PENGARUH PENGGUNAAN SAMPAH ORGANIK DAN CACING TANAH ( Lumbricus rubellus ) TERHADAP SIFAT KIMIA DAN BIOLOGI PUPUK KASCING

Transkripsi

1 TESIS PENGARUH PENGGUNAAN SAMPAH ORGANIK DAN CACING TANAH ( Lumbricus rubellus ) TERHADAP SIFAT KIMIA DAN BIOLOGI PUPUK KASCING DITAMULIA SLAMET UTAMA NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 i

2 PENGARUH PENGGUNAAN SAMPAH ORGANIK DAN CACING TANAH ( Lumbricus rubellus ) TERHADAP SIFAT KIMIA DAN BIOLOGI PUPUK KASCING Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Studi Bioteknologi Pertanian Program Pascasarjana Universitas Udayana DITAMULIA SLAMET UTAMA NIM PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii

3 Lembar Persetujuan TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 30 DESEMBER 2015 Pembimbing I, Pembimbing II, Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, M.S. Dr. Ir. Ni Luh Kartini, M.S. NIP NIP Mengetahui, Ketua Program Studi Bioteknologi Pertanian Program Pascasarjana Universitas Udayana Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P. Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP NIP iii

4 PENETAPAN PANITIA PENGUJI Tesis ini Telah diuji pada tanggal 30 Desember 2015 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No: 4374/UN14.4/HK/2015 Tanggal : 23 Desember 2015 Ketua : Prof. Dr. Ir. Made Sudana, M. S. Anggota : 1. Dr. Ir. Ni Luh Kartini, M. S. 2. Dr. I Gusti Ngurah Alit Susanta Wirya, S.P., M.Agr 3. Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P. 4. Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si. iv

5 SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya yang bertandatangan dibawah ini : Nama : Ditamulia Slamet Utama NIM : Program Studi Judul Tesis : Bioteknologi Pertanian : Pengaruh Penggunaan Sampah Organik dan Cacing Tanah ( Lumbricus rubellus ) terhadap Sifat Kimia dan Biologi Pupuk Kascing Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas dari plagiat. Apabila dikemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai Peraturan Mendiknas RI No. 17 tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku. Denpasar, 30 Desember 2015 Yang Membuat Pernyataan ( Ditamulia Slamet Utama ) v

6 UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Pengaruh Penggunaan Sampah Organik dan Cacing Tanah ( Lumbricus rubellus ) terhadap Sifat Kimia dan Biologi Pupuk Kascing. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kedapa Bapak Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, M.S. selaku dosen Pembimbing I dan Ibu Dr. Ir. Ni Luh Kartini, M.S. selaku dosen Pembimbing II atas bimbingan, arahan, dan dukungannya dalam pembuatan tesis ini. Ucapan terimakasih kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp. PD. KEMD., atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terimakasih kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K)., atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Ucapan terimakasih kepada ketua program Magister Bioteknologi Pertanian Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P., atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada bapak Dr. I Gusti Ngurah Alit Susanta Wirya, S.P., M.Agr, bapak Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P., dan bapak Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si., selaku dosen Penguji yang telah memberi banyak saran dan kritik dalam penyempurnaan tesis ini. vi

7 Kesempatan ini penulis sampaikan terima kasih kepada ayahanda tercinta bapak H. Drs. Bejo Slamet, M.Si., ibunda tercinta mama Hj. Jariyati Amd., istri tercinta Desak Putu Eka Satryawati S.P., ayah mertua bapak Dewa Made Tirta, ibu mertua mama Miliartati, adik penulis Oktaviarum Slamet Utama, dan Desak Made Dewi Chandrawati, karena selalu memberikan doa, semangat, dukungan, perhatian dan kasih sayang yang tak ternilai harganya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Terima kasih kepada rekan-rekan kelas Bioteknologi yang telah membatu dan memberi semangat bagi penulis dalam menyelesaikan tesis ini ( agung, rahde, ogink, mas irsan, kayan, putri, mbak febri, mbak diah, mbak dwi, mbok sinta, mbok kadek, mbok tini, dan mbak nisa). Ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada sahabat baik yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini yang penulis tidak dapat tuliskan namanya satu per satu. Semoga Tuhan yang maha esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dalam penyelesaian tesis ini, akhir kata penulis ucapkan terimakasih dan diharapkan hasil dari tesis ini nantinya dapat bermanfaat bagi kita semua. Denpasar, 30 Desember 2015 Penyusun vii

