naskah PIMNAS (Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional) goes to Makassar

ini nih salah satu kelompok delegasi dari Universitas Jendral Soedirman untuk mengikuti ajang PIMNAS 2011 dikota makassar..ada Anita Rachman, Intan Pratiwi, Swastika, Tia Apriani dan saya Fidia Permaisari dengan bimbingan Dra. Ardhini Rin Maharning, M.Sc. Ph.D.
kita mengikuti lomba mengenai lingkungan. berikut naskah yg telah kami buat semoga bermanfaat:

A.    JUDUL

Optimalisasi Peran Tanah Dalam Meningkatkan Eksistensi Lingkungan Hidup Yang Lestari

B.     LATAR BELAKANG MASALAH

Tanah merupakan aspek penting dalam kehidupan organisme dan saling terkait satu dengan lainnya. Tanah dimanfaatkan tanaman sebagai media untuk pertumbuhan dan bereproduksi. Demikian halnya dengan manusia yang bergantung pada tumbuhan untuk mendapatkan bahan makanan sebagai sumber nutrisi. Tanah harus senantiasa mendapat perhatian dan perlakuan agar dapat berfungsi secara berkelanjutan. Tanah merupakan suatu bagian dari ekosistem terestrial yang di dalamnya dihuni oleh banyak organism membentuk biodiversitas tanah. Biodiversitas tanah sangat berperan dalam mempertahankan sekaligus meningkatkan fungsi tanah untuk menopang kehidupan di dalam dan di atasnya (Hagvar, 1998 dalam Sugiyarto, 2009).

Tanah di daerah dataran tinggi umumnya adalah tanah andisol, inceptisol atau entisol. Tanah-tanah tersebut umumnya berada dalam wilayah pengaruh aktivitas gunung berapi, baik yang masih aktif maupun tidak. Tanah-tanah di daerah dataran tinggi, khususnya andisol mempunyai sifat tiksotrofik (tanah licin dan berair), mengindikasikan tesktur tanahnya mengandung fraksi debu lebih banyak dibandingkan dengan tanah mineral lainnya dan tergolong tinggi. Tanah dengan kandungan debu tinggi mempunyai kepekaan terhadap erosi lebih tinggi atau rentan terhadap erosi (Morgan, 1979 dalam Kurnia et al., 2008). Tanah-tanah tersebut umumnya mempunyai sifat-sifat fisik tanah yang baik, yaitu struktur tanah remah atau gembur, dengan drainase baik dan porositas tinggi. Tanah andisol terbentuk dari bahan volkan dengan bahan organik tinggi dan kandungan fosfor tinggi serta kapasitas tukar kation (KTK) tinggi (Kurnia et al., 2008).     Budidaya pertanian di dataran tinggi dihadapkan pada faktor pembatas biofisik seperti lereng yang relatif curam, kepekaan tanah terhadap longsor dan erosi dan curah hujan yang relatif tinggi. Kesalahan dalam pengelolaan dan pemanfaatan sumberdaya lahan di daerah dataran tinggi dapat menimbulkan kerusakan atau cekaman biofisik berupa degradasi kesuburan tanah dan ketersediaan air (Fagus, 2007).

Praktek-praktek dalam pengelolaan lahan pertanian di wilayah tersebut masih dilakukan dengan menambahkan asupan dari luar berupa unsur hara tambahan seperti pupuk sintetis maupun pupuk organik. Pupuk yang diberikan pada umumnya mengandung unsur hara makro dan langsung berpengaruh terhadap kuantitas panen. Penggunaan pupuk sintetis pada awalnya menguntungkan dengan terpenuhinya kebutuhan hara secara singkat sehingga terjadi peningkatan produksi secara signifikan. Namun, penggunaan pupuk sintetis yang berlangsung terus menerus dalam jangka panjang, dapat menyebabkan ketimpangan hara dalam tanah sehingga berpengaruh terhadap diversitas dan populasi organisme tanah yang memiliki peran penting dalam siklus nutrisi (Indrakusuma, 2000) dan merubah sifat fisik tanah (Millya, 2007).

Sebagian besar lahan sawah intensifikasi di Jawa, Sumatera Barat, Kalimantan Selatan, Sulawesi Selatan  dan Pulau Lombok tidak merespon pemupukan P dan K (Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat, 2009). Tidak responnya pemupukan tersebut disebabkan pola pemupukan yang statis dan tidak berimbang dan juga bahan tambahan pupuk seperti  unsur N, P, dan K yang terakumulasi pada lapisan jerap (Hidayat, 2011).  Pupuk sintetis yang digunakan untuk pertanian menyebabkan terjadinya resistensi hama, penumpukan residu yang dapat membahayakan petani/pengguna dan konsumen, polusi lingkungan dan perubahan status hama (Samsudin, 2008 dalam Mulyani, 2010).

Sebagian besar pestisida mengandung logam berat (Ni, Pb, Cd dan Zn) dan dapat terakumulasi di dalam tanah sehingga mampu menyebabkan kelumpuhan pada lingkungan hidup di sekitarnya. Beberapa cara yang selama ini digunakan dalam pemulihan kualitas tanah adalah bioremediasi, dig and dump (pembalikan struktur tanah), pembersihan tanah, fitoremediasi, pemberian pupuk organik, dan pemberian kapur.

Perbaikan kualitas tanah agar ekosistem tanah tetap lestari dapat dilakukan dengan fitoremediasi yaitu teknik pemulihan lahan tercemar dengan menggunakan tumbuhan untuk menyerap, mendegradasi, mentransformasi dan mengimobilisasi bahan pencemar, baik logam berat maupun senyawa organik. Metode fitoremediasi ini mudah diaplikasikan, efisien, murah dan ramah lingkungan (McCutcheon dan Schnoor, 2003). Teknik fitoremediasi juga merupakan metode biokonsentrasi bahan berbahaya (polutan) dalam tanah dan air serta merupakan teknologi pemulihan kualitas lingkungan tercemar yang ramah lingkungan dan murah (Beegle, 1989).

