belakang ........................... ............................... ............. ........... 1
1.2. Tujuan .......... ...... ... ......................................... ........... ........ ........ ... ..... 2
1.3. Perumusan masalah .... ..... ..... ............. .. .. ..... .. ........... ........ ........ ... .... .... ..... .. 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 4
III. TUJUAN DAN MANFAAT .... ................ .... ..... .. ... ........................ .. .. ........ .............. 8
IV. METODOLOGI ..........................................................................................
9
4.1. Bahan Penelitian ................ ............. .. ............ ................................ ...... 9
4.2. Metode Penelitian .................................. .................... .. ....................... 10
4.3.Tahap Pengolahan Data ............................. ........ ...................... ...... .....
13
4.4. Studi Pustaka ...... .............. .... ... .. .. .. ... ......... ........... .. .... ... ..... ....... .... .. ..... ..... . 13
4.5. Rancangan Riset .............. ............................................................. ..... 13
4.6. Hasil yang diharapkan ........................................................................ 15
V. HASIL DAN PEMBAHASAN .... ........ ....... ..... ..... .... .. ................................... .. .. .. .. .. 16
6. 1. Hasil Penelitian .. ....... ................... ... .. ..... .............. .. .................. ... ........... 16
6. 2. Pembahasan.... . ...... .. .... ..... ............... .. .. ........ ............... .. ..... .... ........... 30
VI. KESIMPULAN DAN SARAN .. . ....... .. ...... ................. ...................... .... ... ...... ......
33
6. 1. Kesimpulan .. .. ....................... ....... .............. .. .. .... ... .......................... .......... 33
6.2. Saran .... .... ...... .......... . ,..... .... .. .... .. ... ... .... .. .. ... ........ ... ... ... ... ..... .... ............ .. .. . 34
DAFTAR PUSTAKA .. ....... .... .. ..... .... .... .......... .. .. .. ........... .. .... .. .. .. ....... .... ........... ... .. ..
LAMPlRAN ........ .... .. .......................................... .......... .. .............. ..................... ..... .. .. ..
36
37
v

. ..
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Mikroba pendegradasi senyawa insektisida ........................................ 6
Tabel 2. Persistensi dari beberapa insektisida organoklorin ............... ............... 7
Tabel 3. 5ifat kimia tanah di beberapa lokasi pengambilan contoh awal ...... ..... 16
Tabel 4. Residu POPs pada darah petani di sentra sayuran Magelang, tahun
2007 ..... ..... .. .... ... ........ .. .. ....... ....... ...... ... ... ........ ... ... ..... .. ... ..... ... 1
Tabel 5. Residu POPs pada contoh tanah survei pendahuluan .. ............. .. ... ... . .. ..
Tabel6. Hasil pengujian daya serap arang aktif awal ... ........
'-
Tabel 7 Populasi mikroba tanah di lahan sayuran Ds 5ukom a Juri Ke:.
Kajoran, Kab. Magelang, 2010 ... ... .. .. ........ .... .. .. .. ... .. .... .. ... ..
Tabel 8. Aktivitas enzim hidrolisis (protease, lipase, dan esterase) dad j -::
konsortia pendegradasi pestisida ... .. ... .. .. .... .... ..... .. .. . .. ..... ... .. .. ...... _2
Tabel 9. Hasil identifikasi pengamatan bakteri pendegradasi pestisida POPs
dengan media NA pada Soil Extrak dan Non Soil Extrak ..... ...... .... .... .. .. 23
Tabel 10. Degradasi pestisida POPs oleh mikroba konsorsia .. .. .... ....... ..... .. ... .. .... .. 25
Tabel 11. Fluk dinitrogen oksida dan kandungan nitrat dalam air pada
Pertanaman sawi 7 hari setelah aplikasi, musim penghujan 2010 .. .......
28
Tabel 12. Kehilangan N dalam bentuk N_N 2 0+N_I\J0 3 ' pada pertanaman sawi saat
7 hari setelah aplikasi pupuk .. .. ... ....... .... .. ... .. .. ........ .... ...... ...... .. ....... ....... .. 29
Tabel 13. Kondisi pertumbuhan tanaman sa wi saat 7 hari setelah aplikasi pupuk,
MH 2010 ................... ... .. .... .. .. .... ... ...... .. .. .. .... .. .. ........... .. ..... .... .. ........... ...... 29
Tabel 14. Kandungan nitrat dalam air perkolasi dan pertumbuhan tanaman sawi
saat 7 hari setelah aplikasi pupuk .. .. ................ .. ...... ...... .. .. .. .. .. ..... .. ... .... ... 30
vi

· ..
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.
Gambar 5.
Gambar 6.
Gambar 7.
Gambar 8.
Uji sidik cepat dengan pH NaF di lapang .. .. .......................................
Pertanaman sayuran di daerah Kajoran Kab. Magelang ..... .. ............ .....
Daya serap lod arang aktif tempurung kelapa (TK) dan tongkol
Jagung (TJ) ... ... ... ................... .. .. .. ................. ... .... .................................
Pertumbuhan mikrobia pada media mineral. Jelas terlihat bahwa
penggunaan pestisida sebagai surnber karbon dimulai pad a 96 jan-,
setelah inkubasi .... ........ ..... ........ ... .. .................... .. .... .... ......... ....... ...
Pertumbuhan mikrobia pad a medium soil ekstrak. ........... .... .. . .... .......
Pertumbuhan mikrobia pada pengayaan tingkat dua.. . .................... .. ...
Kenampakan mikroba pendegradasi POPs pada 2 medium Soil
Extrak & Non Soil Extrak .............................. .... .... .. ........ .... ...... .. .... ......
Produk urea berlapis arang aktif yang diperkaya mikroba
pendegradasi pestisida POPs (a. TJ + Mikroba, b.TK + Mikroba, c.
Urea + AATK, d. TK + Mikroba, e. TJ + f'llikroba) ..... ..................... ..... ..
17
19
L~
20
21
21
24
26
vii

• a.
ABSTRAK
Penggunaan pestisida di Indonesia makin intensif sejak dimulainya revolusi
hijau dalam upaya meningkatakn produksi tanaman pertanian. l\Jamun penggunaan
pestisida yang cenderung tida k terkontrol akan berdampak negatif terhadap
lingkungan hidup dan kesehatan manusia. Sebelum pengendalian hama terpadu
diterapkan, banyak petani menggunakan pestisida jenis organoklorin yang memiliki
toksisitas tinggi dan persistensi lama dalam tanah, sehingga berpotensi mencemari
lingkungan. Sebagian besar organoklorin termasu k senyawa POPs. Mitigasi residu
insektisida POPs dalam tanah melalui ameliorasi dengan menggunakan arang a if
memiliki prospek yang menjanjikan. Efisiensi pemupukan nitrogen pad a lahar
pertanian umumnya rendah dan hanya 30-40% yang dapat dimanfaatkan c 2"" :: ~ ,
sedangkan 60-70% hi lang melalui volatllisasi ammonia, nitrifikasi-deni i ~ 25', ' - : 2~= ­
permukaan, dan pencucian. Kehilangan N dalam pemupu ka n pada 12.2- ~-:= - 2 ­
melalui denitrifikasi sekitar 30-60% pada semua jenis tanah. Pel ./._ 2 ':: - 2~~; ;:. ~ . :
sebagai selimut pupuk urea yang diperkaya dengan bakteri pence 2 :23" C~ : " 3- ' 'C=
disinyalir akan meningkatkan efisiensi pupuk N dan sekaligus e
dan residu pestisida organoklorin dalam tanah. Kegiatan peneli ian a a dil a' al a an
melalui pendekatan ekosistem lahan sayuran dan metode experiment. Percobaan
dilaksanakan di laboratorium dan di lapangan dengan tujuan (1 ) menseleksi bakteri di
tanah yang berpotensi mendegradasi residu insektisida yang bersifat persistent
organic poluttants (POPs), (2) mendapatkan teknologi pelapisan pupuk urea dengan
arang aktif yang diperkaya dengan bakteri pendegradasi residu insektisida POPs yang
dapat meningkatkan efisiensi pupuk > 50% dan menurunkan residu insektisida POPs,
(3) Mendapatkan teknologi produksi pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya
bakteri pendegradasi residu insektisida POPs di lahan sayuran, (4) mendapatkan
teknologi produksi pupuk urea . berlapis arang aktif yang diperkaya mikroba
pendegradasi POPs. Percobaan di laboratorium dilaksakanan dengan menseleksi
bakteri aerob pendegradasi POPs dari tanah tercemar insektisida POPs dan dilanjutkan
percobaan in vitro. Percobaan lapang akan dilaksanakan dengan rancangan acak
kelompok dengan tiga ulangan dan tujuh perlakuan pelapisan urea dengan arang aktif
yang diperkaya dengan mikroba. percobaan pot dan percobaan lapang dilakukan
lokasi penelitian. Parameter yang diamati meliputi karakteristik tanah, residu
insektisida POPs dalam contoh tanah, tanaman, dan air, serapan N, kehilangan N, dan
parameter agronomik. Hasil sementara menunjukan bahwa kelimpahan Bacillus sp,
Citrobacter sp, dan Azospirilu!J7 sp yang tinggi berpotensi mereduksi residu insektisida
organoklorin (OK) yang bersifat persistent organic poluttants (POPs) dalam tanah.
Hasil uji laboratorium telah diperoleh isolat rnikroba konsorsia yang mampu
mendegradasi pestisida POPs > 50% yaitu sebesar 94,56-100% pada konsentrasi 5
ppm, 91,14-99,66% pada konsentrasi POPs 10 ppm, 91,06-99,55% pad a konsentrasi
20 ppm selama 20 hari. Pengaruh urea berlapiskan arang aktif bersifat dapat
mereduksi kehilangan N dalam bentuk N 2 0 dan nitrat dalam air perkolasi pada awal
pertumbuhan tanaman sawi namun belum terlihat secara konsisten. Urea berlapis
arang aktif (tongkol jagung) yang diperkaya mikroba dapat mereduksi kehilangan N
pada 7 hari setelah pemupukan awal.
Kata kunci : pelapisan pupuk urea, arang aktif,
insektisida POPs, sayuran
mikroba pendegradasi,
V111