8 ABSTRAK PENGARUH PENGGUNAAN SAMPAH ORGANIK DAN CACING TANAH (Lubricus rubellus) TERHADAP SIFAT KIMIA DAN BIOLOGI PUPUK KASCING Penggunaan lahan pertanian tanpa diimbangi dengan pemberian pupuk organik akan menyebabkan kehilangan bahan organik dan menurunkan produktivitas tanah. Pembuatan pupuk organik dengan proses pengomposan alami memerlukan waktu cukup lama. Penambahan cacing tanah (Lumbricus rubellus) pada bahan organik dapat mempercepat proses pengomposan. Kascing memiliki banyak hormone petumbuhan tanaman, mikrobiota bermanfaat, dan unsur hara. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektifitas cacing tanah dalam dekomposisi bahan organik, berat cacing tanah optimal yang dapat mempercepat dekomposisi sampah organik menjadi pupuk, serta mengetahui sifat biologi dan kimia pupuk yang dihasilkan dari sampah organik dengan cacing tanah dibandingkan tanpa cacing tanah. Metode penelitian menggunakan rancangan acak kelompok dengan 2 faktorial. Variabel yang diamati adalah berat cacing tanah, efektivitas dekomposisi, kualitas pupuk, dan apliaksi pupuk pada tanaman sawi. Data dianalisis dengan analisa sidik ragam, dimana apabila terdapat pengaruh interaksi yang nyata terhadap variable dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan, dan jika hanya pengaruh faktor tunggal nyata dilanjutkan dengan uji BNT. Hasil penelitian menunjukkan bahwa cacing tanah efektif dalam dekomposisi sampah organik menjadi pupuk kascing. Semakin berat cacing tanah yang ditambahkan maka proses dekomposisi bahan organik menjadi pupuk kascing semakin cepat juga, hasil terbaik untuk proses dekomposisi bahan organik adalah pada perlakuan C3B1, C3B2, dan C3B3. Sifat biologi dan kimia pupuk yang dihasilkan dari sampah organik dengan bantuan cacing tanah lebih baik dari pada tanpa pemberian cacing tanah, perlakuan terbaik adalah C1B3. Kata Kunci :Sampah organik, cacing tanah ( Lumbricus rubellus ), kualitas, pupuk kascing. viii

9 ABSTRACT INFLUENCE OF THE USE ORGANIC WASTE AND EARTHWORMS (Lubricus rubellus) ON CHEMICAL AND BIOLOGICAL VERMICOMPOST FERTILIZER The use of agricultural land without organik fertilizers can decrease soil organik matter and decrease soil productivity. Production of organik fertilizer with natural composting process will be take a long time. The addition of earthworm (Lumbricus rubellus) on organik materials can accelerate the composting process. Vermicompost has a lot of plant growth hormones, beneficial microbes, and plant nutrients. Research purposes were to determine the effectiveness of earthworms to decompose the organic matter, to determine the weight earthworms are able to accelerate the decomposition of organic waste into fertilizer, and to determine the biological and chemical fertilizers produced from organic waste with earthworms compared without earthworms. The research method used a randomized block design 2 factorial. The variables measured were the weight of earthworms, the decomposition effectiveness, quality of fertilizers and fertilizer application in mustard. The data was analyzed by analysis of variance, if there was a significant interaction effect of the variable followed by Duncan's multiple range test, and if the only real effect of a single factor followed by LSD test. The result show that the earthworm effective in the decomposition of organic waste into vermicompost fertilizer. Increasingly the weight of the earthworm the process of decomposition organic material into vermicompost fertilizer more quickly, the best treatment for the decomposition of organic matter was C3B1, C3B2, and C3B3. Biological and chemical character of fertilizer produced from organic waste with earthworms is better than without earthworms. The best treatment was C1B3. Keywords: organic waste, earthworms (Lumbricus rubellus), quality vermicompost fertilizer. ix

