Kegiatan budidaya tambak udang secara intensif merupakan salah satu upaya peningkatan produktivitas kebutuhan pangan hewani di Indonesia. Tidak hanya peningkatan kepadatan, pada sistem intensif juga melibatkan penggunaan teknologi lebih canggih, manajemen lebih ketat, dan pemanfaatan sumberdaya secara optimal untuk menghasilkan produk maksimal pada lahan dan sumberdaya (air) yang terbatas.

Tidak bisa dipungkiri, dalam pengelolaan air budidaya sistem intensif sangat bergantung pada berbagai elemen kunci. Yaitu; sumberdaya manusianya, pengetahuan terkait pengelolaan air di lingkungan tambak, sarana prasarana produksi yang memadai (fasilitas laboratorium maupun alat produksi lain), prosedur pengelolaan, benur yang memenuhi standar, dokumen bank data beserta interpretasinya di tambak sebagai referensi/ common guide budidaya selanjutnya.

Seiring tingginya target produksi yang diharapkan, selalu didampingi dengan berbagai tantangan dalam pengelolaannya. Diantaranya adalah manajemen air, terutama untuk mempertahankan kualitasnya. Manajemen dasar, permukaan, dan badan air tambak adalah beberapa faktor penting yang harus dijaga dan diperhatikan keseimbangannya.

Disamping itu, tantangan pengelolaan tambak adalah handling sisa pakan dan penumpukan bahan organik dari ekskresi biota, plankton mati, dan berbagai sumber bahan organik lain. Berbagai bahan organik dan anorganik dalam air tambak berasal dari sumber air dan aktivitas budidaya. Bahan-bahan ini mengandung nitrogen dan fosfor dalam bentuk amonium, nitrat, dan fosfat yang mampu menyebabkan eutrofikasi.

Keseimbangan Kondisi Lingkungan Tambak

Di lingkungan tambak terdapat beragam siklus biogeokimia, dan satu diantara semua siklus adalah siklus nitrogen (Siklus N). Siklus ini terkait dengan keberadaan nitrogen organik yang bisa berupa protein, asam amino, urea, dan asam nukleat.

Siklus N disebut sebagai mineral kunci dalam keseimbangan siklus lainnya. Dimana, siklus ini sebagai elemen kunci dari kelancaran semua siklus energi (fosfor, karbon, sulfur, dll) dalam tambak.

Beberapa reaksi biologi yang terlibat dalam lingkungan tambak udang terkait dengan siklus N adalah nitrifikasi, denitrifikasi, amonifikasi, Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium (DNRA) dan anammox. Bahan organik dalam lingkungan perairan selanjutnya akan berubah menjadi bahan anorganik/(DIN/Dissolved Inorganic Nitrogen) dan setelah itu masuk dalam reaksi nitrifikasi dan denitrifikasi, diantaranya adalah NH4⁺/ NH3, NH2OH, NO2^-, NO3^- N2O, NO dan N2.

Keseimbangan kondisi lingkungan tambak ini mutlak sangat dipengaruhi oleh kelancaran siklus N. Perlu diwaspadai, senyawa nitrogen organik (DON/ Dissolved organic Nitrogen) yang tidak terkontrol dapat berpengaruh terhadap terakumulasinya limbah nitrogen anorganik DIN yang bersifat toksik untuk biota budidaya.

Dua di antara proses biologi dalam siklus N yang dapat secara langsung dibantu kelancarannya di tambak adalah proses nitrifikasi dan denitrifikasi sehingga tidak berpuncak pada menumpuknya salah satu senyawa toksik nitrogen di lingkungan. Proses-proses biokimia seperti nitrifikasi dan denitrifikasi memiliki peran yang sangat penting dalam manajemen tambak udang.

Proses nitrifikasi memiliki dua tahap reaksi yaitu perubahan amonia menjadi nitrit (Ammonium oxidizing) oleh bakteri nitritasi dengan senyawa perantara hydroxylamine (NH2OH), selanjutnya nitrit diubah menjadi nitrat oleh bakteri nitratasi. Amonia atau amonium bisa dihasilkan oleh mikroba dekomposer dengan memecah protein sisa atau limbah budidaya yang disebut sebagai mineralisasi di tambak.

Boomingamonia/amonium ataupun nitrit bisa terjadi jika bakteri nitrifikasi belum terbentuk populasinya secara sempurna, tapi bakteri dekomposer sudah beraktivitas maksimal terlebih dahulu. Seperti diketahui kecepatan tumbuh bakteri nitrifikasi jauh lebih lambat dibandingkan bakteri dekomposer atau bakteri heterotrof. Untuk itu, aplikasi bakteri nitrifikasi di tambak sebaiknya dilakukan sejak persiapan/ sebelum proses budidaya dilakukan.