· ~
ABSTRACT
PestiCIdes use in Indonesia annually increase since green revolution in effortfng
production of agricultural plants. Howeve0 uncontrolling pesticides use would
negatively impact to environment and human healthy. Before adopting integrated pest
management program, most of farmers used organochlorin pesticide with high toxicity
and longer persistency in soli so that potential to contaminate environment. Allmost of
organochlorin is POPs. Mitigation of organochlorin residue in soli through ameliorant
agent such as using active charcoal has good allowed prospects. Nitrogen fertilization
in agricultural lands is not generally efficient due to nitrogen losses through ammonia
volatilization nitrification-denitrification run ort; and leaching. Agricultural plants 0 ~
could absorb nitrogen from fertlizer only 30-40% and N loss due to denitrifica ;o C ' _ f. ­
achieve 30-60% for all soil types. Nitrogen from fertilizer 10Active corcoal Sc ' 2 5 _ -22
fertilizer coating and enriched with certain bacteria that degrade I 2 5 ' ; 2S ,'.
increase nitrogen fertilizer efficiency and reduce toxicity and re5ic:'.'e 0 0 ~3-_ ~- _ '­
pesticide in soil. Reseach activity will be conducted using ecosys.-el s c -;~ 2 C .:­
vegetables land and experimental method. The experiments will be carried 0 . 00 -', i,
laboratory and in field. The objectives are (1) to select certain soli bacteria .hat
potential to degrade POPs insecticide residue which is categorized as perSistent organic
poluttants (POPs} (2) to find of active charcoal as urea fertilizer coating that be
enriched with certain bacteria to degrade POPs insecticide residue that could increase
fertilizer efficiency more than 50% and could reduce POPs insecticide residue, and (3)
to find of produce technology of urea fertilizer application coated by active charcoal
and enriched with certain bacteria of degrade POPs insecticide residue in vegetables
lan~ (4) to gain technology ofproduction of urea-coated active charcoal that enriched
by degradation bacteria of POPs. Tha Laboratory experiment will be conducted by
selecting aerobic bacteria to degrade POPs from soli polluted POPs insecticides and will
be followed in vitro experiment. The field experiment will be carried out using block
randomized desin with three replicates and nine treatments ofcoating urea with active
charcoal which enriched with certain bacteria. Data collected are sOil characteristic~
POPs insectiCIde reSidue in samples of sof~ wate0 plant tissue, N uptak~ yield and
agronomic parameters. The initial result were quality activated carbon chemical
properties of sOils POPs residue and microbiOlogy population in soils of research
location. Some results of this study showed that the high population of BaCillus sp,
Citrobacter sp, and Azospinlum sp potentially reduced organochlorin insectiCIdes
residue which was characterized as persistent organic poluttants (POPs) in soils.
Laboratory test showed that isolates of consortia microorganisms could degrade POPs
pesticides up to 50%, ranged 94.56-100% in POPs concentration of 5 ppm, 91.14­
99.66% in POPs concentration of 10 ppm, 91.06-99.55% in POPs concentration of20
ppm during 20 days. Urea fertilizer coated active charcoal could reduce N losses in
N20 flux and leached nitrate in early growth of mustard green. Urea fertilizer Coated
activated carbon (com knob) with consortia microbial enrichment could reduce N
losses at 7 days after early fertilizing.
Keywords: urea coating, activated carbon microbia~
insecticide residue, vegetable
ix

· ..
I. PENDAHULUAN
1.1.Latar beJakang
Gangguan organisme pengganggu tumbuhan (OPT) merupakan kendala utama
dari budidaya hortikultara yang dihadapi petani hingga kini. Gangguan OPT
mengakibatkan kehilangan hasil panen hingga 20 - 40%. Rata-rata kerugian akibat OPT
pada tanaman hortikultura dapat mencapai Rp 1,7 triliun per tahun . Menghadapi
ancaman serangan OPT, petani dan pengusaha pertanian selalu berusaha melakukan
pengendalian OPT dengan berbagai teknik yang dianggap efektif. Sampai saat
pestisida kimia merupakan sarana pengendalian OPT yang paling banyak digunakarl -"
petani di Indonesia (95,29%) karena dianggap efektif, mudah digunakan da
ekonomi menguntungkan.
S€C2Ja
Masukan pupuk nitrogen merupakan salah satu upaya dalam meningkatkan
produksi pertanian, namun penggunaan pupuk N terutama urea di lahan pertanian
umumnya kurang efisien dan hanya 30-40% yang dimanfaatkan oleh tanaman pertanian
(De Datta, 1987), berarti sekltar 60-70% N hilang. Menurut Kompas (1997), kehilangan N
pada pemupukan hortikultura dapat mencapai 60%. Kehilangan N dalam proses
pemupukan tanaman terjadl melalui volatilisasi ammonia, nitrifikasi-denitrifikasi, aliran
permukaan, dan pencucian (De Datta et aI., 1991). Mekanisme utama kehilangan N di
lahan pertanian melalui denitrifikasi dapat mencapai 22-95% untuk semua jenis tanah
(Chew and Pushparajah, 1995), sedangkan kehilangan N melalui volatilisasi ammonia dari
pemupukan urea dapat mencapai 30-47% (Fagi dan Adiningsih, 1989).
Penggunaan pestislda adalah salah satu yang paling memberikan kontribusi
terhadap peningkatan produksi pertanian sejak tahun 1970. Dari tahun ke tahun, jumlah
pestisida yang beredar di Indonesia semakin meningkat. Pada tahun 2008 jumlah
pestisida yang beredar sebanyak 1702 formulasi, sedangkan pada tahun 2006 terdaftar
sebanyak 1336 formulasi, dimana insektisida mendudukl ranking terbanyak (517 merek),
disusul kemudian herbisida (366 merek) dan fungisida (236 merek) (PPI, 2008). Menurut
FAa (1998) penggunaan herblsida di Indonesia pada tahun 1996 sebesar 26.570 ton
meningkat 395% dibandlng tahun 1991 (6.739 ton). Di Asia, Indonesia termasuk negara
yang banyak menggunakan pestisida setelah ana dan India (Soerjani, 1990).
1

·'"
Ilustrasi demikian menggambarkan penggunaan pestisida semakin intensif dan
cenderung tidak terkontrol, akibatnya agroekologi pertanian dan kesehatan manusia
sebagai konsumen menjadi terabaikan. Pengendalian hama sebelum program
pengendalian hama terpadu (PHT) leblh banyak mengandalkan pestisida jenis
organoklorln yang memilki toksisitas tinggi dan persistensi lama dalam tanah sehlngga
berpotensi mencemari lingkungan. Kehilangan N menyebabkan pemupukan menjadi
kurang efisien dan berpotensi mencemari lingkungan, sehingga upaya penurunan tingkat
kehilangan N perlu dilakukan untuk meningkatkan efislensi pupuk nitrogen.
Hasil penelltlan 2009 menunjukkan bahwa kandungan residu pestisida yang
ditemukan pada contoh tanah baik tanah Andisol Pacet maupun tanah Ince 'sol
Karawang adalah golongan organoklorin yang bersifat persisten atau yang u.se" _
dengan istilah Persistent Organic Pollutants (POPS). Pada penelitian tersebui: ke:a; .
perlakuan urea coating arang aktif (urea dilapis arang aktif) memiliki 'Iai efisi€ Sci
agronomi tertinggi dlbanding dengan periakuan amelioran lainnya dengan nilai 21,66
untuk setiap hasH kubis sebesar 21,66 kg diperlukan pupuk urea sebanyak 1 kg. Menurut
Gowariker et al. (2009), nilai efisiensi semakin besar berarti usahatani tersebut makin
efisien. Urea coating memiliki sifat lepas lambat, sehingga ketersediaan N bagi tanaman
menjadi lebih lama. Dari penelitian ini diketahui pula bahwa pada tanah yang
ditambahkan arang aktif, populasi mikrobanya meningkat, hal ini ditengarai berperan
dalam proses degradasi residu pestisida.
1.2.Tujuan Kegiatan
1. Menseleksi mikroba dalam tanah yang berpotensi mendegradasi residu insektisida
yang bersifat persistent organic poluttants (POPS).
2. Memperoleh teknologi pelapisan pupuk urea dengan arang aktlf yang diperkaya
dengan mikroba pendegradasi insektisida POPs yang dapat meningkatkan efisiensi
pupuk > 50% dan menurunkan residu insektisida POPs
3. Mendapatkan Paket teknologi penerapan/aplikasl teknologi pupuk urea berlapis arang
aktif
4. Mendapatkan teknologi produksl pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya
mikroba pendegradasi POPS.
2

· ..
1.3.Perumusan masalah
(1) Apakah bakteri-bakteri tertentu di dalam tanah mampu mendegradasi residu
insektisida yang bersifat persistent organic poluttants (POPs)?
(2) Apakah teknologi pelapisan pupuk urea dengan arang aktif yang diperkaya dengan
mlkroba pendegradasi insektisida POPs dapat meningkatkan efisiensi pupuk > 50%
dan menurunkan residu insektlsida POPs di lahan sayuran?
(3) Bagaimana teknik aplikasi teknologi pupuk urea berlapis arang aktif dapat diperoleh?
(4) Bagaimana teknologi produksi pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya
mikroba pendegradasi insektisida POPs dapat diperoleh?
3

II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kegunaan arang aktif di lahan pertanian
Arang aktif adalah alkali lemah yang mempunyai kemampuan menyerap air dan
menahan udara. Namun arang aktif yang mengandung abu tinggi merupakan alkali kuat
(pH: 9-10) dan mempunyai luas permukaan yang besar (Ogawa, 1994). Ketika arang
aktif dicampurkan ke dalam asam atau ke dalam tanah dengan akumulasi garam, maka
tanah akan ternetralisir dan mendekati netral serta nilai kapasitas tukar kation tanah
akan berubah. Akan tetapi jika jumlah arang aktif terlalu banyak (1500 g/m 2 ), maka
tanah akan berubah menjadi alkali yang dapat merusak pertumbuhan tanaman pangc, .
Namun, di dalam tanah netral sampai alkali seperti tanah abu vulkanik dan batu ka
(limestone), arang aktif tidak mempengaruhi nilai pH (Ogawa, 1994).
Arang aktif tempurung kelapa efektif dalam meningkatkan sifat fisik tanah.
Arang aktif tersebut akan mempengaruhi pH tanah hingga mendekati netral. Pada tanah
berlempung, arang aktlf tempurung kelapa dapat membantu menurunkan kekerasan
tanah dan kemampuan pengikatan air menjadi lebih tinggi. Hal ini akan dapat
meningkatkan aktivitas mikroorganisme tanah (Ogawa, 1994). Di dalam tanah, karbon
aktif memainkan peranan sebagai shelter atau rumah untuk mikroorganisme. Pori-pori
kecil pada karbon aktif digunakan sebagai tempat tinggal bakteri, sedangkan pori besar
dan retakan (crackS) digunakan sebagai tempat berkumpul (Ogawa, 1994).
Penggunaan arang aktif di lahan sawah dapat meningkatkan jumlah bakteri dan
bakteri fiksasi nitrogen (Azotobactef) di dalam tanah terutama di sekitar akar tanaman
pangan. Hasil penelltian di Jepang menyatakan bahwa telah terjadi peningkatan
frekuensi bakteri fiksasi nitrogen pada lahan yang menggunakan arang aktif yakni, 10­
15% di Hokkaido dan Tohoku (Honshu Utara), 36-48% di Kanto hingga Chugoku
(Honshu sebelah limur-Barat) dan Shikoku, 59-66% di Kyusu (Ogawa, 1994).
1.2.Mikroorganisme pendegradasi residu insektisida
Kelompok utama mikroorganlsme tanah (actinomycetes, jamur dan bakteri)
dapat secara mudah menyesualkan diri atau mendegradasi insektisida melalui oksidasi,
dealkilasi, hidroksilasi, dehidrohalogenasi, epoksidasi, dehalogenasi reduktif, dan
dealkilasi-N (Matsumura, 1973). Beberapa mikroorganisme yang dapat mendegradasl
4

