Apa perancangan percobaan itu?

Transkripsi

1 PRINSIP DASAR RANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro, SP., MSi. Laboratorium Biologi Tanah Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran 2013

2 Apa perancangan percobaan itu? Percobaan pada umumnya dilakukan untuk menemukan sesuatu. Oleh karena itu secara teoritis, percobaan diartikan sebagaites (Montgomery, 1991) atau penyelidikan terencana untuk mendapatkan fakta baru (Steel &Torrie, 1995). Rancangan percobaan dapat diartikan sebagai tes atau serangkaian tes dimana perubahan yang berarti dilakukan pada variabel dari suatu proses atau sistem sehingga kita dapat mengamati dan mengidentifikasi alasan-alasan perubahan pada respon output (Montgomery, 1991). Rancangan percobaan merupakan hal yang sangat berhubungan dengan perencanaan penelitian untuk mendapatkan informasi maksimum dari bahan-bahan yang tersedia (Milliken & Johnson, 1992). Dan dapat juga diartikan sebagai seperangkat aturan/cara/prosedur untuk menerapkan perlakuan kepada satuan percobaan (Steel &Torrie, 1995). PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

3 PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

4 PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

5 Gn. Gede 2958 m dpl - Proses penelitian seperti kegiatan mendaki gunung, banyak tantangan dan rintangan TETAPI jika sudah selesai ingin dan ingin lagi! PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

6 Baca How does a research to be? Masalah Peubah Hipotesis Perancangan Percobaan Penemuan Bandingkan Rancangan Perlakuan Rancangan Lingkungan Data Rancangan Pengukuran Penulisan Analisis Penyajian PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

7 PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

8 Apa Manfaat Perancangan Percobaan? PENGAMBILAN KEPUTUSAN N0 N1 N3 N2 Perlakuan Dosis Pupuk N Bobot Tanaman (g) N0 (0 kg/ha) a N1 (50 kg/ha) a N2 (75 kg/ha) b N3 (100 kg/ha) b Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (DMRT) Pada dosis pupuk N mana yang secara ekonomi menguntungkan petani? PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

9 Suatu Rancangan Percobaan Merupakan suatu Kesatuan antara Rancangan Perlakuan, Rancangan Lingkungan & Rancangan Pengukuran Rancangan perlakuan --- rancangan yang berkaitan dengan bagaimana perlakuan2 dibentuk --- 1faktor, 2faktor atau lebih. Rancangan lingkungan --- rancangan yang berkaitan dengan bagaimana perlakuan2 ditempatkan pada unit2 percobaan --- dapat diacak secara langsung terhadap seluruh unit percobaan atau bisa juga diacak pada setiap blok2 percobaan. Rancangan pengukuran --- rancangan yang membicarakan bagaimana respon percobaan diambil dari unit2 percobaan yang diteliti --- misal pengukuran tinggi tanaman menggunakan penggaris, pengukuran ph tanah dengan ph meter, pengukuran C organik dengan metode Walkey & Black dll. PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

10 Teladan 1 Penelitian tentang pengaruh aplikasi 3 dosis zeolit (Z0=0 kg/ha, Z1=250 kg/ha, Z2=500 kg/ha) & aplikasi 3dosis bahan organik (B0=0 kg/ha, B1=500 kg/ha, B2=1000 kg/ha) terhadap peningkatan KTK tanah. Dengan demikian banyaknya perlakuan yang dicobakan ada sebanyak 3x3=9 kombinasi perlakuan. Setiap kombinasi zeolit &bahan organik diaplikasikan pada tanah dalam pot &diulang sebanyak 3kali. Banyaknya pot percobaan yang digunakan adalah 9x3=27 unit percobaan. PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