Tanaman yang dapat digunakan sebagai agen fitoremediasi (hiperakumulator) diantaranya adalah Amorpha fruticosa, Azolla pinnata, Bacopa monnieri, Hydrilla verticilata,  Polygonum hydropiper L., Rumex acetosa L. (Wang et al., 2003), Lolium perenne (O’Connor et al., 2003) dan tumbuhan dari famili Solanaceae seperti Leunca (Solanum nigrum) yang dapat menyerap kadmium (Cd) (Sun et al., 2008). Keberhasilan fitoremediasi dengan menggunakan tanaman hiperakumulator sangat cocok digunakan dalam menurunkan kadar pencemar sampai memenuhi kriteria yang disyaratkan. Tumbuhan lain yang dapat digunakan dalam fitoremidiasi adalah tumbuhan dari family euphorbiaceae yaitu jarak pagar (Jatropha curcas Linn.). Tumbuhan ini juga dapat menyerap logam berat Pb dan Cd sehingga dapat berfungsi untuk mengoptimalkan tanah agar eksistensi lingkungan hidup menjadi semakin lestari (Surahmaida, 2008).

C.    PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, maka permasalahan yang perlu dikaji adalah

1.      Bagaimanakah cara mengoptimalkan peran tanah dalam meningkatkan eksistensi lingkungan hidup yang lestari?

2.      Bagaimanakah mekanisme kerja Jatropha curcas sebagai media fitoremediasi?

D.    TUJUAN

Tujuan dari karya tulis ini adalah

1.        Menguraikan mekanisme dalam mengoptimalkan peran tanah dalam meningkatkan eksistensi lingkungan hidup yang lestari

2.        Menjelaskan mekanisme Jatropha curcas sebagai media fitoremediasi

E.     LUARAN YANG DIHARAPKAN

Luaran yang diharapkan dari penulisan karya tulis ini adalah mengetahui mekanisme memperbaiki ekosistem tanah tercemar dalam praktek pertanian sehingga mampu mengembalikan kondisi ideal tanah untuk meningkatkan produksi pertanian.

F.     KEGUNAAN

Kegunaan dari karya tulis ini adalah memberikan sumbangan pemikiran ilmiah dan solusi dalam menjaga peran tanah agar lingkungan tanah tetap optimal dan lestari.

G.    TINJAUAN PUSTAKA

Tanah

Tanah merupakan komponen yang penting bagi kehidupan organisme. Tanah berperan sebagai media tumbuh tanaman, penyerapan air, dan habitat organisme tanah. Tanah adalah sumber kehidupan yang bersifat dinamis dan merupakan fungsi vital dari ekosistem darat yang menggambarkan keseimbangan yang unik antara faktor fisik, kimia dan biologi. Tanah mengandung berbagai komponen utama yaitu air, udara, bahan-bahan mineral, bahan organik, dan jasad-jasad hidup (Abawi dan Widner, 2000).

Tanah di dataran tinggi tergolong tanah yang ringan (BV < 0,7 g/cm3), memiliki struktur yang sesuai untuk tanaman buah dan sayuran serta kandungan bahan organik C/N yang tinggi (Widya, 2010). Karakteristik tanah yang paling umum diukur adalah sifat fisik dan kimia. Karakteristik fisik tanah meliputi kemiringan lereng, kedalaman tanah, drainase, keadaan batuan atau krikil, porositas tinggi, tekstur dan berat jenis dan permeabilitas (Djaenudin et al, 2003 dalam Rusna, 2008). Karekteristik kimia meliputi pH tanah, kapasitas tukar kation (KTK), kejenuhan basa (KB), dan unsur-unsur hara essensial (Pratiwi dan Garsetiasih, 2007).

Tanah di dataran tinggi mempunyai posisi yang strategis dengan topofisiografi yang sangat beragam sehingga berpotensi untuk pengembangan budidaya pertanian. Tanah pertanian di dataran tinggi rentan terhadap erosi dan longsor karena tingkat kemiringan dan curah hujan yang tinggi serta kondisi tanah yang kurang stabil. Pengelolaan tanah yang tepat akan mempertahankan kelestarian sumber daya alam tanah secara simultan (Menteri Pertanian, 2007).

Tanah yang sehat dicirikan dengan memiliki kandungan air dan nutrisi yang optimal untuk pertumbuhan tanaman, tidak adanya organisme pengganggu baik parasit maupun tumbuhan pengganggu seperti gulma. Tanah yang sehat dipengaruhi oleh beberapa aspek tanah termasuk aspek biologi, kimia dan fisik serta pengelolaan tumbuhan. Karakteristik tanah sehat, yaitu nutrisi untuk pertumbuhan tanaman cukup tersedia, tanah tidak terlalu padat dan memiliki keremahan yang cukup baik, mempunyai drainase yang baik, populasi organisme parasit dan tumbuhan pengganggu (gulma) di dalam tanah rendah, populasi organisme dan mikroorganisme yang menguntungkan seperti seperti cacing tanah, bakteri, fungi dan nematoda tinggi, serta tidak ada pengaruh pestisida atau bahan-bahan kimia sintetik (Magdoff, 2001).