·"
insektisida antara lain Pseodomonas sp., Arthrobacter, Ravobacterium spp.,
Actinomycetes/ Bacillus sp dan Nocardia sp. (Tabel 1) (Matten et al.,1994; Kennedy dan
Gewin, 1997; Karpouzas et al./ 2000). Dehidrohalogenasi merupakan proses utama
karena sebagian besar pestisida mengandung halogen. Goring et al. (1975)
menyimpulkan bahwa proses degradasi insektislda di dalam tanah mencakup reaksl
kimia, pengkayaan mikrobial dan kometabolisme. Transformasl kimia dan mikrobiologis
secara serentak dalam tanah sulit untuk dibedakan. Jalur degradasi rumit utama sudah
mantap mencakup reaksi dehidrohalogenasl dan isomerisasi. Hasil akhir transformasi
insektisida dalam tanah adalah karbon dioksida, air, garam mineral, metabolit yang
secara alamiah berada dalam tanah, dan humat. Meskipun demikian, nasib banyak
metabolit insektisida dalam tanah adalah relatif tldak dikenal. Seperti yang disebutkan
oleh Kaufman dan Edwards (1983), walaupun kira-kira 150 bahan kimia dipakai sebagai
insektisida di seluruh dunia, tetapi hanya tiga atau empat jalur degradasi metabolit
lengkap yang diketahui.
Penguraian hayati dilakukan oleh mlkroorganisme, terutama pada tanah yang
gembur (muc!Q (Rajagopal et al., 1984), dan jlka kandungan bahan organik rendah
(Zhong et aI., 1995; Bachman dan Patterson, 1999). Pada tanah tergenang (flooded),
insektisida dimineralisasl sempuma sebagai sumber-C tunggal lewat reaksi orde pertama
oleh Pseudomonas sp. (misalnya Pseudomonas cepacia). Penguraian insektisida secara
signifikan juga ditunjukkan oleh Bacillus sp., Anthrobacter sp., Micrococcus sp., dan
Azospirillum sp. (misalnya Azospirillum lipoferum) dalam medium garam-garam mineral
dengan atau tanpa sumber N tambahan (NH4+) (Hubbell et aI., 1973). Penguralan agak
lebih cepat jika insektisida menjadi sumber tunggal C dan N. Pseudomonas stutzeri dan
Bacillus pumJ'lis dapat menguraikan lebih dari 98% karbofuran dalam 30 han (Mohapatra
dan Awasthl, 1997).
Watanabe (1973) dan Matten et al. (1994) melaporkan bahwa penguraian
insektisida di tanah disebabkan oleh peranan mikroba Pseudomonas sp.. Jalur
penguraian dimulai dengan terbentuknya senyawa 3-hidroksi (insektisida) dan insektisida
fenol dan selanjutnya diikuti oleh senyawa hidroksi(insektisida) fenol dan C02. Pendapat
senada juga disampaikan oleh Chaudhry dan Ali (1988) bahwa diantara 15 genera
bakteri yang diisolasi, temyata bakteri Pseudomonas dan Ravobacterium mempunyai
kemampuan dominan untuk mendegradasl insektsida.
5

• •
Tabel 1. Mikroba pendegradasi senyawa insektisida.
Senyawa insektisida
Mikroorganisme
organoklorin (POPS)
Arthrobactersp.
Actinomycetes
Azospirillum lipoterum
Streptomycetes spp.
Achromobactersp.
Micrococcus sp.
Badllussp
Pseudomonas cepacia
Pseudomonassp.
Nocardiasp
Flavobacterium spp.
Rhodococcus sp.
Pseudomonas
aeruginosa
Sumber: l'v1atten et al. (1994).
1.3.Senyawa POPs
Persisten organic pollutants (POPs) adalah senyawa organik yang tahan terhadap
fotolitik, degradasi biologis maupun kimia. POPs biasanya mengandung senyawa halogen
dan mempunyai sifat kelarutan yang rendah di dalam air, dan kelarutan yang tinggi di
dalam lipid. POPs terakumulasi di dalam jaringan lemak. POPs diketahui tahan lama
berada di lingkungan dan mempunyai efek jangka panjang terhadap sistem Imun,
hormon, dan reproduksi manusia. Pestisida jenis organoklorin adalah identik dengan
POPS, karena terdapat gugus halogen pada senyawanya. Jenis organoklorin tersebut
adalah aldrin hexachlorobenzene, chlordane, mire~ dieldrin, toxaphene, DDT, dioxin,
endrin, furans, heptachlor dan PCBs. UNEP (United Nations Environment Programe)
menaruh prioritas besar pada 12 jenis POPs di atas tersebut untuk diidentifikasi
keberadaannya di lingkungan. Hasil penelitian UNESCO (1991) menunjukkan bahwa
hampir di semua sampel tanah, air, dan tanaman dltemukan kandungan residu
organoklorin seperti aldrin, dieldrin, DDT, heptaklor dan lindan. Berdasarkan kategori
toksisitas dan bahaya, endrin dan dieldrin termasuk dalam kategori I (extremely
hazardouS), sedangkan aldrin, toxaphene, chlordane, DDT, heptachlor dan lindane
termasuk kategori II (highly hazardous). Pestisida OK dikenal sebagai insektisida yang
memlliki persistensi yang tinggi, terutama dalam tanah dan air tanah. Dengan persistensi
yang tinggi, pestisida ini mempunyai potensi untuk terakumulasi biologis (bioakumulasi)
6

• 10.
Tabel 1. Mikroba pendegradasi senyawa insektisida.
Senyawa insektisida
Mikroorganisme
organoklorin (POPs)
Arthrobactersp.
Actinomycetes
Azospirillum lipoterum
Streptomycetes spp.
AchromobacterSPa
Micrococcus sp.
Badllussp
Pseudomonas cepacia
Pseudomonas Spa
Nocardiasp
Flavobacterium spp.
Rhodococcus sp.
Pseudomonas
aeruginosa
Sumber: Matten et at. (1994).
1.3.Senyawa POPs
Persisten organiC pollutants (POPs) adalah senyawa organik yang tahan terhadap
fotolitik, degradasi biologis maupun kimia. POPs blasanya mengandung senyawa halogen
dan mempunyai sifat kelarutan yang rendah di dalam air, dan kelarutan yang tinggi di
dalam lipid. POPs terakumulasi di dalam jaringan lemak. POPs diketahui tahan lama
berada di lingkungan dan mempunyai efek jangka panjang terhadap sistem imun,
hormon, dan reproduksi manusia. Pestisida jenis organokJorin adalah identik dengan
POPS, karena terdapat gugus halogen pada senyawanya. Jenis organoklorin terseb
adalah aldrin, hexachlorobenzene, chlordane, mirex, dieldrin, toxaphene, DDT, dioxi I
endrin, furan~ heptachlor dan PCBs. UNEP (United Nations Environment Progra e)
menaruh prioritas besar pada 12 jenis POPs di atas terse but untuk diidentifikasl
keberadaannya di lingkungan. Hasil penelitian UNESCO (1991) menunjukkan bahwa
hampir di semua sampel tanah, air, dan tanaman ditemukan kandungan residu
organok/orin seperti aldrin, dieldrin, DDT, heptaklor dan lindan. Berdasarkan kategori
toksisitas dan bahaya, endrin dan dieldrin termasuk dalam kategori I (extremely
hazardous), sedangkan aldrin, toxaphene, chlordane, DDT, heptachlor dan lindane
termasuk kategori II (highly hazardous). Pestisida OK dikenal sebagai insektisida yang
memlliki persistensi yang tinggi, terutama dalam tanah dan air tanah. Dengan persistensi
yang tinggi, pestisida ini mempunyai potensi untuk terakumulasi biologis (bioakumulasi)
6

· ~
dalam tubuh makhluk hidup, baik manusia, hewan maupun tumbuhan. Tabel 2
menyajikan persistensi pestisida organoklorin. Umumnya pestisida OK mempunyai
kelarutan yang rendah, kecuali lindan maka di dalam tanah insektisida ini relatif tldak
bergerak. Pestisida OK mempunyai tekanan uap yang rendah, yang berarti tidak volatl!.
Aldrin mempunyai tekanan uap yang leblh tlnggi, sedangkan lindan dan heptaklor sangat
volati!.
Tabel 2. Persistensi dari beberapa insektisida organoklorin
­
­
Insektisida Waktu paruh teoritls Waktu untuk
organoklorin (bulan) degradasi 95%
(tahun)
Aldrin 3 - 8 1 - 6
Klordan 10 12 3 - 5
DDT 30 4 - 30
Dieldrin 27 5 - 25
Heptaklor 8 - 10 3-5
Lindan 12 20 3 - 10
Sumber: Kuhnt da/am Salomon dan Stigliani (1995)
7

III. TUJUAN DAN MANFAAT
3.1.Tujuan Kegiatan
1. Menseleksi bakteri dalam tanah yang berpotensi mendegradasi residu Insektisida
yang berslfat persistent organic poluttants (POPs).
2. Memperoleh teknologi pelapisan pupuk urea dengan arang aktif yang diperkaya
dengan mikroba pendegradasi insektisida POPs yang dapat meningkatkan efislensi
pupuk > 50% dan menurunkan residu insektisida POPs
3. Mendapatkan Paket teknologi penerapan/aplikasi teknologi pupuk urea berlapis arang
aktif
4. Mendapatkan teknologi produksl pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya
mikroba pendegradasi POPS
3.2. Manfaat
1. Mendapatkan isolat bakterl yang dapat mendegradasi resldu pestisida POPs
2. Mendapatkan pupuk N berlapis arang aktif yang diperkaya dengan mikroba
pendegradasi yang mampu meningkatkan efisiensi N dan menurunkan residu
insektisida POPs
3. Mendapat informasi tentang aplikasi teknologi pupuk urea berlapis arang aktif
4. Mendapatkan informasi tentang teknologi produksi urea berlapis arang aktif yang
diperkaya mikroba pendegradasi POPs
8