11 Kombinasi perlakuan: Faktor Zeolit (Z) 3 taraf: Z0=0 kg/ha Z1=250 kg/ha Z2=500 kg/ha Faktor Bahan Organik (B) 3 taraf: B0=0 kg/ha B1=500 kg/ha B2=1000 kg/ha Ulangan 3 kali dalam 3 blok 1. Z0B0 2. Z0B1 3. Z0B2 4. Z1B0 5. Z1B1 6. Z1B2 7. Z2B0 8. Z2B1 9. Z2B2 PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

12 Kombinasi Perlakuan: 1. Z0B0 2. Z0B1 3. Z0B2 4. Z1B0 5. Z1B1 6. Z1B2 7. Z2B0 8. Z2B1 9. Z2B2 BLOK1 1. Z0B0 2. Z0B1 3. Z0B2 4. Z1B0 5. Z1B1 6. Z1B2 7. Z2B0 8. Z2B1 9. Z2B2 BLOK2 10. Z0B0 11. Z0B1 12. Z0B2 13. Z1B0 14. Z1B1 15. Z1B2 16. Z2B0 17. Z2B1 18. Z2B2 BLOK3 19. Z0B0 20. Z0B1 21. Z0B2 22. Z1B0 23. Z1B1 24. Z1B2 25. Z2B0 26. Z2B1 27. Z2B2 PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

13 Penempatan Unit Percobaan Diacak secara lengkap dalam kelompok PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

14 Ulangan (replication) Frekuensi perlakuan dalam suatu percobaan Jumlahnya tergantung tingkat ketelitian yang diinginkan terhadap kesimpulannya dbg = ( t 1) ( r 1 ); dbg = >15 di mana: t = jumlah perlakuan; r = jumlah ulangan Dipengaruhi oleh derajat ketelitian (keragaman bahan & biaya yang tersedia) PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

15 Pengacakan Setiap perlakuan dalam percobaan mempunyai hak yang sama untuk diamati PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

16 Rancangan Perlakuan (treatment) Semua tindakan coba-coba (trial and error) terhadap suatu obyek yang pengaruhnya akan diuji Bisa berasal dari dua faktor atau lebih (kombinasi perlakuan) PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

17 Rancangan Perlakuan 1 faktor Percobaan pengaruh zeolit terhadap reaksi tanah (ph) 2 faktor Percobaan pengaruh zeolit & bahan organik terhadap reaksi tanah (ph) PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

18 Apa Bedanya Percobaan Tunggal vs Percobaan Faktorial? Bahan Organik Pupuk N Pupuk K Pupuk P dll. Jarak Tanam Pertumbuhan tanaman bisa dipengaruhi oleh berbagai faktor. Percobaan tunggal hanya mengamati respon pertumbuhan tanaman dari satu sisi saja, mis dari pengaruh pupuk N. Percobaan faktorial bisa mengamati respon pertumbuhan tanaman dari berbagai sisi apakah dari pupuk N, P, K, BO atau jarak tanam. PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

19 Rancangan Lingkungan (local control) Terkait dengan media percobaan yang homogen atau heterogen Ada unsur pengulangan dan pengacakan Rancangan Acak Lengkap (RAL), Rancangan Acak Kelompok (RAK), Split Splot dll PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

20 Rancangan Lingkungan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Setiap perlakuan ditempatkan secara acak pada unit percobaan Rancangan Acak Kelompok (RAK) Setiap perlakuan ditempatkan scr acak pada blok-blok pada unit percobaan PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

21 Rancangan Pengukuran Pengukuran tinggi tanaman menggunakan penggaris Pengukuran ph tanah dengan ph meter Pengukuran C-organik dengan menggunakan metode Walkley & Black dsb PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

22 Pengolahan Data Penghitungan manual SAS (Statistical Analysis System) SPSS (Statistical Product and Service Solution) dll PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

23 Pustaka Steel, R.G.D. dan Torrie, J.H Prinsip dan Prosedur Statistika: suatu pendekatan biometrik. Gramedia, Jakarta. Montgomery, D.C Experimental Design. John Wiley and Sons, New York. Milleken dan Johnson Analysis of Messy Data. John Wiley and Sons, New York. Gomez, K.A. dan Gomez, A.A Prosedur Statistik untuk Penelitian Pertanian. Universitas Indonesia, Jakarta. PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

