BIOFERTILIZER BERBAHAN BAKU LIMBAH CAIR TEPUNG IKAN SEBAGAI ALTERNATIF NUTRISI UNTUK MENINGKATKAN PERTUMBUHAN DAN PRODUKTIVITAS BAYAM ( Amaranthus hybridus L.) SISTEM HIDROPONIK RAKIT APUNG MAR ATUS SHOLICHAH PROGRAM STUDI S1 BIOLOGI DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016 i
PEDOMAN PENGGUNAAN Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga. iv
Mar atus Sholichah. 2016. Biofertilizer Berbahan Baku Limbah Cair Tepung Ikan sebagai Alternatif Nutrisi untuk Meningkatkan Pertumbuhan dan Produktivitas Bayam (Amaranthus hybridus L.) Sistem Hidroponik Rakit Apung. Skripsi ini di bawah bimbingan Drs. Agus Supriyanto, M. Kes. dan Tri Nurhariyati, S.Si., M.Kes. Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian biofertilizer berbahan baku limbah cair tepung ikan dalam berbagai dosis terhadap pertumbuhan, produktivitas, dan nilai Relativity Agronomic Efectivity (RAE) pada produksi bayam (Amaranthus hybridus L.) pada sistem hidroponik rakit apung. Penelitian ini bersifat eksperimental dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Penelitian ini terdiri atas enam perlakuan, yaitu kontrol positif (pemberian pupuk kimia AB mix 10 ml/ 1 L larutan nutrisi), kontrol negatif (tanpa pemberian pupuk), biofertilizer 100%, 75%, 50%, dan 25%. Setiap perlakuan terdiri atas 4 ulangan. Mikroba dalam biofertilizer terdiri atas Rhizobium sp., Azotobacter sp., Azospirillum sp., Bacillus subtiliis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis, Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens, Cellulomonas sp., Lactobacillus plantarum, dan Saccharomyces cerevisiae. Variabel terikat pada penelitian ini meliputi pertumbuhan (tinggi tanaman dan jumlah daun) dan produktivitas (berat segar). Data pertumbuhan setiap minggu dianalisis secara deskriptif, sedangkan data pertumbuhan dan produktivitas pada saat panen dianalisis dengan menggunakan ANOVA satu arah dan uji lanjutan berupa uji Duncan dengan derajat signifikansi 5%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian dosis biofertilizer tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan tinggi tanaman, namun berpengaruh terhadap jumlah daun dan produktivitas bayam. Pada perlakuan B3 memberikan hasil tertinggi untuk tinggi tanaman (4,00 ± 0,26 cm), untuk hasil tertinggi jumlah daun terdapat pada perlakuan B1, B3, dan B4 (4,00 ± 0,26 helai), dan berat segar tertinggi terdapat pada perlakuan B3 (0,0475 ± 0,02 g). Nilai RAE biofertilizer tertinggi terdapat pada perlakuan B3 sebesar 280%. Kata kunci: Bayam (Amaranthus hybridus L.), biofertilizer, pertumbuhan, produktivitas, RAE. v
Mar atus Sholichah. 2016. Liquid Waste Fish Meal Biofertilizer as Alternative Nutrition on The Growth and Productivity of Amaranthus hybridus L. with Floating Raft Hydroponic System. This thesis is under the guidance of Drs. Agus Supriyanto, M. Kes. and Tri Nurhariyati, S.Si., M.Kes. Departement of Biology, Fakulty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya. ABSTRACT The aim of this study was to know the effect of biofertilizer from liquid waste fish meal in various of doses on the growth, productivity, and Relativity Agronomic Efectivity (RAE) of Amaranthus hybridus L. with floating raft hydroponic system. This study was an experimental study with a Completely Randomized Design (CRD). This study consists of six treatments, it was positive control (treatment was given AB mix chemical fertilizer 