• lO;
IV. METODOLOGI
Kegiatan penelitian lapang akan dilaksanakan di daerah sentra sayuran Magelang -
Jawa Tengah, Laboratorium Residu Bahan Agrokimia di Laladon Bogor (Balingtan) (Penelitlan
residu insektislda), Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasll Hutan (P3HH) Bogor
(Pembuatan arang aktlf), Laboratorium mikrobiologl UGM dan LIP! Cibinong (analisis
mikrobiologi tanah) dan Laboratorium Balingtan (Penelitian karakterisasi tanah). Penelitian
berlangsung selama 10 bulan, mulal bulan Pebruari hingga Nopember 2010.
Penelitlan terdiri atas 2 kegiatan percobaan, yaitu (1) percobaan laboratorium (2)
percobaan lapang. Percobaan di laboratorium meliputi: (a) Seleksi beberapa isolat yang
berpotensi mendegradasi senyawa insektisida POPs (b) Percobaan in vitro: Interaksi arc.-g
aktif dan bakteri dalam mendegradasi POPs. (2) Percobaan di lapangan meliputi: (a)
percobaan pot untuk meneliti pengaruh penggunaan pupuk urea berlapis arang aktif yang
diperkaya mikroba terhadap konsentrasi residu insektisida POPs di tanah, air dan tanamam
sayuran serta (b) percobaan lapang untuk meneliti pengaruh pupuk urea berlapis arang aktif
yang diperkaya mikroba pendegradasi insektisida POPs terhadap efisiensi pupuk N.
4.1. Bahan Penelitian
Bahan penelitian meliputi bahan tanaman, bahan kimla dan bahan pendukung
yang diperlukan untuk memperlancar kegiatan penelitian di laboratorium dan lapang.
Tanaman sayuran yang digunakan adalah sawl dan limbah pertanian yang digunakan
untuk arang aktif adalah tempurung kelapa yang berasal dari tanaman kelapa (Cocos
nucifera), dan tongkol jagung. Tempurung kelapa dikumpulkan dari pasar Dramaga
Bogor, Bahan kimla yang diperlukan terutama untuk kegiatan analisis resldu Insektisida
organoklorin POPs laboratorium, yaitu: aseton grade for analysis, asetonitril grade for
analysis, n-heksan grade for analysis,dikloromethan grade for analysis, natrium sulfat
anhidrat, kalium hidroksida, boraks, florisil, cellite 545, gas N2, standar insektisida
POPs.
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pH meter, kromatografi
gas Varian 450 GC yang dilengkapl dengan detector ECD-electron capture detector dan
Kolom VF 5 pesticides digunakan untuk mendeteksi residu insektisida organoklorin yang
bersifat Persistence Organic Pollutants (POPS). A1at soxhlet digunakan untuk
9

• •
mengekstrak tanaman, beras, dan tanah. Sedangkan untuk mengektrak air digunakan
corong pemisah. Penguap vakum berputar (evaporatol'-Suchi R-114) digunakan untuk
memurnlkan contoh dari larutan pengekstrak, sedangkan untuk memurnikan contoh darl
pengganggu komponen analisis digunakan kolom kromatografi. Alat-alat gelas sepertl
gelas ukur, gelas piala, labu ukur, corong-corong pisah, labu bundar dan pipet. Tungku
aktivasi arang aktif digunakan untuk mengaktifi

• •
b. SeJeksi isolat
Seleksi isolat berdasarkan kapasitas degradasi POPs yang ditentukan berdasarkan
resldu POPS di dalam kultur cair atau senyawa hasH degradasi POPs pada hari ke
0,3,6,9,12. Metode ini menggunakan media TSB yang mengandung POPs.
c. Percobaan in vitro: Interaksi arang aktif dan bakteri dalam mendegradasi
insektisida POPs.
Arang aktif dan bakteri (sel bebas) dlcampur dengan tanah mineral yang
dikontaminasi POPs, dan diinkubasi di laboratorium selama 14 hari. Faktor penelitian
ini adalah 1) kepadatan bakteri ( tanpa, 10 6 , 10 8 , 10 10 cfu/g tanah) dan 2) dosis ara 9
aktif (tanpa, setara dengan 0,5; 1, 1,5 ton/ha arang aktif). 3 ulangan. Pad a ha . ke 7
dan 14 diukur penurunan konsentrasi POPs dan populasi bakteri pendegradasi POPS,
Pengamatan dapat saja lebih rapat jika dana memungkinkan. Dari percobaan ini akan
didapatkan kepadatan bakteri terbaik untuk penurunan POPs optimal.
d. Procluksi granular arang aktif berisi bakteri.
Teknik pengkayaan arang aktif dengan bakteri pendegradasi adalah dilakukan setelah
perlakuan peiapisan urea dengan arang aktif dengan cara menyemprotkan suspensi
bakteri ke permukaan arang aktif.
4.2.3. Tahap Penelitian Lapangan
Tahap penelitian lapangan meliputi 2 percobaan yaitu pot dan lapang. Percobaan pot
disusun menggunakan Rancangan Acak Lengkap, 7 perlakuan dengan 3 ulangan
sedangkan percobaan lapang disusun menggunakan Rancangan Acak Kelompok
dengan 7 perlakuan dan diulang 3 kali.
Aplikasi bakteri pada urea yang berlapis arang aktif untuk meningkatkan
efisiensi N dan menurunkan konsentrasi insektisida OK POPs.
Percobaan in! menggunakan pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya
bakteri pendegradasi sebagai materi utama. Pelapisan urea dengan arang aktif
dilakukan dengan komposisi berdasarkan hasil penelitian pada tahun 2009. Mikroba
11

· ..
pendegradasi terdiri dari dua jenis yaltu mikroba terseleksi pada pereobaan
laboratorium (Azotobacter sp, Pseudomonas sp. dan Bacillus sp). Tanaman yang
digunakan dalam pereobaan ini adalah tanaman Sawi.
Parameter yang diamati antara lain: kandungan NH4 tanah awal dan akhir,
nitrat (N0 3 ' ) dalam air, nitrat dalam tanah, serapan N total dan biomass tanaman,
fluk N 2 0 dengan menggunakan metode closed chamber (Granli and Bockman, 1994).
Karakter agronomi yang diamati adalah tinggi tanaman per petak. Parameter yang
diamati untuk mengetahui kemampuan urea berlapis untuk menurunkan residu
insektisida organok]orin POPs antara lain: konsentrasi residu insektisida pada contoh
tanah, air, dan tanaman. Pengamatan konsentrasi residu OK POPs dilakukan pada
saat sebelum tanam, setelah tanam dan menjelang panen. Jenis residu OK POPS yang
diamati adalah aldrin, chlordane, dieldrin, toxaphene, DDT, endrin,
UPOPs: mirex.
heptachlor dan
Teknologi pupuk berlapis arang aktif yang digunakan adalah aplikasi dari
formula komblnasi 80 : 20 antara urea dengan arang aktif dan perekat yang
digunakan adalah perekat tapioka.
Tahap Analisis Contoh
Meliputi kegiatan analisis karakterisasi tanah, analisis kehilangan N dan
serapan N oleh tanaman, serta analisis residu insektisida POPs pada eontoh tanah,
tanaman dan air. Analisis residu insektisida POPs menggunakan metode Ohsawa et
aI., (1985). Konsentrasi residu insektisida POPS dalam eontoh dihitung berdasarkan
rumus dari Ohsawa et al(1985) sebagai berikut.
[organoklorin POPs] = A B x 0 x£. .ppm
C E G
Keterangan:
A = konsentrasi standar (IlQjml larutan),
B = tinggi puneak sampel hasil derivatisasi (em),
c= tinggi puncak standar (em),
0= volume larutan standar yang disuntikkan (Ill),
E= volume larutan sampel yang disuntikkan (Ill),
F= volume ekstrak heksana-eter (ml),
G = volume supematan (mL),
FIG = faktor pengenceran selama derivatisasi.
12

4.3. Tahap Pengolahan Data
Model Iinier dari rancangan acak kelompok secara umum yang dfgunakan untuk
anallsis data dijabarkan sebagal berikut :
Yijk : Nilai pengamatan pada perlakuan T taraf ke-i, kelompok ke-j
IJ : komponen aditlf dan rataan (nilai tengah umum)
Ti : komponen perlakuan ke-i
~ : pengaruh aditif kelompok ke-j
Eij : pengaruh acak atau galat yang menyebar normal (0, if)
Data hasH kegiatan diolah dengan menggunakan anal isis sidik raga da
dilanjutkan dengan uji DMRT untuk mengetahui pengaruh antar perlakuan. Analisis
dilakukan dengan menggunakan program SAS (Statistical Analysis System) versl 8.0.
Pola hubungan antar karakter dianallsis dengan korelasi. llngkat ketelitian dan
kesalahan secara statistlk yang digunakan dalam penelitian ini adalah pada P :S 0,05
(Wade et al., 1998)
4.4. Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan luaran paket teknologl
penerapan/aplikasi teknologi pupuk urea berlapis arang aktif dan teknologi produksl
pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya mikroba pendegradasi POPs. Luaran
dalam bentuk petunjuk teknis tentang teknologi produksi dan aplikasi pupuk urea
berlapis arang aktif yang diperkaya mikroba pendegradasi POPs.
4.5. Rancangan riset
Penelitian lapang dirancang menggunakan pendekatan ekologis lahan sayuran
dengan metode percobaan di laboratorium dan di lapangan. Percobaan lapangan disusun
menggunakan rancangan acak kelompok, diulang 3 kali dan 7 perlakuan sebagai berikut:
1. Kontrol (Urea tanpa lapis arang aktif) (Uo)
2. Urea beriapls AA tempurung kelapa (U 1 )
3. Urea berlapis AA tongkol jagung (U 2 )
4. Urea berlapls AA tempurung kelapa diperkaya mikroba konsorsla (U 3 )
13

· ,.,
5. Urea berlapls M tongkol jagung mikroba konsorsia (U 4 )
6. Urea berlapis M tempurung kelapa + mikroba konsorsia (Us)
7. Urea berlapis M tongkol jagung + mikroba konsorsia (U 6 )
Penggunaan raneangan aeak kelompok mempertlmbangkan faktor ekologls lahan
sayuran seperti derajat homoginitas tanah atau kemiringan tanah, sehingga akan
mempengaruhi ketelitian rancangan pengukuran parameter di lapangan. Dengan
ulangan tiga kali, maka terdapat 21 unit pereobaan dengan tata letak sebagai berikut:
Blok I Blok II Blok III
Uz
U 1
U 4
U 6
U 1
Uz
Us
U 3
U Q
Us
U 3
Uo
U 6 U 4
U J
Uz
Us
Uo
U 6
U 4
U 1
Sawi sebagai tanaman indikator ditanam dengan jarak tanam 40 em x 40 em
pada plot yang berukuran 2m x 4m. Pereobaan ini rnenggunakan pupuk urea berlapis
arang aktif yang diperkaya mikroba pendegradasi sebagai materi utama. Pelapisan urea
dengan arang aktif dilakukan dengan proporsi berdasarkan hasH penelitian pada tahun
2009. Mikroba pendegradasi terdiri dari dua jenis yaitu bakteri terseleksi pada pereobaan
la boratorium.
Hasil penelitian direneanakan menjadi dua makalah inti, antara lain (1) tentang
degradasi POPs dipublikasikan di Joumal ofPesticide.Science, dan (2) tentang pelapisan
urea dengan arang aktif akan dipublikasikan di Joumal of Wood carbonization Research
atau di journal nasional terakreditasi.
14

