Manfaat Futuristik

Azolla microphylla dan

Lemna polyrhiza

untuk Pertanian dan Lingkungan Tropika (The Future Use of Azolla microphylla and Lemna polyrhiza for Tropical Agriculture

and its Environment)

Purwandaru Widyasunu

Lab. Tanah/Sumberdaya Lahan, Faperta, Unsoed widyasunuunsoed@yahoo.com

purwandaru.widyasunu@gmail.com

2013

LATAR BELAKANG

Riset 1996 – 2013 sukses Am bahan

pupuk organik lanjut ke C-sequetration

dan bio-fuel (2014/2015 – 2020).

Perlu riset aksi desiminasi &

Pengembangan di sawah irigasi clean

agriculture.

Clean Agriculture:

1. Kontribusi pemanasan global kecil atau

semakin mengurangi .

2. Polutan ke lingkungan nil /sangat rendah.

3. Input lokal sangat tinggi dan rendah Energi

fosil.

4. Mendukung siklus hidrologi, sekuestrasi

CO2 tinggi, Emisi GRK rendah.

Azolla microphylla mampu: 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O. Artinya menghasilkan biomass karena merupakan

produsen; input bahan pupuk organik dalam tinggi.

Potensial menghasilkan 15-20 ton kering tiris/ha/2

minggu. Nisbah C/N 14-15; C-organik 40-43 %. Klorofil 4,65 kg/10 ton

CO2

-

SEQUEST

Manfaat Azolla sebagai produsen fotosintetik C3:

Azolla dan Cyanobakteria memfiksasi CO2 via siklus Calvin: tanaman C3.

Ray et al. (1978): A. caroliniana mempunyai klorofil sebesar 0,465 mg/g Ac segar. Bila mempunyai 10 t Azolla maka kita punyai 4,65 kg Klorofil.

Ray et al. (1979): A. caroliniana laju maks fotosintesisnya 90-100 μ mol CO2/mg klrfl.jam. Anggap punya 10 t Az maka laju fiksasi CO2-nya 4,65 x 106 mg klrfl x 100 μ mol CO2 = 465 mol CO2/jam.

CO2

-

SEQUEST

ROAD MAP

Manfaat Futuristik

Azolla microphylla (Am) dan

Lemna polyrhiza (Lp) bio-system

sawah

CO2

Penyerapan

CO2

ALGAE

Sawah

Azolla-Anabaena

Penangkapan &

Penyimpanan

Karbon

(rencana 2014-

2016)

Bio-plastik

Bio-polimer

Bio-kosmetik

Bio-remediator

Pangan

Pakan

(rekan)

BIO-FUEL

(rencana)

BIOFERTILIZER

(sudah) Dual

crop rice-Am;

bokashi dan

POC basis Am

dan Lp

Purwandaru Widyasunu,

2013

FUNGSI & ROAD MAP

RISET (mulai 1996)

Dinamika pH air genangan

Tahun 1996/1997 (Widyasunu, 1997)

(Sawah; RAKL, 4 ul.)

Dynamics of sawah floodwater pH

during 10 days-Application 50 kg N/ha (Widyasunu, 1997)

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days 1 - 10 measurement

Flo

od

wate

r p

H

U2A0 10 - 12 0'clock

U2A1 10 - 12 0'clock

U2A2 10 - 12 0'clock

Dynamics of sawah floodwater pH

during 10 days-Application Urea 50 kg/ha (Widyasunu, 1997)

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Days 1 - 10 of measurenment

Flo

od

wate

r p

H

U2A0 12 - 14 o'clock

U2A1 12 - 14 o'clock

U2A2 12 - 14 o'clock

Dynamics of sawah floodwater pH

during 10 days-Application Urea 50 kg/ha (Widyasunu, 1997)

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Day 1 - 10 measurement

Flo

od

wate

r p

H

U2A0 14 - 16 o'clock

U2A1 14 - 16 o'clock

U2A2 14 - 16 o'clock

Mudah dikembangkan pada lahan sawah

Prospek untuk pengembangan go organik

Pola bank atau mono kultur Am:

Dual cropping (tumpangsari)

Padi organik – Azolla microphylla

BNF: (i) di Cina utara 40-60 %/musim atau hitungannya setara 5 kg N/ha/5-6

hari (padi-azolla Af); (ii) di Purwokerto Am mono crop kandungan N nya sebesar

5 – 6 % biomass kering udara, hitungan kemampuan fiksasi N2 adalah 500 – 600

kg N/musim (Widyasunu, 2009).