Tanah pertanian dengan pengolahan intensif mengalami pengurangan atau kehilangan hara tersedia di dalam tanah. Hasil panen berupa batang, daun, umbi, biji, akar yang diangkut keluar dari lahan membawa serta unsur hara yang terkandung di dalamnya. Oleh karena itu, tanpa pengembalian unsur hara yang memadai berupa masukan pupuk atau perbaikan tanah, produktivitas tanah akan cepat merosot sehingga mengakibatkan pertumbuhan tanaman untuk periode berikutnya lebih buruk. Pelapukan mineral tanah biasanya cukup memasok hara untuk mengimbangi kehilangan karena pelindian, tetapi tidak terhadap pengangkutan panen (Yuwono et al., 2010). Berbagai praktek budidaya pertanian yang dilakukan selama ini memberikan pengaruh yang buruk terhadap kesuburan dan kelestarisn ekosistem tanah. Penggunaan pestisida, herbisida dan pupuk sintetis dapat menyebabkan kerusakan tanah, memperlambat pertumbuhan tanaman dan mempengaruhi biota-biota tanah (Lisnawita, 2003).

Cemaran-Cemaran Tanah Akibat Praktek Pertanian

Pestisida

Pestisida merupakan bahan agrokimia yang sering digunakan untuk meningkatkan produksi pertanian. Jenis pestisida yang umum digunakan petani di Indonesia antara lain adalah decis, antracol dan curacol. Umumnya bahan agrokimia dibuat untuk mematikan kelompok organisme atau proses tertentu saja, tetapi bahan ini juga dapat menimbulkan efek racun yang merugikan. Pemberian pestisida terhadap pertumbuhan tanaman dapat mengurangi jumlah mikroba tanah (Agustiyani dan Sarjiya, 2005).

Faktor utama pencemaran tanah pertanian disebabkan oleh penggunaan bahan-bahan kimia pertanian. Pencemaran oleh pestisida tidak saja pada lingkungan pertanian tapi juga dapat membahayakan kehidupan manusia dan hewan dimana residu pestisida terakumulasi pada produk-produk pertanian dan pada perairan (Sofia, 2001). Tidak semua pestisida dapat secara efektif membunuh sasaran, dan kurang lebih hanya 20 persen pestisida mengenai sasaran sedangkan 80 persen lainnya jatuh ke tanah (Sa’id, 1994). Pestisida yang disemprotkan pada tanaman dapat diserap tanah serta dapat bercampur dengan air yang mengalir melalui tanah terbawa hujan atau banjir. Jumlah pestisida yang terlepas dari tanah tergantung pada sifat-sifat kimia dan sifat-sifat fisika serta morfologi tanah. Air yang mengandung pestisida tersebut kemudian mencapai air tanah (Butler, 1969 dalam Bandini et al. 2002).

Pupuk sintetis atau pupuk anorganik

Pupuk anorganik atau pupuk sintetis merupakan pupuk buatan yang diproduksi oleh pabrik-pabrik yang mengandung unsur hara tertentu dengan kadar yang tinggi. Umumnya pupuk anorganik dapat menyediakan unsur hara yang cukup dan lebih mudah menentukan jumlah pupuk yang diperlukan dengan kebutuhan tanaman. Namun, jumlah pemakaian yang berlebihan akan merusak lingkungan. Pupuk ini pada umumnya mengandung unsur mikro yang rendah dan hanya unsur tertentu saja yang mempunyai konsentrasi tinggi (Hakim et al., 1986).

Efek penggunaan pupuk anorganik dalam jumlah berlebihan terhadap lingkungan adalah terjadinya kerentanan tanah terhadap erosi, penurunan permeabilitas tanah, serta penurunan populasi mikroba tanah (Simanungkalit, 2008). Umumnya pupuk yang diberikan petani berupa unsur hara makro, karena langsung berpengaruh terhadap kuantitas panen. Pemakaian yang berlangsung secara terus-menerus dalam jangka waktu yang lama akan mengakibatkan ketidakseimbangan hara dalam tanah (Yuwono et al., 2010).

Penggunaan tanah yang terus menerus disertai dengan aplikasi pupuk yang tidak tepat akan merusak struktur dan komposisi tanah. Akibatnya, tanah yang semula subur akan menurun kualitasnya, dengan implikasi penggunaan pupuk dengan dosis semula tidak lagi efektif untuk meningkatkan produksi. Selain penggunaan lahan yang terus menerus, adanya perubahan iklim, pencemaran, penggunaan bahan kimia yang berlebihan juga mampu merubah variabel yang mempengaruhi kesuburan tanah seperti pH tanah, kandungan unsur hara makro maupun mikro, KTK (Kapasitas Tukar Kation), dan kelembaban (Pratiwi dan Garsetiasih, 2007).

Fitoremediasi

Fitoremediasi merupakan penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan polutan dari lingkungan atau menurunkan dampak yang ditimbulkan (Pulford dan Watson, 2003). Teknik fitoremediasi dapat diterapkan pada penanggulangan limbah berbahaya seperti logam berat, senyawa organik, pestisida karena teknik ini merupakan salah satu teknologi yang potensial untuk diaplikasikan, aman untuk digunakan dan dampak negatifnya relatif kecil (Ardiyanti, 2009).

Fitoremidiasi dibagi menjadi 5 kelompok yaitu fitoekstraksi, fitodegradasi, rizofiltrasi, fitostabilisasi, dan fito volatilisasi. Fitoekstraksi merupakan penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan logam dari tanah dan dikumpulkan pada bagian tertentu dari tumbuhan itu (Kumar et al., 1995). Fitodegradasi adalah penggunaan tumbuhan yang berasosiasi dengan mikroba untuk mendegradasi polutan organik. Rizofiltrasi merupakan penggunaan akar tumbuhan untuk mengabsorbsi logam dari limbah (Dushenkov et al., 1995). Fitostabilisasi merupakan penggunaan tanaman untuk menurunkan mobilitas dan bioavailabilitas polutan di lingkungan dengan imobilisasi atau pencegahan migrasi polutan (Vangronsveld et al., 1995). Fitovolatilisasi merupakan penguapan polutan ke atmosfer menggunakan tanaman (Banuelos et al., 1997).