."
4.3. Hasil yang diharapkan
• Informasi tentang isolat bakteri tertentu yang berpotensi mendegradasi residu
insektisida organoklorin (OK) yang berslfat persistent organic po/uttants (POPs) dalam
tanah
• Teknologi pelapisan pupuk urea dengan arang aktlf yang diperkaya dengan bakteri
pendegradasi residu insektisida organoklorin yang bersifat POPs.
• Paket teknologi penerapan/aplikasi teknologi pupuk urea berlapis arang aktif
• Teknologi produksl pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya mikroba
pendegradasi insektisida POPs.
lS

· ~
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Hasil Penelitian
Kegiatan penelitian sampai pertengahan bulan Nopember 2010 secara fisik telah
mencapai 85%. Keglatan tersebut mellputi survei mencari informasi lokasi penelitian lapang,
penyiapan arang aktif tempurung kelapa dan tongkol jagung, pengujian mutu arang aktif,
dan analisis karakteristik tanah, residu insektisida pada tanah dan air di sentra sayuran Jawa
Tengah Magelang dan Bandungan, uji isolasi isolat, seleksl isolat terhadap pestisida POPs,
Analisis residu pestisida POPs hasil degradasi mikroba, percobaan lapang (pengambllan
contoh tanah, air, dan N 2 0).
Karakteristik tanah
Hasll survei pada beberapa daerah produsen sayuran sperti terlihat pada Tabel 3.
Tanah di Kajoran Magelang berjenis Adisol yang berasosiasi dengan Inceptisol dengan
karakteristik yaitu bertekstur berliat (geluh) dengan komposisi pasir- debu- liat masingmasing
37%, 32%, dan 31% (Hardjowigeno, 1987), pH agak masam, P tersedia rendah,
KTK tinggi, C organik sedang dan berada di atas ketinggian 1000 m dari permukaan laut.
Tanah mempunyai kriteria fisik remah, ringan, warna coklat gelap dan berdasarkan hasil sidik
cepat dengan larutan NaF menunjukkan pH 10 yang berarti tanah tersebut mengandung
bahan piroklastik berupa alofan. Keberadaan aiofan tersebut merupakan bahan induk dari
tanah yang berjenis Andisol.
Tabel 3. Sifat kimia tanah di beberapa lokasi pengambilan contoh awal
Lokasi Tekstur pH P tersedia KTK C organik
~asir debu Hat (~~ml {cmoILkg} (%}
Kajoran­ 37 32 31 5,43 8,03 30,30 2,12
Magelang
candi­ 26 45 29 5,85 22,61 37,56 0,82
Bandungan
Sumowono­ 23 28 49 6,33 20,84 44,80 1,91
Semarang
Ngablak­ 57 25 18 5,95 77,10 33,36 0,74
Magelang
16

• a.
Gambar 1. Uji sidik cepat dengan pH
NaF di lapang
Gambar 2. Pertanaman sayuran di daerah
Kajoran Kab. Magelang
Residu insektisda
Berdasarkan hasil wawancara dengan petani dan petugas instansi pertanian terkait
Magelang merupakan daerah sentra sayuran dan petani sayuran intensif menggunakan
pestisida termasuk Desa Sukomakmur Kec. Kajoran Kab. Magelang. Menurut hasil penelitian
Ichwan et al. (2007), darah petani sayuran Kec. Kajoran telah terpapar residu insektlslda
organokJorin yang termasuk golongan POPS seperti pada Tabel 4.
Tabel 4. Resldu POPs pada darah petani di sentra sayuran Magelang, tahun 2007
Jenis POPs Konsentrasi (ppm) Nilai ADI (ppm)
(Acceptable Daily Intake)
Lindan 0,0263-0,7732 0,008
Aldrin 0,0273-0,0922 0,0001
HeptakJor 0,0087-0,0412 0,0001
Endosulfan 0,0083-0,0498 0,006
Sumber : Ardiwinata et al.(2007l· Tlngkat keracunan berat : 38,5 %, keracunan sedang 61,4
% dan keracunan ringan 0,1%. Uji darah pada 47 petani di Desa Sukamakmur, Kajoran
Magelang.
Hasil pengambilan contoh tanah ditemukan residu POPs organokJorin antara lain
endosulfan dengan kisaran 0,0011 - O,OO4D ppm, lindan 0,0033 ppm, heptakJor 0,0019­
0,0033 ppm, dieldrin 0,0097-0,0121 ppm, DDT 0,0034 ppm, endrin 0,0019-0,0032 ppm
17

· ..
seperti terlihat pada Tabel 5. Pestisida yang terdeteksl termasuk golongan POPs kecuali
endosulfan belum digolongkan sebagai POPs namun pestisida tersebut termasuk persisten dl
tanah sehingga dapat kategorikan sebagai POPS.
Tabel 5. Resldu POPS pada contoh tanah survei pendahuluan
Lokasl
Konsentrasl Resldu POPS (ppm) pada tanah
endosulfan lindan heptaklor dieldrin DDT Endrin
Bandungan 1 0,0036
Bandungan 2 0,0011
Magelang 1 0,0011
Magelang 2 0,0040
Magelang 3 0,0026 0,0033 0,0033 0,0034 0,0032
Magelang 4 0,0019 0,0097 0,0020
Magelang 5 0,0028 0.0121 0,0019
ADI") 0,006 0,008 0,0001 0,002
Ket.: Hasil uji residu POPS pada sumber air tidak ditemukan.
Uji mutu arang aktif
Hasil uji mutu arang aktif pertama menunjukkan daya serap lod pada bahan
tempurung kelapa dan tongkol jagung mendekati syarat kualitas yang ditetapkan oleh SNI
06-3730-1995 yaitu 750 mg/g seperti terlihat pada Tabel 6. Hal ini karena pemanasan belum
optimal sehingga akan diakukan pengujian mutu arang aktif lagi dengan alat aktivasi skala
laboratorium yang menggunakan retorik listrik agar suhu lebih optimal dan daya serap ion
memenuhi standar.
18

...
Uji Oaya Serap lod Arang Aktif
I'J DJ Ycl sc rJp lod (mg!gr) Sebclum Akti v,lSi
• DaYJ sc rJp lo ci (mg/gr) S('l clJil Aktiv Js i
672.24 646,86
750
TK TJ SN I 06-3 730-1995
Gambar 3. Daya serap lod arang aktif tempurung kelapa (TK) dan tongkol jagung (TJ)
Kelimpahan mikroba tanah.
Pengambilan contoh tanah untuk mengetahui kelimpahan mikroba tanah di lahan
sayuran dilakukan pada beberapa titik. Kelimpahan mikroba tanah di lahan sayuran Ds.
Sukomakmur Kec. Kajoran didominasi Otrobacter, sp., Bacillus, sp., dan Azospirrilum, sp.
seperti terlihat pada Tabel 7. Menurut Matten et al. (1994); Kennedy dan Gewin (1997);
Karpouzas et al. (2000), beberapa mikroorganisme yang dapat mendegradasi insektisida
antara lain Pseodomonas sp., Arthrobacter, Ravobacterium spp., Actinomycetes, Bacillus sp
dan Nocardia sp.
Tabel 7 Populasi mlkroba tanah di lahan sayuran Ds Sukomakmur, Kec. Kajoran, Kab.
Magelang, 2010 (Hasil analisis sementara).
Jenis mikroba tanah
Bacillus, sp.
Citrobacter, sp.
Azotobacter, sp.
Azospirrillum, sp.
Sphaerott'llus natans
Pseudomonas, sp
BPF
3,8 X 10 9
9,6 X 10 9
7,0 X 10 5
3,7 X 10 9
4,2 X 10 4
2.5 X 10 5
4,75 X 10 5 19

·'"
Pengujian Kemampuan Mikroba di Laboratorium
Hasil Isolasi dari lahan sayuran di Magelang di temukan komunltas mlkroba
pendengradasi pestisida POPs (aldrin, dieldrin, endrln, DDT, endosulfan, toxaphere, mirex, B­
HCH, lindan) dltemukan pada tanah, dengan populasl sekitar 2 x 10 6 per gram tanah.
Pestlsida mulai digunakan pada 96 jam setelah waktu kultivasi. Pada awal kultivasi komunitas
mikrobia cenderung menggunakan sumber karbon dan nutrisi yang berasaI dart tanah, akan
tetapi setelah 96 jam, mikrobia mulai mampu menggunakan pestisida hal ini menunjukkan
mikroba dapat menggunakan residu POPs sebagai sumber karbon, seperti terlihat pada
Gambar 4, Gambar 5, dan Gambar 6
Pertumbuhan komunitas mikroba pada medium mineral
0,7
0,6
0,5 ~/~:::::::
~ :: J~ - ­
-'-5
~ 0,2
o
0,1
° o 1 2 3 4 5 6 7 8
-+-0 Ppl11
ppm
10 ppm
Hari
Gambar 4. Pertumbuhan mikrobia pada media mineral.
Pada gambar 4. terlihat bahwa penggunaan pestisida sebagai sumber karbon dimulai
pada 96 jam setelah inkubasi dan pada saat awal pestisida maslh bersifat toksik bagi
mikroba.
20

...
0,7
0,6
Pertumbuhan komunitas mikroba pada medium
soil ekstrak
EO,s
c5 0,4
o
\0
0,3 +-----/ -.-0 ppm
o 0,2 .. ----'.---
__Sppm
0,1
° o 2 4 6 8
Hari
10ppm
Gambar 5. Pertumbuhan mikroba pada medium soil ekstrak.
Pada gambar 5 memperlihatkan bahwa pada awalnya mikroba cenderung
menggunakan soil ekstrak, kemudian setelah 4 hari pestisida mulai digunakan. Pada awal
kultivasi pestisida toksik terhadap mikroba.
~ 20 ppm
I 0.6
0,5
0.4
•
y c -0,012 xl, 0,10'J3x' 0,2621
0 ,3 .- ~ . 20 ppm
Rl ·· 0,9447
0,2 - Poly, (20 ppm)
0,1
o
°
1 2 3 4 5 6
Waktu
Inkubasi (hari)
Gambar 6. Kinetika pertumbuhan mikroba pada media mineral dengan konsentrasi pestisida
POPs 20 ppm
Pada gam bar 6 memperlihatkan bahwa mikroba dapat memanfaatkan pestislda POPs
pada konsentrasi 20 ppm sebagai sumber karbon namun hanya batas waktu tertentu terlihat
21

