PENGARUH MIKORIZA ARBUSKULAR TERHADAP PERTUMBUHAN DAN SERAPAN Pb DAN Cd TANAMAN Mucuna pruriens PADA TANAH YANG DICEMARI LOGAM BERAT TESIS

PENGARUH MIKORIZA ARBUSKULAR TERHADAP PERTUMBUHAN DAN SERAPAN Pb DAN Cd TANAMAN Mucuna pruriens PADA TANAH YANG DICEMARI LOGAM BERAT TESIS Oleh: RIZKY AMNAH 117001002 PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

PENGARUH MIKORIZA ARBUSKULAR TERHADAP PERTUMBUHAN DAN SERAPAN Pb DAN Cd TANAMAN Mucuna pruriens PADA TANAH YANG DICEMARI LOGAM BERAT TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Pertanian pada Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Oleh: RIZKY AMNAH 117001002 PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

LEMBAR PENGESAHAN Judul Tesis : PENGARUH MIKORIZA ARBUSKULAR TERHADAP PERTUMBUHAN DAN SERAPAN Pb DAN Cd TANAMAN Mucuna pruriens PADA TANAH YANG DICEMARI LOGAM BERAT Nama Mahasiswa : Rizky Amnah Nomor Induk : 117001002 Program Studi : Agroekoteknologi Menyetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. Asmarlaili S, MS, DAA. Ketua Prof. Dr. Ir. T. Sabrina, M. Sc. Anggota Ketua Program Studi, Dekan Fakultas Pertanian, Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP. Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS. Tanggal Lulus: 05 Februari 2015

Telah diuji pada Tanggal 05 Februari 2015 PANITIA PENGUJI TESIS KETUA : Prof. Dr. Ir. Asmarlaili S, MS, DAA. ANGGOTA : 1. Prof. Dr. Ir. T. Sabrina, M. Sc. 2. Dr. Deni Elfiati, SP, MP. 3. Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP. 4. Dr. Ir. Revandy Iskandar Damanik, M. Sc.

ABSTRAK Rizky Amnah. Pengaruh Mikoriza Arbuskular Terhadap Pertumbuhan dan Serapan Pb dan Cd Tanaman Mucuna pruriens pada Tanah yang Dicemari Logam Berat. Dibimbing oleh Asmarlaili S sebagai ketua komisi pembimbing dan T. Sabrina sebagai anggota komisi pembimbing. Logam berat Pb dan Cd merupakan salah satu penyebab menurunnya kualitas tanah dan bersifat meracun bagi tanaman. Logam ini tidak dapat didegradasi dan bersifat akumulatif. Mikoriza arbuskular sebagai agen untuk meningkatkan fitoremediasi pada lahan tercemar dinilai sangat penting. Mikoriza arbuskular dapat meningkatkan penyerapan logam berat oleh tanaman, mengurangi toksisitas dan meningkatkan toleransi tanaman pada tanah terkontaminasi logam berat. Tujuan penelitian ini adalah untuk melihat pengaruh mikoriza arbuskular terhadap pertumbuhan dan serapan logam Pb dan Cd tanaman Mucuna pruriens yang tumbuh pada tanah yang dicemari logam berat. Penelitian ini dilaksanakan di Rumah Kasa Fakultas Pertanian, Medan. Rancangan yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok Faktorial dengan dua faktor, faktor pertama terdiri dari 2 taraf pemberian mikoriza arbuskular (tanpa mikoriza arbuskular dan pemberian mikoriza arbuskular) dan faktor kedua terdiri dari 6 perlakuan logam berat (tanpa logam berat, 400 ppm Pb, 600 ppm Pb, 800 ppm Pb, 400 ppm Pb + 70 ppm Cd dan 600 ppm Pb + 105 ppm Cd) dengan 3 ulangan. Tanaman dipanen setelah berumur 4 bulan setelah tanam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian mikoriza arbuskular dapat meningkatkan pertumbuhan serta serapan logam Pb dan Cd tanaman M. pruriens secara nyata. Perlakuan logam berat menghambat pertumbuhan tanaman dengan pertumbuhan tanaman terendah terdapat pada perlakuan 600 ppm Pb + 105 ppm Cd. Serapan logam Pb tanaman M. pruriens tertinggi terdapat pada kombinasi perlakuan pemberian mikoriza arbuskular dan 800 ppm Pb. Serapan Cd tertinggi terdapat pada kombinasi perlakuan pemberian mikoriza arbuskular dan 600 ppm Pb + 105 ppm Cd. Kata kunci: Mikoriza arbuskular, Serapan Timbal, Serapan Kadmium, Pertumbuhan Mucuna pruriens.