Amonia diproduksi dari proses metabolisme dan mineralisasi yang disebut sebagai amonifikasi. Nitrit sebagai senyawa yang paling labil dapat segera teroksidasi menjadi nitrat dengan bantuan enzim nitrit oxidoreductase. Nitrifikasi akan menghasilkan produk nitrogen anorganik di perairan yaitu dalam bentuk nitrat (NO3^-).

Nitrat merupakan salah satu senyawa sumber nitrogen (zat hara anorganik) dalam media air yang sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil dibandingkan nitrit dan amonia. Nitrat digunakan nutrien penting untuk beberapa fitoplankton menguntungkan di air budidaya bahkan dapat dikatakan sebagai faktor pembatas pertumbuhan fitoplankton di air laut.

Walaupun nilai rentangnya ambang batasnya cukup jauh dibandingkan nitrit dan amonia, nitrat juga dapat bersifat toksik dan dapat menyebabkan perubahan struktur serta fungsi hati yang terbawa dari pigmen pembawa oksigen (hemosianin) pada udang peliharaan. Adapun proses nitrifikasi di tambak budidaya disajikan dalam Gambar 1.

Pemilihan Bakteri Denitrifikasi

Lingkungan tambak udang juga memiliki area atau zona anaerob atau semi anaerob terutama pada malam hari. Kondisi anaerob atau semi anaerob akan mendukung terjadinya proses denitrifikasi dan Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium (DNRA) dalam sistem budidaya tambak (dengan catatan sumber energi dan mikroorganisme target telah tersedia).

Proses denitrifikasi (NO3^- menjadi NO2^-) dikatalis oleh enzim nitrat reductase dan nitrat reductase periplasmic,selanjutnya aktivitas enzim lain sampai menjadi nitrogen dan bebas lepas ke udara. Proses ini akan menghasilkan produk sampingan berupa N2O yang termasuk dalam gas rumah kaca.

Proses denitrifikasi akan mengkonversi secara biologis senyawa nitrat (NO3-) menjadi nitrit (NO2-), nitrous oksida (N2O), dan molekul nitrogen (N2). Aktivitas enzim ini ada yang terjadi pada kondisi aerob – anaerob dan kondisi anaerob saja.

Proses pemilihan bakteri denitrifikasi yang stabil dalam beraktivitas mengendalikan nitrat dan nitrit di lingkungan tambak adalah prioritas utama dalam menjaga keseimbangan proses denitrifikasi. Karena tidak dapat dipungkiri keberhasilan proses dentrifikasi dapat dijadikan sebagai bioproses dan monitor dalam lingkungan tambak yang telah seimbang. Selain itu, proses denitrifikasi menghasilkan nitrat yang memiliki korelasi terhadap parameter lingkungan lain, salah satunya alkalinitas.

Keseimbangan proses denitrifikasi juga dapat mendukung terbentuknya fitoplankton target di tambak dan keragamannya sesuai index yang diharapkan. Untuk itu, sangat disarankan dalam budidaya, sebaiknya tetap mengaplikasikan bakteri denitrifikasi seiring dengan bakteri nitrifikasi. Alasannya, mengingat dua proses ini merupakan proses biologi yang sangat penting dalam siklus nitrogen di tambak udang. Berikut ini proses dan tahapan denitrifikasi yang dapat terjadi di lingkungan tambak udang (Gambar 2).

Kesimpulannya, pemahaman mengenai dinamika nitrifikasi dan denitrifikasi di tambak merupakan hal yang penting untuk pengelolaan tambak udang yang berkelanjutan. Petambak perlu memperhatikan parameter lingkungan secara rutin seperti amonium, nitrit, dan nitrat, serta faktor yang mempengaruhi laju nitrifikasi dan denitrifikasi. Dengan memahami beberapa hal tersebut, petambak diharapkan mampu meningkatkan kesehatan lingkungan dan produktivitas tambak budidaya secara keseluruhan. Salah satu strategi dalam mengatasi nitrifikasi dan denitrifikasi di tambak budidaya adalah dengan menggunakan bakteri dan nutriennya untuk memproses secara biologi limbah nitrogen di dalamnya (teknik bioremediasi).

*Staf Dosen Divisi Lingkungan Perairan, Departemen Akuakultur FPIK-IPB

*Asisten Bidang Pengelolaan dan Komersialisasi Kekayaan Intelektual, STP-IPB

*Expert di PT. Panca Sukses Lestari