• •
kurva yang mulal cenderung melandai peningkatan pertumbuhan kinetika mikrobanya yang
ditunjukkan oleh nilai Optical Density (00) dengan persamaan y = -O,012x2 + O,109x +
0,262 dan nilai R 2 =O,944.
Pada konsentrasi yang lebih tinggl dar! 5 ppm pestlsida POPs menghambat aktivitas
enzim hidrolisis (protease, lipase, dan esterase) seperti ditunjukkan oleh Nilai FDA yang
lebih besar dibandingkan dengan tanpa soil ekstrak. Hal ini menunjukkan bahwa soil ekstrak
berpengaruh terhadap pertumbuhan biomassa (Tabel 8). Dengan demikian mikroba yang
tumbuh pada POPs konsentrasi 5 ppm paling optimum.
Tabel 8. Aktivitas enzim hidrolisis (protease, lipase, dan esterase) dari mikro ·a :3
pendegradasi pestisida
Komunitas FDA (00)
Medium mineral + soil ekstrak
oppm (soil ekstrak) + mineral 0.328
5 ppm (soil ekstrak) + mineral 0.213
10 ppm (soil ekstrak) + mineral 0.206
Medium hanya dengan mineral dan pesticida
oppm tanpa soil ekstrak 0.177
5 ppm tanpa soil ekstrak 0.190
10 ppm tanpa soil ekstrak 0.168
20 ppm tanpa soil ekstrak 0.126
Identifikasi kenampakan fisiologls mlkroba pendegradasi ditunjukkan pada
Gambar 7.
Tabel 9 dan
22

• a.
Tabel 9. Hasil identifikasi pengamatan bakteri pendegradasi pestisida POPS dengan media
NA pada Soil Extract dan Non Soil Extract
r
Jumlah
5011 Extrak Bentuk Warna (±) Tepian Koloni Elevasi
Putih
1. Tak beraturan kekuningan 17 berserabut Datar
seperti kapas
Putih
Bundar/bulat kekuningan 47 Rata Datar
Putih
Bundar/bulat kekuningan 82 bergelombang Datar
Putih
2. Takberaturan kekunlngan 27 berserabut Datar
(sperti serabut)
Putih
Bundar/bulat kekuningan 62 Rata Datar
Putlh
Bundar/bulat kekuningan 75 bergelombang Datar
Non Soil
Extrak
Putih
1. Tak beraturan kekuningan 20 bersera but Datar
Putih
Bundar/bulat kekuningan 71 Rata Datar
Putih
Bundar/bulat kekuningan 53 bergelombang Datar
Putih
2. Tak beraturan kekuninqan 34 berserabut Datar
(sperti serabut)
Putih
Bundar/bulat kekuningan 35 Rata Datar
Putih
Bundar/bulat kekuningan 35 bergelombang Datar
23

• •
No. Media NA Media NA
(5 ppm pestisida, mineral (5 ppm pestislda + minerai
solution + soil ekstra
I-------__+_
Bakteri
Fungi
Gambar 7. Kenampakan mikroba pendegradasi POPs pada 2 medium Soil Extrak & Non Soil
Extrak
Degradasi Pestisida POPs o/eh Mikroba Konsorsia
Pada konsentrasi 5 ppm, mikroba konsorsia dapat mendegradasi pestisida POPs 94,56
- 100%, dimana DDT dlikuti heptaklor a-SHe dan heptaklor terdegradasi tertinggi. Pada
konsentrasi 10 ppm dan 20 ppm, lindan terdegradasi paling rendah dibandingkan pestisida
POPs lainnya, yaitu 91,14% dari konsentrasi 10 ppm dan 91,06% dari konsentrasi 20 ppm
(Tabel 10). Ini berarti mikroba pendegradasi POPS nyata berperan aktif dalam mendegradasi
pestisida POPs.
24

·..
Tabel 10. Degradasi pestisida POPS oleh mikroba konsorsia
Jenis POPs
Konsentrasi residu (ppm)
5 ppm % 10 ppm % 20 ppm %
a-BHC 0,015 99,70 0,050 99,50 0,090 99,55
y-BHC (UN DAN) 0,289 97,22 0,886 91,14 1,788 91,06
ALDRII'J 0,136 97,28 0,305 96,95 0,784 96,08
HEPTAKLOR 0,024 99,52 0,048 99,52 0,171 99,14
DIELDRIN 0,272 94,56 0,334 99,66 0,846 95,77
DDT 100 0,033 99,67 0,292 98,54
ENDRIN 0,118 97,64 0,365 96,35 0,463 97,68
ENDOSULFAN 0,061 98,78 0,092 99,08 0,150 99,25
Tekno/ogi Produksi Urea Serlapis Arang Aktif fAA) yang diperkaya mikroba
pendegradasi pestisida pOPs.
Proses pembuatan urea berlapis arang aktif (tempurung kelapa dan tongkol jagung)
yang diperkaya mikroba konsorsia dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Mempersiapkan urea coating (arang aktif tempurung kelapa dan tongkol jagung)
dengan dibantu bahan perekat tertentu (perbandingan urea-AA=80:20).
2. Melakukan pengkayaan urea coating dengan mikroba konsorsia : Menimbang urea
berlapis arang aktif tempurung kelapa dan urea berlapis arang aktif tongkol jagung
dengan berat tertentu (500 gram) kemudian menylapkan kultur mikroba konsorsia
pendegradasi pestisida POPs dengan (perbandingan 10:1) volume tertentu. Urea
berlapis arang aktif ditempatkan dalam alat granulator dengan kecepatan putar 50
rpm secara bertahap sambil diputar disemprotkan mikroba konsorsia pendegradasi
pestisida POPs (pendegradasi POPs 10 ppm).
3. Melakukan pengeringan secara alami (kering angin). Kemampuan mikroba terhadap
suhu pengeringan sekitar maksimal 37-40° C . Daya hidup 2-4 bulan dengan carrier.
4. Produk berupa urea berlapis arang aktif yang diperkaya mikroba. dengan spesifikasi
urea berlapis arang aktif tongkol jagung/tempurung kelapa yang telah diperkaya
dengan mikroba konsorsia pendegradasi residu POPS.
25

·..
5. Produk urea berlapis arang aktif tongkol jagung mempunyai manfaat dapat
menurunkan residu pestisida POPs> 50%, dan diharapkan meningkatkan efisiensi N.
(a) (b) (c) Ie}
(d)
Gambar 8. Produk urea berlapls arang aktif yang diperkaya mikroba pendegradasi pestisida
POPs (a. TJ + Mikroba, b.TK + Mikroba, c. Urea + AATK, d. TK + Mikroba, e. TJ
+ Mikroba)
Teknologi Aplikasi Urea berlapis
mikroba
Arang Aktif fAA) yang diperkaya dengan
Teknologi apiikasi urea berlapis arang aktif yang diperkaya dengan mlkroba pada
tanaman sayuran (sawi) dilakukan dengan cara memberikan pupuk sesuai dosis (103 kg
N/ha) pada setlap tanaman dengan cara membenamkan dengan bantuan tugal yang
diberikan 2 kali pemupukan selama pertumbuhan sayuran. Aplikasi tidak berbeda dengan
teknik aplikasi urea berlapis arang aktif namun perlu kondisi dan waktu penyimpanan
tertentu karena keterbatasan nutrisi mikroba. Pupuk urea berlapis arang aktif yang diperkaya
mlkroba konsorsia dapat dlkemas dalam plastik, suhu 37-40° C.
26

·..
Percobaan Lapang
Lahan sayuran di Ds Sukomakmur Kec. Kajoran Magelang sebagai lokasi percobaan
sementara terdeteksi pestisida POPs (endosulfan = 0,004 ppm), lindan (0,0033 ppm),
heptakior (0,0019-0,0033 ppm), DDT (0,0034 ppm), endrin (0,0019-0,0032 ppm), dieldrin
(0,0097-0,0121 ppm) sudah mendekati AD! (Aceptable Dally Intake).
Pupuk N hilang dalam bentuk gas dinitrogen oksida sebagai hasil antara proses
nitrifikasi dan denitrifikasi dan nitrat yang tercud melalui aliran perkolasi. Kandungan nitrat
dalam contoh air dan fluk N 2 0 saat 7 hari setelah aplikasi pupuk terlihat pada Tabel 11.
Perlakuan urea berlapiskan arang aktif tidak nyata mempengaruhi f1uk N 2 0 (p = 0,4545) dan
kandungan N0 3 - dalam air (p = 2498). fluk N 2 0 relatif tinggi pada perlakuan U1 dan U3 dan
fluk leblh rendah ditemukan pada perlakuan UO, U5, dan U6. Arang aktif dari tongkol jagung
relatlf menghasilkan nitrat dalam air perkolasi rendah, demikian juga fluk gas dinitrogen
okslda yang dilepaskan ke atmosfer.
Pelapisan urea dengan arang aktif dapat meningkatkan fluk N 2 0 pada awal
pertumbuhan tanaman sawi , yaitu 7 hari setelah tanam. Dibandingkan perlakuan UO,
perlakuan U1 dan U3 menghasilkan fluk N 2 0 lebih tinggi masing-masing sebesar 3,68 dan
3,84 ug N 2 0/m 2 /menlt. Arang aktif memungkinkan sebagai tempat tinggal berbagai
mikroba,tidak terkecuali mikroba pengoksidasi ammonia dari pupuk urea, sehingga pada
kondisi yang menguntungkan seperti kondisi aerob maka proses nitrifikasi dapat berlangsung
dan dihasilkan gas N 2 0 sebagai produk samping selain produk akhirnya N0 3 -. Karena sifatnya
yang mobil dan bermuatan negatif, nitrat yang belum diserap tanaman sawi muda akan
tercud ke lapisan tanah bawah terbawa air perkolasi.
27

·...
Tabel 11. Fluk dinitrogen oksida dan kandungan nitrat dalam air pada pertanaman
sawl 7 hari setelah aplikasi, musim penghujan 2010
UO=Urea pril
U1=Urea berlapls AA-TK
U2=rea berlapis AA-TJ
Perlakuan Fluk N 2 0 Kadar N0 3 - (mg/L)
U3=Urea berlapls AA-TI( diperkaya mikroba
U4=Urea berlapls AA-TJ diperkaya mikroba
U5=Urea berlapis AA-TK + mikroba
U6=Urea berlapis AA-TJ + mikroba
( ug/m2/menit)
1,24 a 15,1 a
4,92 a 17,2 a
2,41 a 14,9 a
5,08 a 15,9 a
2,72 a 13,6 a
1,70 a 17,2 a
1,26 a 14,3 a
Angka dalam lajur diikuti huruf sama berart tidak berbeda nyata menurut uji DMRT taraf 5%
Berdasarkan kehilangan N dari resultante fluk N20 dan kandungan N0 3 -contoh air,
maka kehilangan N dalam bentuk N 2 0 dan nitrat tertinggi pada perlakuan U1 dan U5 yaltu
masing-masing 3,90 dan 3,89 kg N/ha saat 7 han setelah aplikasi pupuk atau 14,1% dan
13,9% lebih tinggi daripada perlakuan UO (kontrol). Perlakuan U2, U4, U6 dapat menekan
kehllangan N masing-masing sebesar 1,2; 9,8; 5,3% dibandingkan perlakuan kontrol (UO)
seperti terlihat pada Tabel 12.
Pemberian pupuk urea berlapiskan arang aktif nyata mempengaruhi tinggi tanaman
dan lebar kanopi tanaman sawi saat 7 hari setelah aplikasi pupuk, tetapi tidak ntyata
mempengaruhi jumlah daunnya (Tabel 13). Perlakuan U2 dan U3 memberlkan pertumbuhan
tanaman terbaik saat 7 hari setelah aplikasi pupuk yang ditunjukkan dengan tinggi tanaman
dan lebar kanopi.
28

