komposisi kimia dan estimasi proses dekomposisi serasah 3 ...

SB/P/BF/02 KOMPOSISI KIMIA DAN ESTIMASI PROSES DEKOMPOSISI SERASAH 3 SPESIES FAMILIA FABACEAE DI KEBUN RAYA

PURWODADI

Ridesti Rindyastuti1) & Agung Sri Darmayanti2)

1) 2) UPT Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Purwodadi Jl. Raya Surabaya-Malang km. 65 Purwodadi-Pasuruan,

[email protected] & [email protected]

ABSTRACT

Decomposition as the important process in composting is influenced by two major factor; climate and litter quality. There has been a great deal of research directed at evaluating the effects of litter quality on decomposition. Litter quality can be studied by analizing chemical content of leaf litter. The leaf litter of Fabaceae which are akasia (Acacia auriculiformis), trembesi (Albizia saman) and angsana (Milletia xylocarpa) were collected from Purwodadi Botanic Garden at April 2008 then investigated of its chemical contents. C/N ratio of Acacia auriculiformis, Albizia saman and Milletia xylocarpa were 26.15%, 25.32% and 30.11%. Based on C/N ratio classification, Acacia auriculiformis and Albizia saman were classified in medium litter quality, while M. xylocarpa in poor quality. Acacia auriculiformis, Albizia saman and Milletia xylocarpa have high concentration of lignin 48.78%, 36,82% and 27.19% (>15%). However, Acacia auriculiformis and Milletia xylocarpa have medium consentration of polyphenol (6.325% and 4.135%), differ from Albizia saman which has low polyphenol (1.97%). M. xylocarpa has highest P consentration of both others species. The result also showed that Acacia auriculiformis has highest L/P and L/N ratio (60.98% and 55.43%), while Albizia saman has higher those ratio than Milletia xylocarpa. The chemical contents of three species revealed that Milletia xylocarpa will degrade fastest of others, Albizia saman is second while Acacia auriculiformis may have the slowest decomposition. The leaf litter of three species can be use as nutrient soil resource and exhibit containing of medium quality.

Key words : Decomposition, Litter quality, Fabaceae, Purwodadi PENDAHULUAN

Kompos menghasilkan bahan organik yang berperan besar dalam memperbaiki kualitas tanah [10]. Menurut [7], kompos sangat baik untuk tanah karena mampu menjaga kelembaban tanah, mengurangi fluktuasi suhu tanah, mencegah perkecambahan biji gulma, menambah ketersediaan N dan P, mengurangi erosi tanah dan menstimulasi

aktivitas biologi tanah. Dalam pengomposan, proses dekomposisi bagian dari tumbuhan akan mempengaruhi kandungan kompos yang dihasilkan, karena tumbuhan mengembalikan nutrisinya ke tanah berupa bahan organik melalui proses tersebut.

Proses dekomposisi dipengaruhi oleh dua faktor utama yaitu iklim dan kualitas serasah, dan di dukung dengan adanya mikroorganisme pendegradasi bahan organik [14]. Kualitas serasah

Seminar Nasional Biologi 2010

Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010 993

meliputi kandungan senyawa-senyawa dalam serasah seperti karbon (C), Nitrogen (N), Fosfor (P), Lignin (L), polifenol, dengan perbandingan antara komponen-komponen senyawa tersebut, seperti C/N, C/ L dan L/ N. Informasi tentang kandungan kimiawi serasah sangat penting untuk mengetahui kualitas serasah, sehingga dapat dilakukan estimasi terhadap proses dekomposisinya. Semakin baik kualitas serasah, semakin cepat proses dekomposisi yang terjadi [4] [5] [6]. Estimasi proses dekomposisi pada salah satu spesies Fabaceae yaitu Senna singueana dengan berbagai campuran bahan (senna-straw) untuk menghasilkan kompos yang berkualitas pernah dilaporkan. Hasil menunjukkan bahwa Senna-straw yang dihasilkan memiliki kualitas sedang dengan nilai C/N 30 dan L/N bervariasi antara 2,7-4,5 [7].