Manfaat Am dalam tumpangsari

dengan padi (Widyasunu, 1997) • Memelihara pH genangan air pada ± 7,0 (rentang pH 6,62 –

7,73).

• Memelihara temperatur air genangan stabil pada kisaran 27-32 °C dari pagi s/d sore hari (Widyasunu, 1997).

• Menurunkan konsentrasi NH3(aq)* dalam air genangan sebesar kisaran 93,70 - 97,10 % (Widyasunu, 1997).

• Menurunkan tekanan parsial NH3(g) dalam genangan air. Tekanan parsial NH3(g) 4,74 – 213,70 mPa tanpa inokulasi Am menjadi 0,26 – 20,00 m Pa dengan inokulasi Am (Widyasunu, 1997).

• De Macale dan Vlek (2004), melaporkan bahwa pupuk-15N terserap 77 – 99 % oleh padi yang dibudidayakan tumpangsari dengan Azolla.

• Data nisbah C/N Azolla microphylla paling akhir menunjukkan kisaran 14,09 – 14,57 kondisi kering oven, sehingga Azolla microphylla memang cepat terdekomposisi (Widyasunu, 2009).

• Berpotensi untuk sekuestrasi CO2. *

Pengelolaan Am dalam go organik,

memerlukan manajemen:

• Teknis: (i) bank Am dan (ii) tumpangsari SRI/non SRI dg padi organik/non.

• Tata ruang.

• Rekayasa sosial-budaya.

• Agronomis.

• Keindustrian berbasis pemberdayaan kelompok tani: manfaat untuk pupuk.

• Penata layanan sistem budidaya organik-biodinamik: tnm, ternak, ikan.

Duckweed species Lemna polyrhiza lazim dijumpai

di perairan (sawah, sungai, kalenan, empang, danau

di pulau Jawa termasuk Kabupaten Banyumas)

(Gambar: (www.FAO.org)).

Penggandaan biomass 16

jam s/d 2 (dua) hari.

Penggandaan 10 juta kali

dapat terjadi mulai 10 cm2

menjadi 100 juta m2

selama 50 hari di perairan

ideal.

Kandungan Satuan

Protein

kasar

25-35 %

Nitrogen 60.000 mg/kg

Fosfat 5.000-14.000 mg/kg

Kalium 40.000 mg/kg

Kalsium 10.000 mg/kg

Magnesium 6.000 mg/kg

Natrium 3.250 mg/kg

Besi 2.500 mg/kg

Komparasi: i) Sesbania rostrata (turi) pemetikan

tiap 2 bulan total N tanaman 157-312 kg N/ha, (ii)

Crotalaria juncea (orok-orok) total N tanaman 105-

129 kg N/ha, (iii) Gliricidia sepium pemetikan tiap

90 hari total N tanaman 132 kg N/ha, dan (iv)

Leucaena leucocephala pemetikan tiap 3 bulan

total N tanaman 296-313g N/ha (Roger, 1995).

Menurut FAO:

IR-64 aerob 3 bibit IR-64 aerob SRI 1 bibit 7

hari

The mats between Azolla

microphylla and Lemna

polyrhiza

Widyasunu et al., 2011

Rice var. local

Pandanwangi – Am;

soil depth 50 cm;

water 5 cm.