Tabel 12. Kehilangan N dalam bentuk N_N20+N_N03- pada pertanaman sawi saat 7 hari
setelah aplikasi pupuk
N hilang
Perbedaan N yang hilang dari
Perlakuan (kg slstem tanah-tanaman
UO = Urea pril 3,41
N/ha) kg N/ha %
Ul = Urea berlapis AA-TK 3,90 0,48 14,1
U2 = Urea berlapis AA-TJ 3,37 -0,04 -1,2
U3 = Urea berlapis AA-TK diperkaya mikroba 3,60 0,19 5,6
U4 = Urea berlapis AA-TJ diperkaya mikroba 3,08 -0,34 -9,8
US = Urea berlapis AA-TK + mikroba 3,89 0,48 13,9
U6 = Urea berlapis AA-TJ + mikroba 3,23 -0,18 -5,3
Tabel 13. Kondisi pertumbuhan tanaman sawi saat 7 hari setelah aplikasi pupuk, MH 2010
Perlakuan Jumlah daun Tinggi tanaman (em) Lebar kanopi (em)
UO 3,4 a 4,8 b 6,4 ab
Ul 3,1 a 4,3 e 5,3 b
U2 3,1 a 5,6 a 6,4 ab
U3 3,6 a 5,2 ab 6,9 a
U4 3,2 a 4,2 c 6,0 ab
US 3,2 a 4,2 e 5,9 ab
U6 3,0 a 4,7 b 5,4 b
Angka dalam lajur diikuti huruf sama berart tidak berbeda nyata menurut uji DMRT taraf 5%
Keterangan : UO = Kontrol (Urea tanpa lapis arang aktif), Ul = Urea berlapis AA tempurung
kelapa U2 = Urea berlapis AA tongkol jagung, U3 = Urea berlapis AA tempurung kelapa
diperkaya mikroba konsorsia, , U4 = Urea berlapis AA tongkol jagung diperkaya mikroba
konsorsia US = Urea berlapis AA tempurung kelapa + mikroba U6 = Urea berlapis AA tongkol
jagung + mikroba konsorsia
29

·"
Percobaan Rumah Kasa
Kandungan nitrat dalam air perkolasi dan pertumbuhan tanaman sawi tidak nyata
dipengaruhi perlakuan pupuk urea berlapiskan arang aktif saat 7 hari setelah aplikasi pupuk.
Perlakuan U3 eenderung mengperkolasi nitrat lebih rendah dan eenderung memberikan
pertumbuhan tanaman lebih balk dibandingkan perlakuan lalnnya (Tabel 14). Nltrat yang
hilang melalui air perkolasi menjadi berkurang, sehingga N dapat dimanfaatkan untuk
pertumbuhan vegetatif tanaman sawi.
Tabel 14. Kandungan nitrat dalam air perkolasi dan pertumbuhan tanaman sawi saat 7
hari setelah aplikasi pupuk
Perlakuan
Kadar N0 3 ­ dalam air
(mg/L)
Jumlah daun
llnggi tanaman (em)
UO 34,5 a 5,0 a 7,8 a
U1 42,8 a 5,0 a 8, a
U2 33,0 a 3,7 a 7,9 a
U3 22,2 a 5,3 a 8,5 a
U4 31,9 a 5,0 a 7,1 a
US 37,2 a 4,3 a 7,3 a
U6 26,0 a 5,7 a 8,3 a
Angka dalam lajur diikuti huruf sama berart tidak berbeda nyata menurut uji DMRT taraf 5%
Keterangan : UO = Kontrol (Urea tanpa lapis arang aktif), U1 = Urea berlapis AA
tempurung kelapa U2 = Urea berlapis AA tongkol jagung, U3 = Urea berlapis AA
tempurung kelapa diperkaya mikroba konsorsia, , U4 = Urea berlapis AA tongkol
jagung diperkaya mikroba konsorsia US = Urea berlapis AA tempurung kelapa +
mikroba U6 = Urea berlapis AA tongkol jagung + mikroba konsorsia
5.2. Pembahasan Sementara
Tanah di lahan sayuran Desa Sukomakmur Kec. Kajoran Kab. Magelang mempunyai
karakteristik fisika dan kimia tanah remah, ringan, pH agak masam P tersedia rendah, C
organik sedang, KTK tinggi dan kandungan alofan tinggi berada di ketinggian > 1000 m dan
permukan laut sehlngga dapat diduga jenis tanah Andisol. Keberadaan mineral alofan yang
30

·..
tinggl pada tanah andisol menyebabkan KTK tinggi sehlngga resldu pestisida akan terjerap
dalam tanah demikian pula fosfor. Menurut Wada dan Gunjigake (1979), tanah andisol
mempunyai kemampuan menjerap fosfat (P) tinggi akibatnya P yang tersedia relatif rendah
sehingga tanaman menjadi kekurangan P. Hal ini karena tanah andisol mengandung minerai
alofan tinggi. Arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95%
karbon, sehingga mempunyai daya serap iod tinggi. Kemampuannya sebagai senyawa
karbon amorph, dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimla tertentu atau sifat
adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan
sehlngga diharapkan dapat meningkatkan kemampuan tanah dalam mendukung kehidupan
tanaman di atasnya. Aplikasi arang aktif diharapkan akan meningkatkan pH tanah yang
cenderung agak masam sehingga mendekatl netral.
Terdeteksinya residu pestisida POPs di lahan pertanian menunjukkan keberadaan
pestisida tersebut sangat persisten di tanah sehlngga dapat terbawa tanaman diatasnya pada
saat panen dan akhirnya akan membahayakan kesehatan manusia. Keberadaan pestisida
endosulfan (organoklorin) terdeteksi juga pada contoh darah petani hasil penelitian
sebelumnya. Oleh karena itu keberadaan POPs di tanah tersebut perlu diminimalisasi.
Kapasitas dan daya serap arang aktif yang besar melalui struktur pori dan keberadaan gugus
kimia di permukaan arang aktif (C=O, ion C 2 - dan ion C 2 H-) mampu berperan dalam
menurunkan pencemaran residu pestislda. Selain itu penggunaan arang aktif dapat
meningkatkan aktivitas mikroorganisme tanah sehlngga dapat meningkatkan degradasi
cemaran POPs dalam tanah (Ardiwinata, 2004). Hasil analisis kelimpahan mikroba dalam
tanah di lahan sayuran Desa Sukomakmur Kec. Kajoran Kab. Magelang Otrobacter, sp.,
Badllus, sp., Azospirrilum, sp. Azotobacter, sp. dan Sphaerotillus natans., Pseudomonas, SP,
dan BPF. Berdasarkan kelimpahan mikroba isolasi sementara diketahui bahwa Badllus, sp.
dan Azospirrilum, sp, Pseudomonas, sp termasuk mlkroba pendegradasi insektisida dengan
populasl 10 9 sehingga dapat dilakukan isolasl untuk pengujian kemampuan mikroba dalam
mendegradasi POPS (Matten et aI., 1994). Menurut Mohapatra dan Awasthi (1997), Bacillus
pumilisdapat menguraikan lebih dari 98% karbofuran dalam 30 hari.
Penggunaan arang aktif sebagai pelapis urea diharapkan dapat digunakan sebagai
rumah tinggal yang baik bagi mikroba yang ada dalam tanah tersebut sehingga akan
membantu mendegradasi senyawa POPs daiam tanah dengan cara menggunakan karbon
31

·..
senyawa POPs sebagai sumber energinya. Menurut Ardiwlnata (2004) penggunaan arang
aktif di lahan sawah dapat meningkatkan jumlah bakteri dan bakteri fiksasl nitrogen
(Azotobacter; dl dalam tanah terutama di sekltar akar tanaman pangan. Hasil penelitian di
Jepang menyatakan bahwa telah terjadi peningkatan frekuensi bakterl fiksasi nitrogen pada
lahan yang menggunakan arang aktif yakni, 10-15% di Hokkaido dan Tohoku (Honshu
Utara), 36-48% di Kanto hingga Chugoku (Honshu sebelah Ttmur-Barat) dan Shikoku, 59­
66% di Kyusu (Ogawa, 1994). Daya serap arang aktif yang dlhasilkan dalam penelitian ini
masih belum maksimal, sehingga perlu ditingkatkan lagi. Namun demikian berdasarkan
penelitlan terdahulu daya serap lod 500 mg/kg sudah dapat menyerap insektisida secara
optimal (Ardiwinata, 2004). Beberapa hasil kajian tentang peningkatan daya serap telah
dilakukan antara lain oleh Yuliati dan Susanto (2009) yang menggunakan larutan basa NaOH
0,5 N dan Alfathoni (2002) yang menggunakan steam 1 atm.
Bahan baku arang aktif yang digunakan sebagai pelapis pupuk urea diduga
mempengaruhi efektivitas dan efisiensi pupuk urea berlapiskan arang aktlf. Penggunaan
tongkol jagung sebagai arang aktif pelapis pupuk urea pada awal pertumbuhan tanaman
sawi menunjukkan efektivitas tinggi dalam mengurangl kehilangan N sebagai gas dinltrogen
oksida yang diemisikan ke atmosfer dan kehllangan nitrat dalam air perkolasi. Ini berarti
arang aktlf dari tongkol jagung dapat berfungsi sebagai penghambat nitrifikasi darl pupuk
urea yang diberikan pada awal pertumbuhan tanaman, sehingga nltrat yang dihasilkan dari
proses nitrifikasi dapat dihambat atau tertunda dan selanjutnya hara nitrogen dapat
dimanfaatkan tanaman secara efisien
32