Kebun Raya Purwodadi yang bertugas di bidang konservasi tumbuhan memiliki koleksi sekitar 10.605 spesies yang terdiri atas 3.621 nomor, 171 familia dan 894 genera. Sebanyak 27 spesies memiliki karakter menggugurkan daun secara serentak maupun perlahan-lahan pada musim kering yang menghasilkan serasah pada lantai kebun. Dari sejumlah spesies tersebut, 3 spesies dari anggota familia Fabaceae yaitu akasia (Acacia auriculiformis), trembesi (Albizia saman) and angsana (Milletia xylocarpa) diteliti kandungan kimiawi serasahnya untuk mempelajari kualitas serasah dan memperkirakan proses dekomposisinya. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi rekomendasi dalam seleksi serasah untuk mendapatkan kompos dengan kualitas yang baik. CARA KERJA

Penelitian dilakukan di Kebun Raya Purwodadi pada bulan Maret- Juli 2010 dengan cara mengumpulkan jenis serasah dari 3 spesies yaitu Acacia auriculiformis, Albizia saman and Milletia

xylocarpa. Jenis-jenis tersebut berada pada vak-vak dalam kebun raya Purwodadi yang merupakan vak-vak yang menghasilkan serasah terbanyak hasil guguran daun dari pohon-pohon pada vak tersebut. Sampel serasah yang diambil seberat ½ kg. Serasah-serasah tersebut diuji kandungan kimianya meliputi C, N, P, Lignin, Polifenol, dan Selulosa di Laboratorium Ilmu Tanah Universitas Brawijaya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil uji kandungan kimia serasah 3 spesies anggota familia Fabaceae yaitu Acacia auriculiformis, Albizia saman and Milletia xylocarpa, disajikan pada gambar 1, yang meliputi kandungan C, N, P, gambar 2 untuk polifenol, lignin dan selulosa. Nilai kandungan kimia seperti C/N, N, polifenol dan lignin dibandingkan antar spesies serta dibandingkan dengan nilai standar kualitas serasah (Tabel 1).

Tabel 1. Nilai standar unsur kimia serasah yang berkualitas baik

[7] [10] Dari Gambar 1, diketahui bahwa nilai C

Acacia auriculiformis, Albizia saman and Milletia xylocarpa tergolong cukup tinggi, sedangkan nilai N tergolong rendah yaitu > 2,5%. Hal ini menyebabkan nilai C/N Acacia auriculiformis dan Albizia saman menjadi tinggi yaitu antara 20-30% (Gambar 1 & 2) dan kualitas serasahnya digolongkan dalam kualitas medium, sedangkan Milletia xylocarpa digolongkan dalam kualitas rendah karena > 30%. Nilai C/N pada serasah dapat diturunkan untuk memperoleh kualitas sumber bahan organik yang baik

No. Unsur Nilai standar

1. C/N < 20 2. N > 2,5 % 3. Polifenol < 4 % 4. Lignin < 15 %


Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010994

0

5

10

15

20

25

30

nilai (%)

Unsur

Acacia auriculiformis 23.01 0.88 0.8

Milletia xylocarpa 27.1 0.9 1.03

Albizia saman 23.8 0.94 0.84

C N P

untuk tanah dengan cara pengomposan, sehingga diperlukan data C/N awal dan C/N akhir setelah dekomposisi. Spesies Blumea sp. dilaporkan memiliki C/N awal 28 % dan C/N akhir 14,9 %. Besarnya nilai awal dan penurunannya akan berkorelasi dengan cepat dan lambatnya proses dekomposisi karena semakin rendah nilai C/N, semakin baik

kualitas serasahnya. Menurut [10], spesies Acacia sp. dan Acacia pernesiana memiliki nilai C/N yang rendah <20 % sehingga sangat berpotensi dijadikan sumber bahan organik yang baik. Dari data tersebut nampak bahwa kandungan senyawa kimia dapat berbeda antar spesies dalam satu genus sekalipun. Oleh sebab itu, pemilihan jenis tanaman sebagai sumber bahan organic sangat perlu dilakukan dengan memperhatikan kualitas serasahnya.