Hasil analisis bokhasi & poc basis

Azolla microphylla

Sari, 2011; Widyasunu et al., 2011.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100

JUMLAH DAUN

JUMLAH ANAKAN

JUMLAH ANAKAN PRODUKTIF

Bokashi basis Am

(% dari 5 % BOT)

(Sari dan Widyasunu, 2009)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.00 50.00 100.00

Bo

bo

t g

ab

ah

per

rum

pu

n (

g)

Dosis Bokhasi (%) (Sari dan Widyasunu,

2009)

Pengaruh kombinasi Bokhasi & POC terhadap

bobot 100 butir gabah isi

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 50 100

Bo

bo

t (g

)

Dosis Bokhasi (%)

POC = 0

POC = 500

(Sari dan Widyasunu,

2009)

Pengaruh bokhasi, POC dan jarak tanam

terhadap Serapan N Padi Pandanwangi

Pengaruh jarak tanam terhadap

Serapan N

0

50

100

150

200

250

300

25 30 40

mg

N/r

um

pu

n

Jarak tanam

Pengaruh kombinasi bokhasi &

POC terhadap serapan N

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100m

g N

/ru

mp

un

Dosis Bokhasi (%)

POC = 0

POC = 500

(Sari dan Widyasunu, 2009)

Pengaruh bokhasi, POC dan jarak tanam

terhadap BJI Tanah

Pengaruh kombinasi bokhasi & jarak tanam

terhadap BJI tanah

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 50 100

g/c

m³

Dosis Bokhasi (%)

25 x 25

30 x 30

40 x 40

Pengaruh kombinasi bokhasi & POC terhadap BJI

tanah

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 50 100g

/ cm³

Dosis Bokhasi (%)

POC = 0

POC = 500

(Sari dan Widyasunu, 2009)

Hari1-

06.00

Hari1-

12.15

Hari1-

15.30

hari3-

06.00

Hari3-

12.15

Hari3-

15.30

Hari5-

06.00

Hari5-

12.15

Hari5-

15.30

Hari7-

06.00

Hari7-12.15

Hari7-

15.30

K 6.68 6.73 6.68 7.19 7.29 7.02 6.98 7.24 6.99 6.68 6.73 6.68

A4 6.60 6.66 6.73 6.95 7.35 7.07 7.08 7.21 7.30 6.60 6.66 6.73

A6 6.69 6.71 6.71 7.07 7.17 7.17 7.30 7.55 7.34 6.69 6.71 6.71

A9 6.64 6.86 6.82 7.19 6.86 7.23 7.35 7.68 7.36 6.64 6.86 6.82

P2 6.60 6.68 6.59 6.86 7.18 6.98 7.16 7.28 7.17 6.60 6.68 6.59

P5 6.66 6.80 6.78 7.02 7.38 7.29 7.42 7.67 7.63 6.66 6.80 6.78

6.00

6.20

6.40

6.60

6.80

7.00

7.20

7.40

7.60

7.80

pH

air

ha

ri 1

-7

Dinamika pH air di bawah Am hari ke-1 s/d ke-7 inokulasi

(data primer Odi et al., 2012)

K= kontrol; A 5-9 = pemupukan dasar kolam dengan bokashi Am; P2-5 = pemupukan

dasar kolam dengan TSP

Hari1-

06.00

Hari1-

12.15

Hari1-

15.30

hari 3-06.00

Hari3-

12.15

Hari3-

15.30

Hari5-

06.00

Hari5-

12.15

Hari5-

15.30

Hari7-

06.00

Hari7-12.15

Hari7-

15.30

K 23.55 25.97 26.40 -13.85 -23.25 -2.95 8.60 -5.13 3.20 16.15 10.43 -18.95

A4 -1.50 5.95 -9.08 0.00 -31.43 -11.65 -10.20 -16.60 -14.38 -2.90 -6.38 -18.95

A6 -0.9 -9.73 -5.95 -7.9 -16.70 -17.78 -13.45 -24.08 -19.60 -2.9 -9.65 -22.50

A9 1.98 -9.65 -10.83 -16.28 -18.85 -13.23 -11.48 -29.25 -16.00 -10.15 -6.93 -23.45

P2 5.18 -3.43 12.50 3.70 -30.13 -7.65 -6.95 -14.08 -9.13 7.25 5.35 -5.63

P5 -4.75 -6.38 -15.20 -19.23 -33.80 -26.70 -20.23 -33.93 -27.48 -14.28 -21.15 -34.50

-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00R

edo

ks

air

(m

v)