Tumbuhan yang digunakan merupakan tumbuhan yang bersifat hipertoleran atau hiperakumulator yang memiliki potensi mengakumulasi polutan dengan kadar yang tinggi (Rahmansyah et al., 2009). Proses penyerapan zat-zat yang terdapat dalam area yang tercemar dilakukan oleh ujung–ujung akar dengan jaringan meristem karena adanya gaya tarik menarik oleh molekul-molekul air yang ada pada tumbuhan. Zat-zat yang telah diserap oleh akar akan masuk ke batang melalui pembuluh pengangkut (xilem), yang kemudian akan diteruskan ke akar (Hardyanti dan Rahayu, 2007).

 Menurut Subroto (1996), fitoremediasi sebagai salah satu solusi untuk dekontaminasi limbah dan masalah-masalah pencemaran lingkungan baik secara ex-situ maupun in-situ. Fitoremediasi secara  ex-situ dapat dilakukan dengan menggunakan kolam buatan atau reaktor, sedangkan penerapan secara in-situ merupakan perlakuan langsung di lapangan yaitu pada tanah atau daerah yang terkontaminasi limbah maupun logam berat. Fitoremediasi juga dapat digunkan  sebagai metode biokonsentrasi polutan dalam tanah dan air serta sebagai teknologi pemulihan kualitas lingkungan tercemar yang ramah lingkungan dan murah (Chussetijowati et al., 2010). Teknik fitoremediasi sering dikembangkan untuk media pemulihan kualitas lingkungan yang tercemar logam berat seperti Pb, Zn, Au serta pada lingkungan yang tercemar bahan radioaktif seperti Cs (Thayalakumaran, 2003).

 Beberapa metode remediasi logam berat yang ada saat ini antara lain adalah metode isolasi, imobilisasi, penurunan toksisitas/mobilitas, pemisahan fisika dan metode ekstraksi. Teknik fitoremediasi adalah satu metode penurunan toksisitas/mobilitas logam berat yang aplikatif, mudah digunakan, relatif murah dan ramah lingkungan (Sodiq et al.., 2004). Keuntungan fitoremediasi adalah kemampuannya untuk menghasilkan buangan sekunder yang lebih rendah sifat toksiknya, lebih bersahabat dengan lingkungan serta lebih ekonomis (Miller, 1996). Namun, keterbatasan sistem fitoremediasi yang utama berhubungan dengan batasan konsentrasi kontaminan yang dapat ditolerir oleh tanaman, masalah kebocoran kontaminan yang sangat larut dalam air dan lamanya waktu yang diperlukan pada fitoremediasi tanah yang tercemar (Sodiq et al., 2004). 

Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.)

Jarak pagar merupakan tumbuhan tropis yang berasal dari Amerika, tetapi sekarang telah menyebar secara luas di berbagai negara tropis dan subtropics seperti Afrika dan Asia. Distribusi jarak pagar tergolong cepat karena mudah untuk ditanam, tahan terhadap kemarau, benih mudah didapat, pertumbuhannya cepat, dan memiliki tingkat toleransi yang tinggi terhadap iklim (Francis et al., 2005).

Jarak pagar (J. curcas Linn.) termasuk ke dalam family Euphorbiaceae. Tumbuhan ini merupakan tumbuhan perennial yang dapat tumbuh hingga 5 m, memiliki batang lurus, ranting padat dengan kayu lunak, dan dapat hidup hingga 50 tahun (Achten et al., 2008). Tumbuhan ini berbunga pada musim hujan, tetapi kadang-kadang pada saat musim semi dan musim panas, dan di daerah lembah, pembungaan terjadi di pertengahan tahun (Heller, 1996). Jarak pagar memiliki ciri morfologi daun tunggal, lebar, menjari dengan sisi berlekuk-lekuk sebanyak 3-5 buah, bunga berwarna kuning kehijauan, berupa bunga majemuk berbentuk malai, berumah satu dan uniseksual, kadang-kadang ditemukan bunga hermaprodit. Jumlah bunga betina 4-5 kali lebih banyak daripada bunga jantan. Buah berbentuk buah kendaga, oval atau bulat telur, berupa buah kotak berdiameter 2-4 cm dengan permukaan tidak berbulu dan berwarna hijau ketika masih muda dan setelah tua kuning kecoklatan (Tewari, 2007).

Jarak Pagar dapat tumbuh subur di berbagai tempat di Indonesia. Umumnya terdapat di pagar-pagar rumah dan kebun atau sepanjang tepi jalan, tetapi jarang berupa hamparan. Cabang-cabang pohon ini bergetah, dapat diperbanyak dengan biji, setek atau kultur jaringan dan mulai berbuah delapan bulan setelah ditanam dengan produktivitas 0,5 – 1,0 ton biji kering/ha/tahun (Astuti, 2009).

H.    METODE PENULISAN

A.       Objek Penulisan

Objek penulisan karya tulis mahasiswa ini adalah optimalisasi peran tanah dalam meningkatkan eksistensi lingkungan hidup yang lestari.

B.       Dasar Penulisan Objek

Penulisan karya tulis mahasiswa ini didasarkan pada:

1.      Tanah dataran tinggi merupakan tanah yang subur karena tingginya kandungan mineral yang dapat dimanfaatkan untuk kelangsungan hidup makhluk hidup di sekitarnya.

2.      Penggunaan teknik-teknik pertanian seperti penggunaan pupuk dan pestisida menyebabkan tanah tercemar logam berat.