10 RINGKASAN Penggunaan pupuk kimia saat ini berdampak negatif terhadap kelestarian lingkungan, hal ini meningkatkan kesadaran masyarakat terhadap kelestarian lingkungan dan produk pertanian yang sehat melalui budidaya secara organik (Padel et al., 2010). Kurangnya masukan pupuk organik dan bahan organik akan berdampak pada penyusutan kandungan bahan organik tanah, bahkan banyak tempat-tempat yang kandungan bahan organiknya sudah sampai pada tingkat rawan (Juarsah, 1999). Proses pengomposan secara alami untuk mendapatkan pupuk organik memerlukan waktu cukup lama, sekitar delapan minggu dimana proses ini kurang efisien (Simanungkalit et al., 2006). Penambahan cacing tanah pada bahan organik dapat mempercepat proses pengomposan, hanya diperlukan separuh waktu dari pembuatan pupuk kompos konvensional (Munroe, 2003). Kascing mengandung banyak hormon petumbuhan tanaman, berbagai mikrobiota bermanfaat bagi tanaman, enzim-enzim tanah, dan kaya hara yang bersifat lepas lambat, dapat memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah (Ndegwa and Thompson, 2001). Cacing tanah yang dimanfaatkan adalah cacing epigeik yang berwarna cerah : Lumbricus rubellus. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui efektifitas cacing tanah dalam dekomposisi bahan organik, mengetahui apakah berat cacing tanah dapat mempercepat proses dekomposisi sampah organik menjadi pupuk kascing, mengetahui sifat biologi dan kimia pupuk kascing yang dihasilkan dari sampah organik dengan cacing tanah dibandingkan tanpa cacing tanah. Metode penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 2 Faktorial. Perlakuan pertama yaitu berat cacing tanah (C), terdiri dari 4 aras, yaitu : C0 : berat cacing tanah 0 g per nampan, C1 : berat cacing tanah 200 g per nampan, C2 : berat cacing tanah 400 g per nampan, C3 : berat cacing tanah 600 g per nampan. Perlakuan kedua yaitu sampah organik (B), terdiri dari 4 aras, yaitu : B0 : tanpa tambahan sampah organik, B1 : dengan tambahan 1000 g sampah organik pasar, B2 : dengan tambahan 1000 g batang pisang, B3 : dengan tambahan 500 g sampah organik pasar dan 500 g batang pisang. Kombinasi x

11 perlakuan menjadi 16 perlakuan dan diulang 3 kali, sehingga total menjadi 48 percobaan. Pupuk yang diperoleh dari penelitian pertama kemudian diuji aplikasi pada tanaman sawi menggunakan rancangan sesuai dengan rancangan perlakuan pertama (penelitian cacing tanah pada sampah organik). Variabel yang diamati adalah berat cacing tanah, efektivitas dekomposisi, Kualitas pupuk kascing, dan apliaksi pupuk pada tanaman sawi. Kualitas pupuk kascing yang diamati yaitu sifat kimia dan biologi, sifat kimia pupuk yang diamati adalah : ph, N (Kjeldahl), K (Bray-1), P tersedia (Bray-1), C organik (Walkley and Black), dan KTK (pengekstrak NH4Oac). Sifat Biologi Pupuk yang diamati adalah : Mikroba total, Mikroba penambat N, dan Mikroba pelarut P. Variabel aplikasi lapangan pupuk kascing pada tanaman sawi yang diamati adalah meliputi pengukuran tinggi tanaman sawi menggunakan mistar, jumlah daun tanaman sawi, dan pengukuran luas daun tanaman sawi dengan millimeter block, pengukuran dilakukan pada umur 7 hst, 14 hst, 21 hst, dan 28 hst. Data yang dikumpulkan dianalisis dengan analisis varian (sidik ragam) sesuai dengan rancangan percobaan yang digunakan, apabila terdapat pengaruh interaksi yang nyata terhadap variabel yang diamati maka pengkajian dilanjutkan dengan uji beda rata-rata mempergunakan uji jarak berganda Duncan 1% hingga 5%, dan jika hanya pengaruh faktor tunggal yang nyata maka dilanjutkan dengan uji beda rata-rata dengan uji BNT pada taraf 5 %. Hasil penelitian menunjukkan Interaksi antara berat cacing tanah dengan jenis bahan organik berpengaruh sangat nyata (P>0,01) pada semua variabel kecuali jumlah daun umur 7 hst, 14 hst, lebar daun umur 7 hst, dan 14 hst. Perlakuan C1B3 (cacing tanah 200 g dengan bahan organik sampah pasar dan batang pisang) memiliki peningkatan berat cacing tanah tertinggi dan berbeda nyata dengan perlakuan lainnya, sehingga pemberian cacing tanah 200 g pada media kotoran sapi ditambah dengan sampah pasar dan batang pisang dengan berat 3000 g mampu meningkatkan berat cacing tanah tertinggi diantara perlakuan lainnya yaitu 183 % atau 367 g dengan waktu budidaya cacing tanah 3 minggu. Perlakuan C3B0, C3B1, C3B2, dan C3B3 dengan berat cacing tanah awal sebesar 600 g memiliki nilai persentase efektifitas dekomposisi bahan xi