24 Sampai Jumpa & Selamat Belajar PERANCANGAN PERCOBAAN Diyan Herdiyantoro

25 PERCOBAAN 1 FAKTOR RANCANGAN ACAK KELOMPOK (Randomize Complete Block Design) Diyan Herdiyantoro, SP., MSi. Laboratorium Biologi Tanah Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran 2013

26 Rancangan Acak Kelompok Digunakan jika kondisi unit percobaan yang digunakan tidak homogen. Sebagai contoh: percobaan yang dilakukan pada lahan yang miring, percobaan yang dilakukan pada hari yang berbeda, percobaan yang melibatkan umur tanaman yang berbeda dll. RAK dapat mengatasi kesulitan dalam mempersiapkan unit2 percobaan yang homogen dalam jumlah besar. Kelompok/blok/ulangan yang dibentuk harus merupakan kumpulan dari unit2 percobaan yang relatif homogen sedangkan keragaman antar kelompok diharapkan cukup tinggi. 2

27 Tidak Seragam Lereng Waktu 3

28 Pengacakan & Bagan Percobaan Kasus: Suatu percobaan dengan 6buah perlakuan (P1, P2, P3, P4, P5, P6) & setiap perlakuan diulang 3 kali dalam kelompok atau blok. Dengan demikian unit percobaan yang dilibatkan sebanyak 6unit pada setiap blok sehingga keseluruhan dibutuhkan 3x6=18 unit percobaan. Pengacakan perlakuan dilakukan pada masing-masing blok percobaan. Sehingga bagan percobaannya sbb: 4

29 BLOK 1 BLOK 2 BLOK 3 Percobaan RAK 1 faktor pengaruh kepadatan inokulan bakteri siderofor terhadap Fe tersedia dan hasil tanaman jagung pada tanah berkapur Tagog Apu (Herdiyantoro, 2009)--- Penyusunan blok atau ulangan memotong pergerakan sinar matahari. 5

30 Model Linier Aditif 6

31 Teladan 1 Seorang mahasiswi Ilmu Tanah Unpad membuat sebuah penelitian skala lapangan pengaruh bakteri pelarut fosfat (BPF) terhadap kandungan P-tersedia pada tanah Ultisol Kentrong. Perlakuan yang diujiadalah A(kontrol), B(Pseudomonas sp.), C(Bacillus sp.), D (Azotobacter sp.), E (Cytophaga sp.) dan F (Streptomyces sp.). Perlakuan tersebut diulang dalam bentuk blok sebanyak 5 blok. Penempatan unit percobaan di lapang berdasarkan pergerakan sinar matahari. Percobaan berlangsung hingga 12 minggu setelah tanam (MST) tanaman jagung. Cubalah Anda bantu mahasiswi tersebut dalam mendesain percobaannya dan menarik kesimpulan dari hasil percobaannya pada jenis bakteri manakah yang dapat meningkatkan kandungan P-tersedia! Data hasil percobaan sebagai berikut (ppm): Perlakuan (t) = 6perlakuan Ulangan (r) = 5ulangan 7

32 Desain Percobaan Blok-blok perlakuan disusun berdasarkan pergerakan matahari dari arah Timur ke Barat 8

33 Langkah Penghitungan Susun tabel sbb: t=6, r=5 FK =(1522) 2 /6x5 =77216,13 JKK =[(327) (294) 2 ]/6 [FK] =116,20 JKP =[(165) 2 +(251) (230) 2 ]/5 [FK] =3177,47 JKT =[(35) 2 +(37) (42) 2 ] [FK] =3605,87 JKG =JKT JKK JKP =3605,87 116, ,47 =312,20 9