10 ml/ 1 L nutrient solution), negative control (had no fertilizer added), giving 100%, 75%, 50%, and 25% biofertilizer. The microbes in biofertilizer consisted of Rhizobium sp., Azotobacter sp., Azospirillum sp., Bacillus subtiliis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis, Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens, Cellulomonas sp., Lactobacillus plantarum, and Saccharomyces cerevisiae. The dependent variables in this experiment were the growth (plant hight and number of leaves) and productivity (fresh weight). The data of the every week growth was analyzed descriptively, while the data of the growth and productivity at harvest were analyzed by one way ANOVA and advanced test, called Duncan with significance level of 5%. The results showed that the doses of biofertilizer had no effect on the height of plant, but had effect on number of leaves and productivity of spinach. B3 treatment gave the highest result on plant height (4,00 ± 0,26 cm), the highest result on number of leaves was found in B1, B3, and B4 treatments (4,00 ± 0,26 leaves), and the highest fresh weight was found in B3 treatment (0,0475 ± 0,02 g). The highest RAE was 280% resulted in B3 treatment. Keywords: Amaranthus hybridus L., biofertilizer, growth, productivity, RAE. vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat, karunia, dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi dengan judul Biofertilizer Berbahan Baku Limbah Cair Tepung Ikan sebagai Alternatif Nutrisi untuk Meningkatkan Pertumbuhan dan Produktivitas Bayam (Amaranthus hybridus L.) Sistem Hidroponik Rakit Apung dengan lancar. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S. Si.) program studi S-1 Biologi di Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Terselesaikannya skripsi ini tentunya tidak lepas dari dorongan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan yang telah diberikan oleh berbagai pihak, sehingga penulisan skripsi ini terselesaikan dengan baik. Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, sehingga memerlukan perbaikan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Surabaya, Januari 2016 Penulis Mar atus Sholichah vii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat, karunia, dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dengan baik, walaupun jauh dari kata sempurna. Karena kesempurnaan hanya milik Tuhan semata. Pada kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Drs. Agus Supriyanto, M. Kes. selaku pembimbing I yang senantiasa mencurahkan segenap ilmu, waktu, materi, dan tenaga dalam membimbing, mengarahkan, memotivasi, dan memberikan masukan yang sangat berharga selama penelitian berlangsung sampai selesainya penulisan skripsi ini. 2. Tri Nurhariyati, S. Si., M. Kes. selaku pembimbing II yang senantiasa memberikan arahan, koreksi, nasihat, dan saran yang sangat membangun selama penelitian sampai selesai penulisan skripsi ini. 3. Drs. Salamun, M. Kes. selaku penguji III yang telah memberikan kritik dan saran membangun selama penyusunan proposal dan skripsi ini. 4. Dra. Thin Soedarti, CESA. selaku penguji IV yang telah memberikan kritik dan saran membangun dalam penyelesaian skripsi ini 5. Drs. Saikhu Akhmad Husen, M. Kes. selaku dosen wali yang telah memberikan motivasi, arahan, evaluasi hasil belajar, dan bimbingan perkuliahan selama ini. 6. Sahabat-sahabat tersayang dari luar Biologi FST Unair: Afiyatuz, Arsita, Dinda, Ernawati, Feppy, Frety, dan Olivia yang selama ini senantiasa mendoakan, memotivasi, dan menasihati 7. Teman-teman seperjuangan: Intan Permata Putri, Manikya Pramudya, Suhailah, Nadyatul Ilma, Yulia Rachmawati, Dewi Rahmawati, Wilna D. K. Anggun, Ajeng Erma Nita Sari, dan M. Maulidi Ulil Fadli yang senantiasa menguatkan dan memotivasi serta telah berjuang bersama mengawali Biologi 2012 dalam menyusun proposal dan skripsi. viii