·..
VI. KESIMPULAN DAN SARAN SEMENTARA
6.1. Kesimpulan
1. lsolat mikroba konsorsia yang mampu mendegradasi pestisida POPs telah diperoleh.
a. Lahan sayuran di Ds Sukomakmur Kec. Kajoran Magelang sebagal lokasi percobaan
sementara terdeteksi pestisida POPs (endosulfan= 0,004), lindan (0,0033), heptaklor
(0,0019-0,0033), DDT (0,0034), endrin (0,0019-0,0032), dieldrin (0,0097-0,0121)
yang telah mendekati AD! (Aceptable Daily Intake) dan melebihi AD!.
b. Kualitas arang aktif (daya serap lod) sebagai bahan pelapis urea tempurung kelapa
(672.24 mg/g) dan tongkol jagung (646.86 mg/g) mendekati kriteria SN I06-3730~
1995 (750 mg/g).
c. Kelimpahan mikroba di lahan sayuran Kajoran Magelang adalah Citrobacter, sp.,
Badllus, sp., dan Azospirrilum, sp., Azotobactet; sp., dan Sphaerotillus natans,
Psudomonas, SP, dan BPF.
d. Hasll isolas! dari lahan sayuran di Magelang di temukan komunitas mikroba
pendengradasi pestisida POPS (aldrin, dieldrin, endrin, DDT, endosulfan, toxaphere,
mirex, B-HCH, lindan) ditemukan pada tanah, dengan populasi sekitar 2 x 10 6 per
gram tanah.
e. Hasil pengujian laboratorium telah diperoleh isolat mlkroba konsorsia yang mampu
mendegradasi resldu insektisida POPs >50% setelah 20 hari yaitu sebesar 94,56­
100% pada konsentrasi 5 ppm, 91,1+99,66% pada konsentrasi POPs 10 ppm, 91,06~
99,55% pada konsentrasi 20%.
2. Mikroba konsorsia telah dapat ditambahkan pada pupuk urea berlapis arang aktif
(tempurung kelapa dan tongkol jagung) dengan komposisi setiap 500 gram urea berlapis
arang aktif diberikan 50 ml mlkroba konsorsla dengan populasi 10 9 du/g dengan
menggunakan rotary dan alat semprot.
3. Teknologi aplikasi urea berlapis arang aktif yang diperkaya dengan mlkroba pada tanaman
sayuran (sawi) dilakukan dengan cara memberikan pupuk sesuai dosis (103 kg N/ha)
pada setlap tanaman dengan bantuan tugal. Apllkasi tidak berbeda dengan teknik aplikasi
urea berlapis arang aktif namun perlu kondisi dan waktu penyimpanan tertentu karena
keterbatasan nutrisi mikroba.
33

·..
4. Pupuk urea berlapis arang aktif (tempurung kelapa dan tongkol jagung) yang diperkaya
dengan mikroba konsorsia dapat diproduksi. Biaya untuk urea berlapls arang aktif Rp
SOOO/kg dan biaya produksl mikroba konsorsia skala pabrik sekitar Rp 40.000/liter.
6.2. Saran
1. Kemampuan mlkroba konsorsia dalam mendegradasi residu pestlsida POPs cukup
tinggl. Namun demikian ke depan perlu penelitian yang membandingkan mikroba
tunggal konsorsia dengan mikroba spesifik terhadap senyawa POPs.
2. Perlu diteliti lebih lanjut terkait dengan aspek ekonomis penyediaan mlkroba
konsorsia serta kemampuan daya simpan dan kemampuan hidup mikroba.
34

• II.
VII. DAFTAR PUSTAKA
Alfathonl, G. 2002. Rahasia untuk mendapatkan mutu produk karbon aktif dengan serapan
iodin di atas 1000 mg/g. Central Library Institute Tecnology Bandung. JBPmBPP.
lOp
Ardiwinata, A. N. 2004. Pengaruh Penambahan Karbon Aktif Tempurung Kelapa dan
Sekam Padi di Tanah Terhadap Residu Karbofuran (2,3-dihidro-dimetil-7-benzofuranil­
N-metil karbamat) di dalam Tanah, Alr, dan Tanaman Padi. Disertasi Doktoral
Universitas Indonesia. Jakarta.
Bachman, l &. H.H. Patterson. 1999. Photodecomposition of the carbamate Pesticide
carbofuran: Kinetics and the Influence of Dissolved Organic Matter. Environ. Sci.
Technol. 33 : 874-881.
Chaudhry, G.R., and A.N. Ali. 1988. Bacterial Metabolish of carbofuran. Applied and
Environmental Microbiology 54(6) : 1414-1419.
Chew, P.S. and E. Pushparajah. 1995. Nitrogen management and fertilization of tropical
plantation tree crops. Page 225-293 in Nitrogen fertilization in the environment. P.E.
Bacon Eds. Marcel Dekker, Inc., New York-Basel-Hongkong.
De Datta, S.K. 1987. Nitrogen transformation processes in relation to improved cultural
practices for lowland rice. Plant and Soil 100 : 47-69.
De Datta, S.K., R.J. Buresh, R.l. Samson, M.N. Obecemea, and l.G. Real. 1991.
Direct measurement of ammonia and denitrification fluxes from urea applied to rice.
Soil Sci. Soc. Am. J. 55 : 543-548.
Fagi, A.M., dan l. Sri Adiningsih. 1989. Penlngkatan efisiensi pupuk nitrogen pada padi
sawah irigasl dan tadah hujan. Prosiding Lokakarya Nasional Efisiensi Penggunaan
Pupuk, Opayung, 21 November 1988. hal. 19-35.
FAO. 1998. Regional Meeting on Herbicides Resistancwe. Teagu, Korea 29 June - 3 July
1998. Plant Production and Protection Division Food and Agrlc. Org. of United Nation,
Roma.
GOring, C.A., D.A. Laskowski, l.W. Hamaker and R.W. Meilde. 1975. Principles of
pesticide degradation in soil. In R. Haque dan V.H. Freed (Eds.), Environmental
Dynamics of Pesticides, Plenum Press, New York. p 135.
Granli, T., and O.C. Bockman. 1994. Nitrous oxide from agriculture. Norwegian Journal of
Agricultural Sciences Supplement No. 12.
Hardjowigeno, S. 1987. Ilmu Tanah. Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta. Hal. 34-53
35

·...
Hubbell, D.H., D.F. Rothwell, W.B. Wheeler, W.B. Tappan, and F.M. Rhoads. 1973.
Microbiological Effect and Persistence of Some Pesticide Combination in Soil. J.
Environ. Quality 2(1): 96-99.
Ichwan et al. 2007. Dampak Penggunaan Pestisida di Lahan Sayuran. Laporan Akhir
Tahun 2007. Balai Penelitlan lingkungan Pertanian.
Karpouzas, D.G., l.A.W. Morgan, and A. Walker. 2000. Isolation and Characterization
of 23 Carbofuran Degrading Bacteria from Soils from Distant Geographical Areas. 6p.
(http://www.blackwell-synergy.com/links/doi/10.1046/j.1472·765x.2000.OO823.x/fuilL
Kaufman, D.O. and D.F. Edwards. 1983. Pesticide/Microbe Interaction Effects on
Persistence of Pesticides in Soli In: Miyamoto, J. and P.e. Kearney (Ed.) Pesticide
Chemistry: Human Welfare and the Environment. Pergamon Press. 4: 1n-182.
Kennedy, A.C. and V.L. Gewin. 1997. Soil Microbial Diversity: Present and Future
Considerations. Soil Science 162(9): 607-617.
Matten, A., S. Chapalamadugu, B. Kaskar, A.R. Bhatti, and G.R. Chaudhry. 1994.
Microbial metabolism of carbamate and organophosphate pesticides. In G.R. Chaudry
(Ed.), Biological Degradation and Bioremediation of Toxic Chemicals. First Eds.
Chapman & Hall. p198-233
Matsumura, F. 1973. Degradation of pesticides residues In the environment. In e.A.
Edward (Ed.), Environmental Pollution by Pesticides, Plenum Press, London. p 494.
Mohapatra, S. & M. D. Awasthi. 1997. Enhancement of carbofuran degradation by soil
enrichment cultures, bacterial cultures and by synergistic interaction among bacterial
Cultures. Pestic. Sci. 49 : 146-148.
Ogawa, M. 1994. Symbiosis of people and nature in the tropics: Tropical agriculture using
charcoal. Farming Japan. 28(5) : 21-30.
Ohsawa, K., S. Hartati, S. Nugrahati, H. Sastrohamidjoyo, K. Untung, N. Arya. K.
Sumiartha dan S. Kuwatsuka. 1985. Residue analysis of organochlorin and
organophosphorus pesticides in soli, water and vegetables from central Java and Bali,
ecol./impact of IPM in Indoensia. p. 59-70.
PPI Deptan. 2008.
Jakarta.
Pestisida untuk Pertanian dan Kehutanan. Departemen Pertanian.
Rajagopal, B.S., G.P. Brahmaprakash, B.R. Reddy, U.D. Singh & N. Sethunathan.
1984. Effect and persistence of selected carbamate pesticides in soil. In : Gunther
F.A. & J.D. Gunther (Eds.), Residu Reviews: Reviews of Environmental Contamination
and Toxicology, Volume 93. Springer-Verlag, New York.
SNI. 1995.: Arang Aktif Teknis. Dewan Standardisasi Nasional, Jakarta. SNI06-3730-1995­
36

...
Wada, K., & N.. Gunjigake.1979. Aktive Aluminum, and iron, and phosphate adsorption In
ando soils. Soil science. 128(6): 331-336.
Wade, H.F., A.C. York, A.E. Morey, l.M. Padmore and K.M. Rudo. 1998. The impact of
pesticide use on groundwater in North Carolina. J. Environ. Qual. 27: 1018-1026.
Watanabe, I. 1973. Decomposition of pesticides by soil microorganism-Special emphasis
on the flooded soil condition, JARQ. 7: 15-18.
Yuliati, F. dan H. Susanto. 2009. Kajian produksi arang aktlf dari sekam padi untJk
pengolahan air limbah industri. Seminar Nasional Teknik Klmia Indonesia-SNTKI.
Bandung, 19-20 Oktober 2009. 6p
Zhong, H., F.L. Hastings, F.P. Hain and l.F. Monahan. 1995. Carbaryl degradation on
tree bark as influenced by temperature and humidity. J. Econ. Entomol. 88(3): 558­
563.
37

·..
VIII. LAMPIRAN
Lampiran
LAPORAN KEUANGAN
Judul Penelitian
Pengembangan Teknologi Pelapisan Urea dengan Arang Aktlf yang
Diperkaya Mikroba Pendegradasi POPs yang Mampu Meningkatkan
Efisiensi Pemupukan > 50% dan Menurunkan Residu Insektisida di
Bawah Ambang Aman pada Pertanaman Sayuran.
Pagu Dana Rp 168. 381.818
Realisasi Anggaran Rp 50.514.125 (29,99%)
No
Uraian
Pagu Dana
( Rp )
Dana Termln 1
( Rp)
Realisasi
SPJ ( Rp )
Sisa Anggaran
( Rp )
1.
Belanja Gaji
Upah
67.350.000
12.515.000
12.515.000
54.835.000
2.
Belanja Bahan
34.219.000
18.905.000
19.895.000
14.324.000
3.
Belanja
Perjalanan
49.964.000
19.094.545
18.104.125
31.859.875
4.
Lain - Lain
Pengeluaran
16.848.818
-
-
16.848.818
Jumlah 168.381.818 50.514.545 50.514.125 117.867.693
Sisa UHYHD : Terdiri atas:
- KAS Rp
- Bank Rp
- UMK Rp
38