12 organik oleh cacing tanah tertinggi sekitar 93-94%, hal tersebut membuktikan bahwa semakin tinggi berat cacing tanah yang diberikan akan meningkatkan nilai persentase efektifitas dekomposisi bahan organik, karena cacing tanah memakan bahan organik dan materi tumbuhan yang mati sebagai sumber energi, dengan demikian materi tersebut terurai dan hancur (Schwert, 1990), menurut Parmelee et al. (1990) cacing tanah mampu memakan bahan organik setiap hari setara berat tubuhnya, sehingga semakin banyak jumlah cacing tanah yang diberikan akan meningkatkan bahan organik yang terdekomposisi menjadi pupuk kascing. Semua Perlakuan memiliki nilai kandungan sifat kimia yang hampir sama kecuali parameter nitrogen total, perlakuan dengan pemberian cacing tanah memiliki nilai kandungan nitrogen total yang lebih tinggi daripada perlakuan tanpa cacing tanah, aktivitas cacing tanah dapat menyebabkan peningkatan nitrogen, menurut Parmelee et al. (1990). Kascing yang dihasilkan cacing tanah mengandung nitrogen lebih tinggi dibandingkan dengan tanah di sekitarnya (Brady, 1984). Diperoleh perlakuan terbaik yaitu perlakuan C1B1, C1B2, C1B3, C2B1, C2B2, C2B3, C3B1, C3B2, dan C3B3. Perlakuan terbaik dilihat dari jumlah bakteri Nitrogen dan pelarut Phosfat adalah perlakuan C1B1, C1B2, C1B3, dan C3B1 dengan jumlah bakteri Nitrogen CFU/g, dan jumlah bakteri pelarut Phosfat CFU/g. Tanaman sawi pada umur 28 hst memiliki tinggi tanaman tertinggi pada perlakuan C3B2 tidak berbeda nyata dengan perlakuan C1B3, C2B2, C3B2, C3B1, dan C3B3. Jumlah daun terbanyak adalah perlakuan C1B3, C2B1, dan C3B2 tidak berbeda nyata dengan perlakuan lainnya kecuali C0B0. Luas daun tertinggi terdapat pada perlakuan C3B2 tidak berbeda nyata dengan perlakuan C2B2, C2B3, dan C3B3. Tanaman sawi yang diberikan perlakuan pupuk kascing memiliki tinggi tanaman, jumlah daun, dan luas daun yang lebih unggul dibandingkan dengan tanaman sawi yang tidak diberikan pupuk kascing. Cacing tanah (Lumbricus rubellus) efektif dalam dekomposisi sampah organik menjadi pupuk kascing. Semakin berat cacing tanah (Lumbricus rubellus) proses dekomposisi bahan organik menjadi pupuk kascing semakin cepat juga, perlakuan terbaik untuk proses dekomposisi bahan organik adalah pemberian xii