8. Sahabat-sahabat terbaik saya: Intan, Manikya, Fauziah, dan Artifa yang senantiasa membantu, mendoakan, dan memotivasi selama perkuliahan sampai penyusunan skripsi ini selesai. 9. Ajeng Erma Nita Sari selaku partner proyek yang senantiasa saling menguatkan, memotivasi, dan bekerja sama dengan baik selama penelitian berlangsung sampai selesai penyusunan skripsi ini. 10. M. NurdianFajar Usman yang senantiasa menemani, membantu, memotivasi, mendoakan, dan menguatkan penulis selama perkuliahan sampai penyusunan skripsi ini selesai. 11. Teman-teman Biologi 2012 yang senantiasa memberikan motivasi dan dukungan selama perkuliahan sampai skripsi ini selesai. 12. Kakak-kakak angkatan Biologi 2011 yang telah membantu dan mengajari banyak hal selama perkuliahan sampai skripsi. 13. Adek-adek Biologi angkatan 2013 dan 2014 yang telah membantu, memotivasi, dan menguatkan selama penelitian berlangsung sampai terselesainya skripsi ini. 14. Laboran Laboratorium Biologi: Bapak Suwarni yang senantiasa membantu dan meminjamkan alat penelitian. 15. Karyawan-karyawan Departemen Biologi: Bu Yatminah, Bu Arie, dan Pak Catur yang senantiasa dengan sabar membantu dalam pelayanan naskah dan berkas-berkas selama perkuliahan, proposal, dan sampai penyusunan skripsi selesai. 16. Semua pihak yang telah membantu, menasihati, memberikan motivasi dan dukungan, serta menorehkan kenangan-kenangan yang indah selama ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 17. Keluarga tercinta: Bapak Abdul Choliq dan Bunda (ibu Sumiatun) yang tidak pernah lelah untuk mendoakan, memotivasi, menasihati, dan memberikan semua materi selama ini. ix
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii PEDOMAN PENGGUNAAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACK... vi KATA PENGANTAR... vii UCAPAN TERIMA KASIH... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN...xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 6 1.3 Asumsi Penelitian... 7 1.4 Hipotesis Penelitian... 8 1.4.1 Hipotesis kerja... 8 1.4.2 Hipotesis statistik... 8 1.5 Tujuan Penelitian... 9 1.6 Manfaat Penelitian... 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 11 2.1 Tinjauan Umum Tanaman Bayam (Amaranthus hybridus L.)...11 2.2 Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman... 13 2.3 Tinjauan Umum Biofertilizer... 14 2.3.1 Mikroba pemfiksasi nitrogen... 15 2.3.2 Mikroba pelarut fosfat... 19 2.3.3 Mikroba pendegradasi bahan organik... 26 2.4 Tinjauan Umum Limbah Cair Tepung Ikan... 30 2.5 Tinjauan Umum Sistem Hidroponik... 32 2.6 Hidroponik Rakit Apung... 34 BAB III METODE PENELITIAN... 37 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 37 3.2 Bahan dan Alat... 37 3.2.1 Bahan penelitian... 37 3.2.2 Alat penelitian... 38 3.3 Rancangan Penelitian... 38 3.3.1 Variabel penelitian... 39 3.4 Prosedur Penelitian... 40 3.4.1 Tahap sebelum penanaman... 40 x