Unsur-unsur seperti C, N, dan P merupakan beberapa unsur yang dibutuhkan mikroorganisme untuk mensitesa zat makanan. Sehingga setelah serasah terdekomposisi beberapa unsur-unsur tersebut kemungkinan jumlah kadarnya dalam serasah akan menurun dan meningkat di tanah, atau sebaliknya akan meningkat pada serasah seperti unsur N. Kandungan N tumbuhan rata-rata 2-4% dan mungkin juga sebesar 6-11%. Tingginya kandungan unsur hara N diduga disebabkan oleh adanya peran dari aktivitas bakteri. Menurut [9], tingginya

kandungan unsur hara N disebabkan oleh kemampuan bakteri nitrogen pada serasah daun untuk melakukan fiksasi nitrogen. Serasah daun yang banyak kandungan nitrogen dan fosfor mengalami pelapukan dengan cepat tanpa penambahan unsur hara, terutama pada keadaan aerobik [13].

Polifenol dan lignin juga merupakan parameter yang sangat penting mempengaruhi laju dekomposisi serasah. Polifenol merupakan kandungan senyawa yang sangat penting dalam menentukan kecepatan dekomposisi serasah karena polifenol mengikat N dalam daun sehingga membentuk senyawa yang resisten terhadap proses dekomposisi [3] [7]. Oleh sebab itu, nilai polifenol yang rendah yaitu lebih rendah dari 4% akan lebih sedikit mengikat N sehingga proses dekomposisi menjadi lebih cepat. Menurut [3], Glircidia memiliki nilai N yang tinggi dan C/N rendah, namun karena memiliki polifenol yang tinggi, maka dekomposisinya menjadi lambat. Diantara tiga spesies Fabaceae yang diteliti, Albizia saman memiliki nilai polifenol <4%, paling rendah diantara tiga spesies lain, maka, diduga proses dekomposisinya juga akan cepat. Acacia auriculiformis dan Milletia xylocarpa memiliki nilai polifenol lebih dari 4%. Namun kandungan polifenol Milletia xylocarpa juga tidak terlalu tinggi, berbeda

Gambar 1. Kandungan kimia serasah 3 spesies familia Fabaceae (Unsur C, N, dan P)



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

nilai (%)

senyawa



Albizia saman 1.97 36.82 32.47

Polifenol Lignin selulosa

0

10

20

30

40

50

60

70

nilai (%)

perbandingan unsur



Albizia saman 25.32 43.83 39.17

C/N L/P L/N

dengan kandungan polifenol Acacia auriculiformis dengan nilai cukup tinggi (Gambar 3). Dari nilai polifenolnya, dapat diduga bahwa Albizia saman merupakan spesies dengan proses dekomposisi yang paling cepat, kemudian Milletia xylocarpa dan yang terakhir Acacia auriculiformis.

Lignin merupakan senyawa organik

polimer kompleks yang berikatan membentuk kompleks lignin-selulosa di dalam sel. Senyawa ini membutuhkan waktu lama untuk terdekomposisi, bahkan setelah tanaman itu mati. Hal ini disebabkan karena persenyawaan lignin cukup resisten terhadap

enzim pendegradasi yang dihasilkan oleh mikrobia [1] [8]. Selulosa dan lignin merupakan salah satu kriteria yang menunjukkan kekuatan serat. Sifat mekanik yang luar biasa dari selulosa adalah regangan, kekuatan dan ketahanan terhadap tekanan [2]. Kandungan lignin awal dapat digunakan untuk memprediksi kecepatan

proses dekomposisi. Semakin tinggi kandungan lignin dan selulosa pada serasah, semakin lama serasah mengalami dekomposisi. Proses dekomposisi akan cepat apabila serasah memiliki kandungan lignin < 15%.