Dinamika redoks air di bawah Am hari ke-1 s/d ke-7

inokulasi (data primer Odi et al., 2012)

Hari1-

06.00

Hari1-

12.15

Hari1-

15.30

hari3-

06.00

Hari3-

12.15

Hari3-

15.30

Hari5-

06.00

Hari5-

12.15

Hari5-

15.30

Hari7-

06.00

Hari7-12.15

Hari7-

15.30

K 23.55 25.97 26.40 23.83 25.65 25.93 23.00 27.33 27.53 23.38 26.60 27.93

A4 23.78 25.78 26.28 23.90 25.45 25.75 23.20 25.78 28.53 23.83 27.83 27.95

A6 23.58 25.43 25.85 23.74 25.35 25.85 23.20 26.05 27.48 23.68 25.88 26.73

A9 24.15 26.13 26.20 24.23 25.65 26.00 23.50 26.88 27.73 24.15 26.08 28.08

P2 23.68 25.33 25.78 23.73 25.18 25.88 23.20 26.33 28.35 23.73 26.83 27.55

P5 23.83 26.05 26.28 23.93 25.55 25.93 23.23 27.73 28.30 23.80 28.50 28.40

23.00

24.00

25.00

26.00

27.00

28.00

29.00

30.00Te

mp

era

tur

air

(°C

)

Dinamika temperatur air di bawah Am hari ke-1 s/d ke-7

inokulasi

(data primer Odi et al., 2012)

Permakultur input tertutup

basis Azolla microphylla

(widyasunu, 2009 – 2010)

Am-nila-kangkung

Dual crop padi-Am

S

U

M

B

E

R

A

I

R

Budidaya

unggas dan

ruminansia

Manure tank

Produksipupuk

organik

Konservasi danbudidaya

Azolla microphylla

(as material based-

systems)

Budidaya

Tanaman

Sawah,lahankering, dan

kebun

Budidaya ikan high

economy

Budidaya ikan

lele, mujaher/nila,

pembibitan lele

Nutrisi

KOLAM

TANDON

Air

berprobiotik

ke sawahdesa

LAY OUT INSTALASI SISTEM

PERMAKULTUR

Keharaan Bokashi-Am 60 % POC-Am 40 % POC-Am 100

(ppm)

AK Lele pakan Am

25 % (ppm)

a) b) a) b)

C -

organik

26,83 14,71 17,16 - 1766,13 134,11 83,17-

86,05

B.O. 46,27 25,45 29,58 - 3055,40 231,23 143,88-

148,87

N-total 2,09 1,64 0,21 - 2433,72 44,43 68,56-

63,27

P2O5 total 2,48 1,08 0,19 - 102,02 30,58 109,19-

110,83

K2O total 0,65 163 0,35 - 214,13 24,64 165,87-

178,51

C/N 12,84 9,54 82,48 - 0,726 3,02 1,21-1,36

pH 7,38 6,8 4,01 - 6,86 6,77 6,78-7,45

a) data riset Widyasunu et al. (2010); b) data PKM Riset Widyasunu et al., 2011.

Bokashi dan POC basis Am

2010 - 2011

Azolla microphylla dan kangkung

(Widyasunu, 2010-2011); Ciwarak,

Karanggintung, Sumbang, Banyumas)

Azolla memberi makan ikan nila; kangkung mendapat

nutrisi dari air kolam untuk makanan manusia

menghadapi pemanasan global.

(Widyasunu, 2010-2011);

Ciwarak, Karanggintung,

Sumbang, Banyumas)

Padi Inpago Unsoed-1 diperlakukan ekstrim “di-lep”air irigasi

hanya 3 kali pada bulan kemarau Juni-Agustus 2012.

Pemupukan kompos basis Am 60 % 80 kg/12 m2 dan

pemberian pupuk organik tablet basis Trichoderma sp.