3.      Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) dapat menyerap logam berat Cd dan Pb tetapi belum pernah digunakan untuk lahan perkebunan di dataran tinggi

C.       Waktu, Tempat, dan Cara Kerja

Penulisan karya tulis mahasiswa ini dilakukan sejak tanggal 1 Juni 2011 sampai dengan tanggal 28 Juni 2011 bertempat di Fakultas Biologi Universitas Jenderal Soedirman. Studi pustaka dilakukan di Pusat Informasi Ilmiah (PII) Fakultas Biologi Universitas Jenderal Soedirman. Cara kerja penulisan adalah:

Tahap 1      :    persiapan penulisan, yang meliputi penggalian ide dan penyiapan sarana dan prasarana penulisan.

Tahap 2      :    pelaksanaan penulisan, yang meliputi pencarian data pendukung karya tulis mahasiswa serta diskusi dengan dosen pembimbing. Analisis data dan penulisan karya tulis mahasiswa sesuai dengan Pedoman PIMNAS 2011.

Tahap 3      :    tahap akhir penulisan, yang meliputi perbaikan dan pengkajian terhadap materi tulisan dan presentasi karya tulis.

D.       Jenis Data

Data yang digunakan adalah data sekunder, yang bersumber dari jurnal ilmiah, buku teks dan referensi pendukung lainnya.

E.       Metode Pengumpulan Data

Data karya tulis mahasiswa dikumpulkan melalui penelusuran dari jurnal ilmiah, buku teks dan informasi pendukung lain yang berkaitan. Diskusi dilakukan dengan pembimbing untuk mengkaji permasalahan secara lebih mendalam.

F.        Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam karya tulis mahasiswa ini adalah metode deskriptif analitis yaitu:

1.      Mengidentifikasi permasalahan berdasarkan data dan fakta yang ada

2.      Menganalisis permasalahan berdasarkan pustaka dan data pendukung lain

3.      Mencari alternatif pemecahan masalah, yaitu memberikan informasi ilmiah tentang optimalisasi peran tanah dalam meningkatkan eksistensi lingkungan hidup yang lestari dan turut serta dalam budidaya jarak pagar (J. curcas Linn.) yang dapat memberikan kontribusi sampingan sebagai sumber biofuel dalam jangka panjang.

I.       HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengoptimalan Peran Tanah Dalam Meningkatkan Eksistensi Lingkungan Hidup Yang Lestari

Peranan tanah dapat dioptimalkan agar tetap lestari sebagai habitat berbagai macam organisme dengan beberapa cara yaitu: bioremediasi, dig and dump (pembalikan struktur tanah), pembersihan tanah, fitoremediasi, pemberian pupuk organik, pemberian kapur, dan lain sebagainya. Bioremediasi merupakan metode pengendalian pencemaran dengan memanfaatkan mikroorganisme. Mikroorganisme yang biasa digunakan adalah bakteri, jamur, yeast dan alga. Pengendalian pencemaran yang ada dengan memanfaatkan proses degradasi senyawa kimia oleh mikroba. Senyawa kimia tersebut digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhan dan reproduksinya melalui berbagai proses oksidasi. Proses tersebut sangat penting untuk mengurangi kadar bahan-bahan berbahaya di lingkungan (Munir, 2006). 

Metode tradisional dalam peningkatan peran tanah yaitu dig and dump yang merupakan pengolahan tanah dengan cara pembalikan tanah untuk memperbaiki tekstur tanah dan meningkatkan porositas dan kelembaban tanah (Hill dan Alan, 2009).  Pengolahan tanah dengan dig and dump membuat sisa tanaman dan gulma yang berada dipermukaan tanah tertimbun didalam tanah dan terurai oleh mikroorganisme yang ada sehingga dapat mempertahankan nutrisi tanah. Mikroorganisme indigenous juga mengalami siklus perubahan kondisi tanah dalam satu kali periode dig and dump (Korim, 1994).  Metode tradisional lainnya yaitu dengan pemberian pupuk organik dan pembersihan tanah. Pembersihan tanah merupakan suatu proses yang melibatkan teknik fisik atau kimia untuk memisahkan kontaminan yang terdapat di dalam tanah dengan mengurangi volume tanah yang terkontaminasi sehingga area tersebut dapat digunakan kembali.

Keuntungan utama dari aplikasi teknik fitoremediasi dibandingkan dengan sistem remediasi lainnya adalah kemampuannya untuk menghasilkan buangan sekunder yang lebih rendah sifat toksiknya, lebih bersahabat dengan lingkungan serta lebih ekonomis Miller (1996). Keuntungan fitoremediasi selain mudah juga merupakan alternatif yang murah dibandingkan dengan cara remediasi fisiko-kimia maupun bioremediasi yang menggunakan mikroorganisme (bakteri, kapang dan jamur) (Subroto, 1996).

Mekanisme Jatropha curcas Sebagai Media Fitoremediasi

Jarak pagar atau Jatropha curcas merupakan tanaman perdu bercabang dengan bentuk pohon kecil atau belukar besar dan memiliki saluran-saluran getah. Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) mudah tumbuh pada berbagai jenis tanah dan tahan kekeringan dan mudah beradaptasi terhadap lingkungan tumbuhnya. Jatropha curcas memiliki kemampuan dalam menyerap logam berat nikel (Ni), Pb, Cd dan Zn. Penyerapan logam berat oleh J. curcas salah satunya karena tanaman tersebut memiliki akar tunggang yang panjang dan tahan kering (Hardiani, 2008).