Gambar 2. Perbandingan kandungan kimia serasah 3 spesies familia Fabaceae (Perbandingan C/N, L/P, dan L/N)

Gambar 3. Kandungan senyawa kimia serasah 3 spesies familia Fabaceae (Perbandingan Polifenol, Lignin, dan selulosa.



Ketiga spesies yang diteliti memiliki kandungan lignin yang tergolong tinggi, sehingga secara umum ketiganya akan cukup sulit terdekomposisi. Berdasarkan kandungan ligninnya, urutan proses dekomposisi dari yang paling cepat adalah Milletia xilocarpa > Albizia saman > Acacia auriculiformis. Namun kandungan lignin saja tidak cukup untuk memperoleh prediksi tersebut, maka perlu dibandingkan dengan kandungan senyawa lain yaitu dengan perbandingan Lignin dengan P dan Lignin dengan N. Milletia xilocarpa memiliki nilai L/P dan nilai L/N yang paling rendah, sedangkan Acacia auriculiformis memiliki nilai L/P dan L/N paling tinggi. Berdasarkan nilai kandungan lignin dan perbandingan dengan unsur lain, dapat diperkirakan bahwa Milletia xilocarpa akan mengalami proses dekomposisi yang paling cepat, sedangkan Acacia auriculiformis akan terdekomposisi paling lambat [3] [11]. Kualitas serasah berhubungan erat dengan aktivitas mikroorganisme dan fauna tanah. Semakin baik kualitas serasah, maka pelepasan hara oleh mikroorganisme ke tanah semakin mudah. Pada penelitian terdahulu, dekomposisi lignin dan holoselulosa pada spesies Acacia mangium membutuhkan waktu 1-3 bulan. Dalam kurun waktu tersebut, berbagai spesies mikrobia mampu mendegradasi lignin bervariasi antara 8,9-27,1% dan holoselulosa 14-31%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa proses dekomposisi juga dipengaruhi oleh jenis mikrobia yang tersedia [1].

Senyawa-senyawa serasah terdekomposisi dan termineralisasi sehingga menyediakan unsur-unsur yang penting bagi pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme yang pada umumnya didominasi oleh jamur, membutuhkan sumber karbon, nutrisi makro seperti nitrogen, fosfor, potasium dan elemen lain untuk pertumbuhannya. Sedangkan nutrisi-nutrisi tersebut terdapat bersama-sama di dalam sel tumbuhan. Untuk mendapatkan sumber-sumber nutrisi, mikroorganisme harus mendegradasi sel tumbuhan terlebih dahulu. Sel tumbuhan sendiri dilindungi oleh

senyawa lignin yang kompleks dan selulosa sebagai penyusun dinding sel yang sulit dicerna oleh enzim mikroorganisme (lignolisis). Hal ini menyebabkan proses penggunaan sumber karbon dan senyawa lain untuk metabolisme mikroorganisme terhambat. Oleh sebab itu, semakin tinggi kandungan ligninnya, semakin lama proses dekomposisi suatu bagian tanaman [1].

Dekomposisi merupakan proses alami yang mengubah senyawa organik kompleks menjadi lebih sederhana. Organisme yang mampu melakukan proses dekomposisi adalah invertebrata yang bersifat detritus dan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur yang bersifat saprofit dengan melibatkan proses enzimatis pemecah molekul. Dengan adanya proses dekomposisi, organisme mengembalikan nutrien ke alam. Proses tersebut yang mendasari penggunaan materi tumbuhan untuk dijadikan sumber nutrien bagi tanah melalui pengomposan. Oleh sebab itu, untuk memperoleh sumber hara yang baik, dibutuhkan material tanaman yang kaya akan sumber karbon, nitrogen, dan fosfor, namun memiliki kandungan lignin, selulosa dan polifenol yang rendah, agar nutrien yang diperlukan mudah terdekomposisi [12].