ABSTRACT Rizky Amnah. Effect of Arbuscular Mycorrhiza on Growth and Pb-Cd Uptake of Mucuna pruriens in Soil Contaminated by Heavy Metals. Supervised by Asmarlaili S and T. Sabrina. Heavy metals is one of the causes of decreasing soil quality and toxicity for plant. Heavy metals can not be degraded and accumulate in soil and plant tissues. Arbuscular mycorrhiza is an agent for improving phytoremediation on contaminated soil. Arbuscular mycorrhiza can stimulate heavy metals uptake by plants, reduce toxicity and improve the plants tolerance in soil contaminated with heavy metals. The objective of this research was to observe the effects of arbuscular mycorrhiza on growth and Pb-Cd uptake of Mucuna pruriens plants that grow in the soil contaminated by Pb and Cd. This research was done at screen house of Agriculture Faculty, University of North Sumatra, Medan. The experiment design was arranged in factorial randomized block design, three replications with two factors: first factor was inoculation arbuscular mycorrhiza (uninoculated and inoculated arbuscular mycorrhiza) and second factor was heavy metal treatments (without heavy metal, 400 ppm Pb, 600 ppm Pb, 800 ppm Pb, 400 ppm Pb + 70 ppm Cd and 600 ppm Pb + 105 ppm Cd). The plants harvested 4 months after planting. Results of the experiment showed that inoculation of arbuscular mycorrhiza enhanced the growth and the uptake of Pb and Cd by M. pruriens significantly. Heavy metal treatments inhibited the plant growth with lowest growth at treatment 600 ppm Pb + 105 ppm Cd. Pb uptake by M. pruriens was highest in the combination treatment inoculated arbuscular mycorrhiza and 800 ppm Pb. Cd uptake was highest at treatment inoculated arbuscular mycorrhiza and 600 ppm Pb + 105 ppm Cd. Keywords: Arbuscular mycorrhiza, Lead uptake, Cadmium uptake, Mucuna pruriens growth.

KATA PENGANTAR Bismillāhirrohmānirrohīm, Alhamdulillahirobbil ālamīn. Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, atas limpahan rahmat dan karunia-nya penulis berhasil merampungkan tesis ini. Salawat dan salam kepada junjungan dan tauladan umat, Nabi Muhammad SAW, kepada keluarga, sahabat, serta pengikut-pengikut Beliau hingga akhir zaman. Tesis ini berjudul Pengaruh Mikoriza Arbuskular Terhadap Pertumbuhan dan Serapan Pb dan Cd Tanaman Mucuna pruriens pada Tanah yang Dicemari Logam Berat. Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis banyak memperoleh bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Asmarlaili S, MS, DAA dan Prof. Dr. Ir. T. Sabrina, M. Sc selaku dosen pembimbing yang telah dengan sabar memberikan bimbingan, arahan dan fikiran mulai persiapan penelitian hingga penulisan tesis ini. 2. Dr. Deni Elfiati, SP, MP., Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi., Dr. Ir. Hamidah Hanum, MP dan Dr. Revandy Iskandar Damanik, MSc selaku dosen penguji yang telah memberi saran dan ilmu dalam penyempurnaan tesis ini. 3. Ayah dan Ibu, Bang Hamdan dan kedua adikku, Rezha dan Tina, yang telah memberikan dukungan dan mengiringi ananda dengan do a dan kasih sayang. 4. Teman-teman serta staf tata usaha dan laboratorium yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. 5. Semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan tesis ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Penulis berharap tesis ini bisa bermanfaat bagi seluruh pembaca. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmad dan karunia-nya bagi kita semua. Aamiin. Medan, Maret 2014 Penulis