Tanaman dapat menyerap ion beracun (seperti logam) secara bersamaan karena adanya kesamaan kimia anara ion-ion tersebut dengan kebutuhan ion yang akan digunakan untuk metabolisme. Beberapa tanaman menggunakan mekanisme eksklusi dimana ada pengurangan penyerapan oleh akar atau membawa logam secara terbatas dari akar hingga ke pucuk daun (Baker, 1981).

Metode Fitoekstraksi oleh J. curcas

J. curcas dalam peranannya sebagai fitoremediasi adalah melalui proses fitoekstraksi. Logam-logam yang mencemari tanah akan ditranslokasi dari akar hingga ke pucuk. Setelah ditranslokasikan ke daun, logam tersebut diabsorpsi kembali dari getah ke dalam sel-sel yang terdapat di dalam daun (Jamil et al., 2009).

Logam-logam yang telah masuk ke dalam daun kemudian melewati jaringan pengangkut (xilem dan floem) ke bagian tanaman lainnya. Selanjutnya, adanya lokalisasi logam pada sel dan jaringan yang bertujuan untuk menjaga agar logam tidak menghambat metabolisme tanaman. Tanaman mempunyai mekanisme detoksifikasi sebagai upaya untuk mencegah peracunan logam terhadap sel dengan menimbun logam di dalam organ tertentu seperti akar (Priyanto dan Prayitno, 2007).

            Logam yang diserap dari media oleh sel-sel akar akan mengikuti aliran transpirasi yang diatur oleh penyerapan air dari daun sehingga sebagian besar air dan logam tersebut akan mencapai daun sedangkan akumulasi logam yang diserap oleh tanaman akan membentuk mekanisme sel akan ikut terserap bersamaan dengan air yang dibutuhkan sebagai nutrisi (Lasat, 2003). Sistem fisiologi tanaman tidak dapat membedakan antara logam berat yang memiliki toksisitas tinggi, akibatnya logam berat dapat berkompetisi dengan logam yang berfungsi sebagai nutrisi pada saat proses pengambilan unsur hara dari media oleh akar (Salisbury dan Ross, 1995 dalam Hardiani, 2008).

Perubahan Biokimia pada J. curcas

J. curcas yang telah menyerap polutan logam akan mengalami perubahan biokimia dalam proses metabolismenya. Logam yang masuk akan menginduksi tanaman untuk memproduksi lipid peroksida. Logam tersebut sebenarnya menginduksi produksi radikal bebas utama yaitu oksigen reaktif yang dapat menyebabkan kerusakan oksidatif pada sel-sel membran. Namun, J. curcas dapat menanggulangi kerusakan tersebut dengan mencairkan elemen-elemen toksik tersebut dan menghasilkan pertumbuhan tanaman yang baik serta mempertinggi biomassa (Jamil et al., 2009).

Penggunaan J. curcas Sebagai Media Fitoremediasi

Penggunaan J. curcas sebagai media fitoremediasi adalah dengan cara penanaman di sekitar lahan pertanian yang telah tercemar. Penanaman dilakukan dengan cara menanam bibit yang berumur kurang lebih 4 bulan. Bibit dengan umur 4 bulan memiliki akar, batang dan daun yang sudah cukup kuat sehingga akar tanaman pun mampu menyerap cemaran dalam tanah. Penanaman Jatropha curcas dilakukan dipinggir lahan pertanian dengan jarak antar tanaman 1,5 meter .

Keunggulan dari penggunaan J. curcas sebagai media fitoremediasi diantaranya biaya pengolahan secara fitoekstraksi  lebih rendah dibandingkan pengolahan lainnya, tanaman J. curcas mudah tumbuh dan mudah beradaptasi sehingga dapat dengan mudah dikembangkan, penurunan tingkat cemaran bahan toksik lebih aman bagi lingkungan pertanian.

J.      SIMPULAN DAN SARAN

A.    SIMPULAN

Berdasarkan hasil dan pembahasan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1.      Fitoremediasi merupakan metode yang dapat diterapkan dalam mengoptimalkan peran tanah untuk meningkatkan eksistensi lingkungan hidup yang lestari.

2.      Jatropha curcas merupakan tumbuhan yang berperan besar sebagai media fitoremediasi dengan cara fitoekstraksi.

B.     SARAN

Fitoremediasi dengan J. Curcas merupakan metode yang memiliki potensi besar dalam mengembalikan peran tanah sebagai lahan pertanian yang subur, namun penelitian lapangan masih diperlukan untuk mengkaji seberapa lama lahan akan kembali produktif, dan seberapa jauh efektifitasnya terhadap pendapatan petani.

K.    DAFTAR PUSTAKA

Abawi, G. S. Dan  T. L. Widrner. 2000. Impact Soil Health Management Practices on Soilborne Pathogens, Nematodes and Root Diseases of Vegetable Crops. Applied Soil Ecology 15: 37-47.

Achten, W. M. J., L. Verchot, Y. J. Franken, E. Mathijs, V. P. Singh, dan R. Aerts. 2008. Jatropha bio-diesel production and use. Biomass Bioenergy. 32 (12) : 1063-1084.

Agustiyani, D. dan A. Sarjiya. 2005. Denitrifikasi di Tanah: Efek Pestisida Terhadap Populasi dan Aktivitas Denitrifikasi. Bidang Mikrobiologi, Pusat Penelitian Biologi, LIPI, Bogor.

Ardiyanti. 2009. Fitoremediasi sebagai Sebuah Teknologi Pemulihan Pencemaran Khusus Logam Barat. http://ltl.bppt.tripod.com/sublab/flora.htm. Diakses pada Tanggal 20 Juni 2010.

Astuti, Y. 2009. Budidaya dan Manfaat Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). http://research.mercubuana.ac.id/proceeding/BUDIDAYA-DAN-MANFAAT -JARAK-PAGAR.pdf

Baker, A. J. M. 1981. Accumulation and excluders-strategies in the response of plants to heavy metals. J. Plant Nutr. 3 : 643–654.