34 = 4 = 5 = 20 = 29 KTK =116,20/4 =29,05 KTP =3177,47/5 =635,49 KTG =312,20/20 =15,61 FHitung K=29,05/15,61 =1,86 FHitung P=635,49/15,61 =40,71 FTabel K=(4,20,5%) =2,87 FTabel P=(5,20,5%) =2,71 10

35 11

36 Kesimpulan Hasil pengujian terhadap perlakuan menunjukkan F Hitung > F Tabel 5%. Hal ini berarti respons bakteri pelarut fosfat berpengaruh nyata terhadap kandungan P tersedia tanah Ultisols Kentrong (ppm). 12

37 Pengolahan Data Percobaan 1 Faktor RAK Menggunakan SPSS

38 Langkah 1 pindahkan data ke dalam excel 14

39 Langkah 2 buka program SPSS

40 Langkah 3 klik type in data 16

41 Ada data view 17

42 Ada variable view 18

43 Langkah 4 isilah kolom pada variable view Klik values lalu isilah dengan perlakuan-perlakuan yang diuji 19

44 Langkah 5 isilah data view dengan data yang tersimpan di excel 20

45 Jika klik lambang values label maka tampilan berubah menjadi seperti ini 21

46 Langkah 6 save as dulu data tadi, PENTING agar tidak hilang!!! Langkah 7 klik Analyze-General Linear Model-Unvariate 22

47 Langkah 8 isilah box-box berikut dengan cara membirukan & klik panah 23

48 Langkah 9 inilah hasil sidik ragam & uji lanjut 24

49 Langkah 10 bisa juga dibuat grafiknya 25

50 26

51 Bagaimana Kita menginterpretasi data hasil pengolahan dengan menggunakan SPSS 15.0? 27

52 Analisis Ragam Ubah bentuknya ke dalam bhs Indonesia sbb: Lihat Sig. --- jika kurang dari 0.05 perlakuan berpengaruh nyata Sig. (0.000) < 0.05 berarti perlakuan BPF berpengaruh nyata terhadap P tersedia 28

53 Uji Lanjut Angka dalam 1 subset diberi huruf yang sama sedangkan yang berbeda subsetdiberi huruf yang berbeda Kesimpulan: Perlakuan BPF nyata meningkatkan P tersedia Perlakuan C (Bacillus sp.) atau D (Azotobacter sp.) nyata dalam meningkatkan P tersedia tertinggi dibandingkan A (kontrol) --- maka keputusannya pilih perlakuan Catau D karena kedua bakteri tersebut mempunyai kemampuan yang sama dalammeningkatkanptersedia!!! 29

54 TUGAS Percobaan 1 Faktor RAK Dikumpulkan Minggu Depan Seorang mahasiswa Ilmu Tanah Unpad membuat sebuah penelitian Pengaruh Zeolit terhadap Hasil Tanaman Jagung pada Tanah Ultisol Kentrong. Perlakuan yang diuji adalah Z0 (0 kg/ha), Z1 (100 kg/ha), Z2 (200 kg kg/ha), Z3 (300 kg/ha), Z4 (400 kg/ha) dan Z5 (500 kg/ha). Perlakuan tersebut diulang dalam bentuk blok sebanyak 3blok. Penempatan unit percobaan di lapang berdasarkan pergerakan sinar matahari. Percobaan berlangsung hingga 12 minggu setelah tanam (MST). Cubalah Anda bantu mahasiswa tersebut dalam mendesain percobaannya dan menarik kesimpulan dari hasil percobaannya pada dosis mana zeolit dapat meningkatkan hasil jagung! Data Anda olah secara manual hingga mendapatkan tabel analisis ragam serta cuba olah dengan SPSS hingga mendapatkan tabel analisis ragam dan uji lanjut. Data hasil percobaan sebagai berikut (ton/ha): 30

55 Sampai Jumpa & Selamat Belajar 31

56 PERCOBAAN 1 FAKTOR RANCANGAN ACAK LENGKAP (Completely Randomize Design) Diyan Herdiyantoro, SP., MSi. Laboratorium Biologi Tanah Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran 2013