RIWAYAT HIDUP Penulis lahir pada tanggal 30 Agustus 1986 di Padangsidimpuan, Propinsi Sumatera Utara, sebagai putri kedua dari empat bersaudara dari Ayah bernama Pamusuk Harahap, S.Pd dan Ibu bernama Qanitah Nasution, S.Pd. Setelah lulus dari Taman Kanak-kanak Aisyiyah Bustanul Athfal pada tahun 1993, penulis melanjutkan pendidikan di SD Negeri No. 145565 Losung Batu, lulus tahun 1999 dan Madrasah Ibtidaiyah Swasta Nurul Iman Losung Batu, lulus tahun 1998. Penulis kemudian melanjutkan sekolah di SMP Negeri 4 Padangsidimpuan. Pada tahun 2002, penulis diterima di SMA Negeri 4 Padangsidimpuan. Setelah lulus SMA pada tahun 2005, penulis melanjutkan pendidikan di IPB melalui Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Fakultas Pertanian, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan. Pada tahun 2011 penulis melanjutkan pendidikan S2 pada Program Magister Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian,.

DAFTAR ISI Hal. ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii RIWAYAT HIDUP... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... x PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 3 Hipotesa Penelitian... 3 Manfaat Penelitian... 3 TINJAUAN PUSTAKA Mikoriza Arbuskular (MA)... 4 Logam Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd)... 7 Bioremediasi... 9 Mucuna pruriens... 11 BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu... 13 Bahan dan Alat... 13 Metode Penelitian... 13 Pelaksanaan Penelitian... 15 Pengambilan Contoh Tanah... 15 Analisis Tanah Pendahuluan... 15 Persiapan Lahan... 16 Perbanyakan Mikoriza Arbuskular... 16 Persiapan Bibit Tanaman Mucuna pruriens Bermikoriza... 17 Persiapan Tanah Tercemar Pb dan Cd... 17 Aplikasi Bibit Tanaman Mucuna pruriens Bermikoriza pada Tanah Tercemar Pb dan Cd... 18 Pemeliharaan Tanaman... 18 Pemanenan... 18 Parameter Pengamatan... 19 ph H 2 O Tanah... 19 Kadar Pb dan Cd (ppm) Total Tanah Setelah Panen... 19 Kadar Pb dan Cd (ppm) Tajuk dan Akar Tanaman Mucuna pruriens Setelah Panen... 19 Serapan Pb dan Cd (mg/tanaman) Tajuk dan Akar Tanaman Mucuna pruriens... 19 Berat Basah Tajuk dan Akar (g)... 20

Berat Kering Tajuk dan Akar (g)... 20 Derajat Infeksi Mikoriza (%)... 20 Persentase Peningkatan Serapan Pb dan Cd pada Tajuk dan Akar Tanaman Mucuna pruriens Akibat Pemberian Mikoriza Arbuskular (MA)... 20 Berat Kering Bintil (g/tanaman)... 21 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil... 22 ph H 2 O Tanah... 22 Derajat Infeksi Mikoriza (%)... 23 Pertumbuhan Tanaman... 25 Kadar Pb dan Cd (ppm) Total Tanah Setelah Panen... 27 Kadar Pb dan Cd (ppm) Tajuk dan Akar Tanaman Mucuna pruriens Setelah Panen... 28 Serapan Pb dan Cd (mg/tanaman) Tajuk dan Akar Tanaman Mucuna pruriens... 31 Persentase Peningkatan Serapan Pb dan Cd pada Tajuk dan Akar Tanaman Mucuna pruriens Akibat Pemberian Mikoriza Arbuskular (MA)... 33 Berat Kering Bintil (g/tanaman)... 34 Pembahasan... 36 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan... 48 Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA... 49