(Widyasunu, 2011); Ciwarak, Karanggintung, Sumbang, Banyumas)

1. Azolla microphylla tanaman C-3 mampu menyerap

CO2.

2. Am merupakan bahan input yang dapat dibaharui.

3. Am merupakan komoditas dalam permakultur.

4. Am menurunan kebutuhan input luar tinggi.

5. Am sebagai input handal: bokashi, POC, pakan ikan,

pakan ternak darat.

6. Am mampu mengkondisikan pH perairan tetap < 7,0

sehingga menurunkan volatilisasi NH3.

7. Kondisi perakaran Am kaya hormon, membebaskan O2

dan sekitar perakaran kolam/perairan menjadi kaya

biota.

8. Am kaya protein (20 -35 %).

9. Klorofil Am pakan segar diremas memperkaya Mg air

kolam, baik untuk suplemen hara tanaman.

10. Relative Growth Rate 1-2 kg/m2/1-2 hari berprospek

untuk bahan bio-energi. Dalam 30 hari produksi 30 t/ha

di sawah sumber bahan pupuk organik, pakan, CO2

-

sekuestrasi

Kesimpulan

Ray, Thomas B., Gerald A. Peters, Robert E. Toia, Jr., and Berger C.

Mayne. 1978. Azolla-Anabaena Relationship. VII. Distribution of

Ammonia-Assimilating Enzymes, Protein, and Chlorophyll

Between Host and Symbiont. Plant Physiol. (1978) 62: 463-467.

Ray, Thomas B., Berger C. Mayne, Robert E. Toia, Jr., and Gerald A.

Peters. 1979. Azolla-Anabaena Relationship. VIII. Photosynthetic

Charac-terization of The Association and Individual Partners. Plant

Physiol. (1979) 64: 791-795.

Widyasunu, P. 1997. The Role of Azolla microphylla in Reducing The

Ammonia Volatilization in Flooded Rice Fertilized with Urea.

Thesis. Georg-August University, Goettingen, Germany.

Widyasunu, P., P.L.G. Vlek, A.M. Moawad, and I. Anas. 1998. Ability

of Azolla in Reducing Ammonia Volatilization in Waterfed Rice

Field. Agrin. Vol. 2 No. 4 April 1998. P.p. 24-38.

Widyasunu, P., Abubakar, T. Ariati, dan S. W. Utami. 2011 c. Efek

Bokashi dan POC Basis Biomassa Azolla microphylla, serta Jarak

Tanam Dakhil Dalam terhadap Pertumbuhan dan Hasil Padi

Pandanwangi. Prosiding Semnas Pemuliaan Berbasis Potensi

dan Kearifan Lokal Menghadapi Tantangan Globalisasi. Peripi

Komda Banyumas dan LPPM Unsoed, 8-9 Juli 2011.

Widyasunu, P., Supartoto, dan Roesdiyanto. 2011 d. Laporan PKM

Berbasis Riset 2011 “Penerapan Teknologi Permakultur Padi,

Sayuran, Ikan Lele, dan Itik Menggunakan Pupuk Organik dan

Pakan Berbasis Biomassa Azolla microphylla Menuju Pertanian

Mandiri. Faperta Unsoed, Purwokerto.

Widyasunu, P. 2010. Peranan Azolla microphylla Dalam

Penyelenggaraan Go Budidaya Padi Organik. Proceeding Seminar

Hari Lingkungan Hidup Sedunia: Tata Ruang Peternakan Rakyat

Produktif Guna Mendukung Pertanian Berkelanjutan untuk

Meningkatkan Kualitas Hidup Masyarakat. Purwokerto, 12 Juni

2010. Program Magister Sains Ilmu Lingkungan Program Pasca

Sarjana. Universitas Jenderal Soedirman.

Widyasunu, P., Abubakar, dan T. Ariati. 2010 a. Manfaat Pemberian

Bokhasi dan POC dan Bokhasi Berbasis Biomass Azolla

microphylla untuk Keharaan N dan P Padi Pandanwangi Metode

SRI. Laporan Hasil Penelitian. Fakultas Pertanian, Unsoed,

Purwokerto.