Miletia xilocarpa memiliki kualitas serasah rendah, namun diperkirakan akan mengalami proses dekomposisi yang paling cepat, sedangkan Albizia saman memiliki kualitas serasah sedang, namun dekomposisinya diperkirakan relatif lambat karena walaupun memiliki polifenol paling rendah, kandungan ligninnya tergolong tinggi. Acacia auriculiformis dengan kualitas serasah sedang akan terdekomposisi dalam waktu yang cukup lama. Berdasarkan hal di atas, tiga spesies Fabaceae yang diteliti dapat digunakan sebagai sumber hara tanah, walaupun kualitasnya relatif kurang bagus [12]. DAFTAR PUSTAKA Djarwanto and S. Tachibana, 2010.

Decomposition of lignin and holocellulose on Acacia mangium leaves



and twigs by six fungal isolates from nature. Pak. J. Biol. Sci., 13: 604-610.

Fahn, A. 1995. Anatomi Tumbuhan. Penerjemah: Soediarto, A. Yogyakarta: Universitas

Gadjah Mada Press. Hartemink, A. E & J. N. O’Sullivan. 2001.

Leaf litter decomposition of Piper aduncum, Gliricidia sepium and Imperata cylindrica in the humid lowlands of Papua New Guinea. Plant and Soil 230: 115–124,

Hoorens, B., D. Coomes & R. Aerts. 2010. Neighbour identity hardly aVects litter-mixture affects on decomposition rates of New Zealand forest species. Oecologia 162:479–489.

Kaushal, R & K.S. Verma. 2003. Leaf Litter Decomposition in Different Agroforestry Tree Species as Influenced by Climatic Variables and Substrate Quality. www.fao.org/DOCREP/ARTICLE/WFC/.../0464-B5.HTM. Diakses tanggal 2 Agustus 2010.

Muhammad, S., R. G. Joergensen, T. Mueller & T.S. Muhammad. 2007. Priming mechanism: soil amended with crop residue. Pak. J. Bot., 39(4): 1155-1160.

Nduwayezu, J. B, L. L. L. Lulandala & S. A.O. Chamshama. 2005. Managing Decomposition and Mineralization of Senna singueana (Del.) Lock. Manure to Improve N Use Efficiency and Maize Yield in Morogoro, Tanzania. Journal of Agronomy 4(4): 349-359.

Smith, S.E. 2003. What is lignin. http://www.wisegeek.com/what-is-lignin.htm. Diakses tanggal 16 Agustus 2010

Steinke, T. D., G. Naidoo dan L. M. Charles. 1983. Degradation of Mangrove

Leaf Litter and Stein Tissues in Situ in Megeni Estuary. South Africa. In Teas, H. J. (ed): Task For Vegetation Science. 8: 141 - 149.

Surianingsun, I. B., Mulyati & Suwardji. 2007. Potensi biomassa tumbuhan liar di wilayah sekaroh lombok timur sebagai sumber bahan organik dan penyedia unsur hara. Ntb.litbang.deptan.go.id/ind/2007/sp/potensibiomassa.doc. Diakses tanggal 10 agustus 2010.

Vanlauwe, B. 2010. Analysis of Organic Resource Quality for Parameterisation of Simulation Models. http://webapp.ciat.cgiar.org/tsbf_institute/pdf/nut_mgt_paper_8.pdf. diakses tanggal 4 Agustus 2010.

Watkins, T. 2010. Decomposition. <ahref="http://science.jrank.org/pages/1967/Decomposition.html">Decomposition</a>. Diakses tanggal 16 Agustus 2010.

Wijiyono. 2009. Thesis : keanekaragaman bakteri serasah daun Avicennia marina yang mengalami dekomposisi pada berbagai tingkat salinitas di teluk Tapian Nauli. Universitas Sumatra Utara. Medan

Xu, X & E. Hirata. 2005. Decomposition patterns of leaf litter of seven common canopy species in a subtropical forest: N and P dynamics. Plant and Soil 273: 279–289.

.



komposisi kimia dan estimasi proses dekomposisi serasah 3 ...

Documents

Transcript of komposisi kimia dan estimasi proses dekomposisi serasah 3 ...