DAFTAR TABEL No. Hal. 1 Konsentrasi maksimum logam berat di dalam tanah (mg kg -1 tanah). 8 2. Kadar logam berat dalam tanah sebagai dasar untuk pembersihan (The US Environmental Protection Agency)... 9 3. Jenis analisis tanah pendahuluan dan metode yang digunakan... 16 4. Nilai ph awal tanah, ph setelah satu minggu pemberian logam berat dan setelah panen akibat pemberian mikoriza arbuskular, logam berat dan interaksinya... 22 5. Derajat infeksi (%) akibat pemberian mikoriza arbuskular, logam berat dan interaksinya... 24 6. Berat basah tajuk (g), berat kering tajuk (g), berat basah akar (g) dan berat kering akar (g) akibat pemberian mikoriza arbuskular, logam berat dan interaksinya... 26 7. Kadar Pb dan Cd (ppm) total tanah setelah panen akibat pemberian mikoriza arbuskular, logam berat dan interaksinya... 28 8. Kadar Pb dan Cd (ppm) tajuk dan akar tanaman Mucuna pruriens akibat pemberian mikoriza arbuskular, logam berat dan interaksinya... 29 9. Serapan Pb dan Cd (mg/tanaman) tajuk dan akar tanaman Mucuna pruriens akibat pemberian mikoriza arbuskular, logam berat dan interaksinya... 32 10. Berat kering bintil akar tanaman Mucuna pruriens akibat pemberian mikoriza arbuskular dan logam berat... 34

DAFTAR GAMBAR No. Hal. 1. Persentase peningkatan serapan logam berat Pb dan Cd pada tajuk dan akar tanaman Mucuna pruriens akibat pemberian mikoriza arbuskular.... 33

DAFTAR LAMPIRAN No. Hal 1 Data analisis awal tanah.... 54 2. Penetapan derajat infeksi mikoriza arbuskular... 54 3. Analisis Pb dan Cd total dalam tanah... 55 4. Analisis kadar dan serapan Pb dan Cd pada tajuk dan akar tanaman Mucuna pruriens... 56 5. Data ph tanah setelah satu minggu pemberian logam berat... 57 6. Daftar sidik ragam ph tanah setelah satu minggu pemberian logam berat... 57 7. Data ph tanah setelah panen... 58 8. Daftar sidik ragam ph tanah setelah panen... 58 9. Data derajat infeksi (%)... 59 10. Daftar sidik ragam derajat infeksi (%)... 59 11. Data berat basah tajuk (g)... 60 12. Daftar sidik ragam berat basah tajuk (g)... 60 13. Data berat kering tajuk (g)... 61 14. Daftar sidik ragam berat kering tajuk (g)... 61 15. Data berat basah akar (g)... 62 16. Daftar sidik ragam berat basah akar (g)... 62 17. Data berat kering akar (g)... 63 18. Daftar sidik ragam berat kering akar (g)... 63 19. Data Pb total tanah setelah panen (ppm)... 64 20. Daftar sidik ragam Pb total tanah setelah panen (ppm)... 64 21. Data Cd total tanah setelah panen (ppm)... 65 22. Daftar sidik ragam Cd total tanah setelah panen (ppm)... 65 23. Data kadar Pb tajuk Mucuna pruriens (ppm)... 66

24. Daftar sidik ragam kadar Pb tajuk Mucuna pruriens (ppm)... 66 25. Data kadar Cd tajuk Mucuna pruriens (ppm)... 67 26. Daftar sidik ragam kadar Cd tajuk Mucuna pruriens (ppm)... 67 27. Data kadar Pb akar Mucuna pruriens (ppm)... 68 28. Daftar sidik ragam kadar Pb akar Mucuna pruriens (ppm)... 68 29. Data kadar Cd akar Mucuna pruriens (ppm)... 69 30. Daftar sidik ragam kadar Cd akar Mucuna pruriens (ppm)... 69 31. Data serapan Pb tajuk Mucuna pruriens (mg/tanaman)... 70 32. Daftar sidik ragam serapan Pb tajuk Mucuna pruriens (mg/tanaman).. 70 33. Data serapan Cd tajuk Mucuna pruriens (mg/tanaman)... 71 34. Daftar sidik ragam serapan Cd tajuk Mucuna pruriens (mg/tanaman).. 71 35. Data serapan Pb akar Mucuna pruriens (mg/tanaman)... 72 36. Daftar sidik ragam serapan Pb akar Mucuna pruriens (mg/tanaman)... 72 37. Data serapan Cd akar Mucuna pruriens (mg/tanaman)... 73 38. Daftar sidik ragam serapan Cd akar Mucuna pruriens (mg/tanaman)... 73 39. Data berat kering bintil akar (g/tanaman)... 74 40. Daftar sidik ragam berat kering bintil akar (g/tanaman)... 74 41. Kriteria ph Tanah... 75