Banuelos, G. S., H. A. Ajwa, L. L. Mackey, C. Wu, S. Cook, dan S. Akohoue. 1997. Evaluation of different plant species used for phytoremediation of high soil selenium. J Environ Qual. 26 : 639– 646.

Beegle, 1989. Phitoremediation of soil metals. Current Opinions in Biotechnology vol (8) :279-284

Bandini, Stefania, Pavesi, Guilio. 2002. Simulation of Pesticide Percolation in the Soil Based on Cellular Automata. http://iemss.Orgiemss2002Proceedingspdfvolume%20tre258pavesi.pdf. Diakses pada Tanggal 20 Juni 2011.

Chussetijowati, J., P.I. Tjahaya, P. Sukmabuana. 2010. Fitoremediasi Radionuklida ¹³⁴Cs Dalam Tanah Menggunakan Tanaman Bayam (Amaranthus sp.). Prosiding Seminar Nasional ke-16 Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir : 282-289.

Djaenudin, D., H. Marwan, H. Subagjo dan A. Hidayat. 2003. Petunjuk Teknis Evaluasi Lahan untuk Komoditas Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian, Bogor.

Dushenkov, V., P. B. A. N. Kumar, H. Motto, dan I. Raskin. 1995. Rhizofiltration: the use of plants to remove heavy metals from aqueous streams. Environ Sci Technol. 29 : 1239–45.

Fagus. 2007. Pedoman Umum Budidaya Pertanian di Lahan Pegunungan. www.litbang.deptan.go.id/regulasi/one/12/ . Diakses pada Tanggal 21 Juni 2011.

Francis, G., R. Edinger, dan K. A. Becker. 2005. Concept for simultaneous wasteland reclamation, fuel production, and socioeconomic development in degraded areas in india: need, potential and perspectives of jatropha plantations. Nat Resour forum. 29 : 12-24.

Hagvar, S. 1998. “The Relevance of the Rio Convention on Biodiversity to Conserving the Biodiversity of Soil”. Appl. Soil ecol 9: 40 – 45.

Hakim, N., Y. Nyakpa, A.M. Lubis, S.G. Nugroho. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah.Universitas Llampung, Lampung.

Hardiani, H. 2008. Pemulihan Lahan Terkontaminasi Limbah B3 Dari Proses Deinking Industri Kertas Secara Fitoremediasi. Jurnal Riset Industri Vol 2 (2) : 64-75.

Hardyanti, N dan S.S. Rahayu. 2007. Fitoremediasi Phosphat Dengan Pemanfaatan Enceng Gondok (Echhornia crassipes). Jurnal Presipitasi Vol 2 (1).

Heller, J. 1996. Physic nut Jatropha curc as L. Promoting the conservation and use of underutilized and neglected crops. Institute of Plant Genetic and Crop Plant Research. http://www.ipgri.cgiar.org/Publications/pdf/161.pdf. Diakses tanggal 24 Juni 2011.

Hidayat, B. 2011. Bioremediasi Tanah Sawah Tercemar Logam Berat. http://jurnalilmupertanian.blogspot.com/2011/02/bioremediasi-tanah-sawah-tercemar-logam.html. Diakses tanggal 14 Juni 2011.

Hill, David dan Alan Seech. 2009. Bioremediation Replaces “Dig and Dump” For Treatment of Pesticides in Soil. Environmental Science and Enginering Magazine.

Ikka. 2010. Peran Tanah Dalam Pengembangan Wilayah Permukiman Agar Tercipta Lingkungan Sehat. http://ikkaitsme.blogspot.com/. Diakses tanggal 8 Juni 2011.

Indrakusuma. 2000. Proposal Pupuk Organik Cair Supra Alam Lestari. PT Surya Pratama Alam, Yogyakarta

Jamil, S., P. C. Abhilash, N. Singh, dan P. N. Sharma. 2009. Jatropha curcas : A Potential Crop For Phytoremediation of Coal Fly Ash. Journal of Hazardous Materials, 172 : 269-275.

Khan, A. G. 2005. Role of soil microbes in the rhizospheres of plants growing on trace metal contaminated soils in phytoremediation. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 18 : 355-364.

Korim, A. 1994. Studi Pengeluaran Tenaga Mekanis Manusia Untuk Pengolahan Tanah Sawah Sampai dengan Panen. Institut Pertanian Bogor.

Kumar, P. B. A. N., V. Dushenkov, H. Motto, dan I. Rasakin. 1995. Phytoextraction: the use of plants to remove heavy metals from soils. Environ Sci Technol. 29 :      1232– 1238.

Kurnia, U., H. Suganda, D. Erfandi dan H. Kusnadi. 2008. Teknologi Konservasi Tanah pada Budidaya Sayuran Dataran Tinggi. http://balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/buku/lahankering/berlereng6. diakses pada tanggal 20 Juni 2011.

Lasat, M.M. 2003. The Use of Plants for the Removal of Toxic Metals from Contaminated Soil. American Association for the Advancement of Science Environmental Science and Engineering Fellow.

Lisnawita. 2003. Pengaruh Pengelolaan Tanah Sehat Terhadap Nematoda Parasit Tumbuhan. Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, USU, Sumatera.

Magdoff, F. 2001. Concept, Components and Strategies of Soil Health in Agroecosystems. Journal of Nematology 33 (4) : 169-172.

McCutcheon, S.C., dan Schnoor, J.L. (Eds.). 2003. Phytoremediation: Transformation and Control of Contaminants. Hoboken, New Jersley: Wiley-Interscience, Inc.