13 cacing tanah 600 g (C3B1, C3B2, dan C3B3), yaitu 93% hingga 94%. Sifat biologi dan kimia pupuk yang dihasilkan dari sampah organik dengan bantuan cacing tanah (kascing) lebih baik daripada pupuk tanpa cacing tanah karena pupuk kascing mampu memperbaiki kesuburan tanah, menambah mikroba bermanfaat, dan menambah unsur hara tersedia. Perlakuan terbaik adalah pemberian cacing tanah 200 g dengan tambahan sampah pasar dan batang pisang (C1B3). Pupuk organik dari kotoran sapi dengan tambahan sampah pasar dan batang pisang dengan pemanfaatan cacing tanah (Lumbricus rubellus) dengan berat 10 % dari berat bahan organik yang digunakan dengan waktu budidaya optimal cacing tanah yaitu selama 3 minggu, memiliki kualitas kimia dan biologi pupuk yang baik untuk digunakan sebagai pupuk dalam penunjang tumbuh tanaman sawi. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh simpulan (1) Cacing tanah (Lumbricus rubellus) efektif dalam dekomposisi sampah organik menjadi pupuk kascing, (2) Semakin berat cacing tanah (Lumbricus rubellus) proses dekomposisi bahan organik menjadi pupuk kascing semakin cepat juga, perlakuan terbaik untuk proses dekomposisi bahan organik adalah C3B1, C3B2, dan C3B3, dan (3) Sifat biologi dan kimia pupuk yang dihasilkan dari sampah organik dengan bantuan cacing tanah (kascing) lebih baik daripada pupuk tanpa cacing tanah karena pupuk kascing mampu memperbaiki kesuburan tanah, menambah mikroba bermanfaat, dan menambah unsur hara tersedia. Perlakuan terbaik adalah C1B3. xiii

14 DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM... i PERSYARATAN GELAR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI... iv UCAPAN TERIMAKASIH... vi ABSTRAK... viii ABSTRACT... ix RINGKASAN... x DAFTAR ISI... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR GAMBAR... xvii DAFTAR LAMPIRAN... xviii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA Cacing Tanah (Lumbricus rubellus) Pupuk Kascing Kotoran Sapi Sampah Organik Pasar Batang Pisang Sifat Kimia Pupuk Sifat Biologi Pupuk Tanaman Sawi xiv

15 BAB III KERANGKA BERFIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS Kerangka Berfikir Konsep Penelitian Hipotesis Penelitian BAB IV METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Penelitian Rancangan Penelitian Prosedur Penelitian Variabel Penelitian Analisis Data BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Peningkatan Berat Cacing Tanah Efektivitas Dekomposisi Bahan Organik Oleh Cacing Tanah Sifat Kimia Pupuk Sifat Biologi Pupuk Aplikasi Lapangan Pupuk pada Tanaman Sawi BAB VI SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xv

16 DAFTAR TABEL Halaman 5.1. Ringkasan signifikasi pengaruh pemanfaatan cacing tanah (C) dan bahan organik (B), dengan interaksi antara cacing tanah dengan bahan organik (CxB) terhadap semua variabel yang diamati Peningkatan Berat Cacing Tanah (Lumbricus rubellus) Efektifitas Dekomposisi Bahan Organik oleh Cacing Tanah Hasil analisis kimia pupuk Hasil analisis biologi pupuk Tinggi Tanaman Sawi Jumlah Daun Tanaman Sawi Luas Daun Tanaman Sawi xvi

17 DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1. Morfologi Cacing Tanah Kerangka Berpikir Kerangka Konseptual pengaruh penggunaan sampah organik dan cacing tanah terhadap sifat kimia dan biologi pupuk kascing Grafik Peningkatan Berat Cacing Tanah dalam persen Grafik Efektifitas Dekomposisi Bahan Organik oleh Cacing Tanah Grafik Data Nitrogen Total Grafik Data Sifat Biologi Pupuk Grafik Data Tinggi Tanaman Sawi Grafik Data Jumlah Daun Tanaman Sawi Grafik Data Luas Daun Tanaman Sawi xvii

18 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Persyaratan teknis minimal pupuk organik padat Lampiran 2. Penetapan ph Pupuk Lampiran 3. Kadar N total Lampiran 4. Kadar C-organik (Walkley & Black) Lampiran 5. Penetapan P, K, Na, Ca, Mg, S, Fe, Al, Mn, Cu, Zn, dan B-total Lampiran 6. Penetapan KTK Lampiran 7. Penentuan Mikroba pelarut fosfat Lampiran 8. Isolasi dan Identifikasi Azotobacter Lampiran 9. Isolasi dan Identifikasi Azospirillum Lampiran 10. Data Analisis Kimia Pupuk oleh Laboratorium Lampiran 11. Data Analisis Biologi Pupuk oleh Laboratorium Lampiran 12. Foto-foto Penelitian xviii