3.4.2 Tahap persiapan dan penanaman tanaman bayam (Amaranthus hybridus L.)...43 3.4.3 Tahap pemeliharaan tanaman bayam...44 3.4.4 Tahap pemanenan tanaman bayam...44 3.4.5 Prosedur pengumpulan data...44 3.4.6 Skema prosedur penelitian...46 3.5 Analisis Data...47 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 48 4.1 Hasil Penelitian... 48 4.1.1 Pengukuran pertumbuhan tinggi bayam pada usia 1, 2, 3, dan 4 setelah tanam... 48 4.1.2 Pengaruh biofertilizer terhadap pertumbuhan tinggi bayam pada saat panen... 50 4.1.3 Penghitungan jumlah daun bayam pada usia 1, 2, 3, dan 4 setelah tanam... 51 4.1.4 Pengaruh biofertilizer terhadap jumlah daun bayam pada saat panen... 52 4.1.5 Pengaruh biofertilizer terhadap produktivitas bayam... 54 4.1.6 Uji efektivitas biofertilizer... 56 4.2 Pembahasan... 57 4.2.1 Pertumbuhan tinggi bayam pada usia 1, 2, 3, dan 4 setelah tanam... 57 4.2.2 Pengaruh biofertilizer terhadap pertumbuhan tinggi bayam pada saat panen... 60 4.2.3 Jumlah daun bayam pada usia 1, 2, 3, dan 4 setelah tanam... 64 4.2.4 Pengaruh biofertilizer terhadap jumlah daun bayam pada saat panen... 66 4.2.5 Pengaruh biofertilizer terhadap produktivitas bayam... 70 4.2.6 Efektivitas biofertilizer... 71 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 73 5.1 Kesimpulan...73 5.2 Saran... 74 DAFTAR PUSTAKA...75 LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman 2.1 Kandungan Bayam Segar dalam 100 g Bahan 12 2.2 Kualitas Sifat Kimia dari Limbah Cair Tepung Ikan 32 3.1 Rancangan Penelitian 39 4.1 Rata-rata Tinggi Tanaman Bayam pada Usia 1, 2, 3, dan 4 Minggu Setelah Tanam (MST) 48 4.2 Rata-rata Pertumbuhan Tinggi Tanaman Bayam pada Saat Panen 50 4.3 Rata-rata Jumlah Daun Tanaman Bayam pada Usia 1, 2, 3, dan 4 Minggu Setelah Tanam (MST) 51 4.4 Rata-rata Jumlah Daun Tanaman Bayam pada Saat Panen 53 4.5 Rata-rata Berat Segar Tanaman Bayam Hasil Panen 55 4.6 Nilai Efektivitas Biofertilizer 56 xii
DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 1 Bayam (Amaranthus hybridus L.)... 11 2 Sel Rhizobium sp. dengan TEM... 16 3 Sel Azotobacter sp. dengan SEM... 17 4 Sel Azospirillum sp. dengan SEM... 18 5 Sel Bacillus subtilis dengan SEM... 21 6 Sel Bacillus megaterium dengan SEM... 22 7 Sel Bacillus licheniformis dengan Mikroskop Cahaya (x1000)... 23 8 Sel Pseudomonas putida dengan SEM... 24 9 Sel Pseudomonas fluorescens dengan SEM... 25 10 Sel Cellulomonas sp dengan SEM... 11 Sel Lactobacilus plantarum dengan SEM... 28 12 Sel Saccharomyces cereviceae dengan SEM... 29 13 Instalasi Hidroponik Rakit Apung... 35 14 Skema Prosedur Penelitian... 46 15 Grafik pertumbuhan tinggi tanaman bayam (Amaranthus hybridus L.) pada 49 usia 1, 2, 3, dan 4 MST 16 Grafik jumlah daun tanaman bayam (Amaranthus hybridus L.) pada pada usia 1, 2, 3, dan 4 MST 52 17 Berat Segar Keseluruhan Bayam (Amaranthus hybridus L.) 55 27 xiii
DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul 1 Hasil Pengukuran OD dan TPC Masing-masing Mikroba sebelum menjadi Konsorsium untuk Pembuatan Biofertilizer 2 Hasil Pengukuran OD dan TPC Konsorsium yang Digunakan dalam Biofertilizer 3 Hasil Pengukuran ph Larutan Nutrisi 4 Pertumbuhan Tinggi Tanaman Bayam (Amaranthus hybridus L.) pada Umur 1, 2, 3, dan 4 Minggu Setelah Tanam 5 Daun Tanaman Bayam (Amaranthus hybridus L.) pada Umur 1, 2, 3, dan 4 Minggu Setelah Tanam 6 Berat Segar Keseluruhan Tanaman Bayam (Amaranthus hybridus L.) pada Saat Panen 7 Analisis Statistik 8 Perhitungan Nilai Relativity Agronomic Effectivity (RAE) 9 Pembuatan Biofertilizer 10 Penelitian Lapangan xiv