Menteri Pertanian. 2007. Pedoman umum budi daya pertanian pada lahan pegunungan ditetapkan oleh Menteri Pertanian melalui peraturan No. 47/Permentan/OT.140/10/2006. Balai penelitian tanah. Warta penelitian dan pengembangan pertanian, 29(1): 7-8.

Miller, R. K. 1996. Ground-Water Remediation Technology Analysis Center. Technology Overview Report. TO-96-03.

Millya, A. P. 2007. Pengaruh Waktu Pembenaman Orok-Orok (Crotalaria juncea L.) dan Dosis Pupuk Urea pada Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Jagung (Zea mays L.). Universitas Brawijaya, Malang.

Morgan, R. P. C. 1979. Soil Erosion. Topic in Applied Geography. Longman-London, New York.

Mulyani, L. 2010. Implementasi Sistem Pertanaman Kubis: Kajian Terhadap Keragaman Hama dan Musuh Alami. Skripsi. UNS, Sukarta.

Munir, Erman. 2006. Pemanfaatan Mikroba Dalam Bioremediasi: Suatu Teknologi Alternatif Untuk Pelestarian Lingkungan. Universitas Sumatra Utara. Medan.

O’Connor, M. P. et al. 2006. Linking physiological effects on activity and resource use to population level phenomena. Integrative Comp. Biol. 46: 1093_1109.

Pratiwi dan R. Garsetiasih. 2007. Sifat Fisik dan Kimia Tanah serta Komposisi Vegetasi di Taman Wisata Alam Tangkuban Perahu, Provinsi Jawa Barat. Jurnal Penelitian Hutan dan Konservasi Alam, IV(5): 457-466.

Priyanto, B., dan J. Priyatno. 2007. Fitoremediasi sebagai Sebuah Teknologi Pemulihan Pencemaran, Khusus Logam Berat. Journal of Biotechnology, 6 (3) : 285-300.

Pulford, I.D.dan Watson C. 2003. Phytoremediation of Heavy Metal-Contamined Land By Trees- a Review. Environment International 29 : 529-540.

Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat. 2009. www.litbang.deptan.go.id. Diakses pada Tanggal 20 Juni 2011.

Rahmaningrum, D. G. 2009. Fitoremediasi Tanah Tercemar Merkuri (Hg2+) Menggunakan Tumbuhan Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Dengan Penambahan Bahan Campuran Kompos Dan Lindi Pada Media Tanam. ITS, Surabaya.

Rahmansyah, M., N. Hidayati, T. Juhaeti. 2009. Tumbuhan Akumulator Untuk Fitoremediasi Lingkungan Tercemar Merkuri Dan Sianida Penambangan Emas. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Bogor.

Rusna, I. W. 2008. Karakteristik Zone Agroekosistem dan Kesesuaian Lahan di Lereng Selatan Gunung Batukaru Kabupaten Tabanan. Universitas Udayana, Bali.

Sa’id, E. G. 1994. Pestisida. Kanisius, Yogyakarta.

Samsudin. 2008. Pengendalian Hama dengan Insektisida Botani. http://www.pertaniansehat.or.id. Diakses tanggal

Simanungkalit, R. D. M. 2008. Prospek Pupuk Organik dan Pupuk Hayati di Indonesia. http://balitanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/buku/pupuk13.pdf. Diakses pada Tanggal 20 Juni 2011.

Sodiq, P., Sumarno, M. A. Subroto. 2004. Fitoremediasi Zn (seng) Menggunakan Tanaman Normal dan Transgenik Solanum nigrum L. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses. Fakultas Teknik UNDIP, Semarang.

Sofia, D. 2001. Pengaruh Pestisida dalam Lingkungan Pertanian. Fakultas Pertanian, USU. Sumatera.

Subroto, M. A. 1996. Fitoremediasi. Dalam: Prosiding Pelatihan dan Lokakarya Peranan Bioremediasi Dalam Pengelolaan Lingkungan, Cibinong.

Sugiyarto. 2009. Konservasi Makrofauna Tanah Dalam Sistem Agroforestri. UNS, Sukarta.

Sun, Y., Q. Zhou, dan C. Diao. 2008. Effects of cadmium and arsenic on growth and metal accumulation of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L. Bioresource Technology, 99 : 1103-1110.

Surahmaida. 2008. Fitoremediasi Tanah Tercemar Logam Berat Pb Dan Cd Dengan Menggunakan Tumbuhan Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.). ITS, Surabaya.

Tewari, D. N. 2007. Jatropha and biodiesel. Ocean books Ltd, New Delhi.

Thayalakumaran, T., B. H. Robinson, I. Vogeler, D. R. Scotter, B. E. Clothier, dan H. J. Percival. 2003. Plant uptake and leaching of copper during EDTA-enhanced phytoremediation of repacked and undisturbed soil. Plant and Soil. 254 : 415-423.

Tjitrosoepomo, G. 1999. Morfologi tumbuhan. Gajah Mada University press, Yogyakarta.

Vangronsveld, J., F. van Assche, dan H. Clijsters. 1995. Reclamation of a bare industrial area contaminated by non-ferrous metals: in situ metal immobilization and revegetation. Environ Pollut. 87 : 51 – 59.

Wang, Y., Buermann, W., Stenberg, P., Smolander, H., Ha¨me, T., Tian, Y., Hu, J., Knyazikhin, Y., & Myneni, R. B. 2003. Hyperspectral remote sensing of vegetation canopy: Leaf area index and foliage optical properties. Remote Sensing of Environment, 85, 304– 315.

Yuwono, N. W., B. H. Purwanto dan E. Hanudin. 2010. Kesuburan Tanah Lahan Petani Kentang di Dataran Tinggi Dieng. UGM, Yogyakarta.