57 Rancangan Acak Lengkap Digunakan jika kondisi unit percobaan yang digunakan relatif homogen Umumnya percobaan yang dilakukan di laboratorium kehomogenanunit percobaan bisa dijamin Sedangkan untuk percobaan lapangan kehomogenan unit percobaan sulit dipenuhi sehingga rancangan ini jarang digunakan Koefisien Keragaman (KK) --- suatu nilai yang dpt mengukur apakah data2 yang diperoleh peneliti berasal dari unit percobaan yang homogen/tidak KK = V KTG x100% Y.. Nilai KK untuk bidang pertanian untuk percobaan di lapangan yang dianggap wajar adalah 20%-25% Percobaan di laboratorium nilai KK lebih kecil 2

58 Pengacakan & Bagan Percobaan Suatu percobaan dengan 3 buah perlakuan (A, B, C) & setiap perlakuan diulang 4 kali. Dengan demikian unit percobaan yang dilibatkan sebanyak 3x4=12 unit percobaan. Pengacakan perlakuan dilakukan langsung terhadap 12 unit percobaan. 3

59 Teknik Pengacakan - Lotre A A A A

60 Pengacakan & Bagan Percobaan Sehingga bagan percobaannya sbb: 5

61 Model Linier Aditif 6

62 Herdiyantoro D, Arief DH, Renjana YC Pengaruh Bakteri Siderofor dalam Penyediaan Fe bagi Tanaman Jagung pada Media Cair Bereaksi Alkali Hasil Analisis Ragam Hasil Uji Lanjut 7

63 Teladan 1 Karantina tumbuhan ingin mengetahui pengaruh fumigan Methyl Bromide (CH 3 Br) sebagai pembasmi serangga gudang terhadap daya tumbuh benih kacang hijau pada taraf 5%. Untuk itu dilakukan percobaan sbb: Benih kacang hijau diberi fumigan dengan dosis 0(kontrol), 16 g/m 3,32 g/m 3,48 g/m 3, 64 g/m 3 dengan ulangan sebanyak 8kali. Fumigasi dilakukan selama 2 jam. Benih kacang hijau yang sudah difumigasi dikecambahkan dengan metode kertas hisap (blotter test). Benih yang dikecambahkan diasumsikan homogen. Setelah 7 hari diperoleh hasil daya tumbuh perkecambahan (%) sbb: Perlakuan (t) = 5 perlakuan (dosis 0 g/m 3, 16 g/m 3, 32 g/m 3,48 g/m 3, 64 g/m 3 ) Ulangan (r) = 8 ulangan 8

64 Langkah Penghitungan 1. Susun tabel sbb: 2. FK = x 5 x 8 = JKT = ( ) FK = JKP = 8x( ) FK = JKG = JKT JKP = =

65 3. JKT = ( ) FK = JKP = 8x( ) FK = JKG = JKT JKP = = dbp = 5 1 = 4 7. dbg = 5(8 1) = dbt = = KTP = JKP/dbP = /4 = KTG = JKG/dbG = 435.5/35 = F Hitung = KTP/KTG = /12.44 =

66 12. Hitung F-tabel --- F 0.05(Db P, Db G) ---F 0.05(4, 35) = KK = V KTG x 100% = V12.44/91.05 x 100% = 3.87% Y.. KK = koefisien Keragaman, CV = Coefisien of Varians 11

67 14. Setelah komponen sidik ragam dihitung maka dapat ditulis Tabel Sidik Ragam sbb: F-tabel Sidik Ragam Pengaruh Fumigan Methyl Bromide terhadap Daya Kecambah Benih Kacang Hijau KK = 3,87% 12

68 15. Tarik kesimpulan Jika F-hitung > F-tabel --- perlakuan berpengaruh nyata Jika F-hitung < F-tabel --- perlakuan tidak berpengaruh nyata Ternyata F-hitung (51.36) >F-tabel (2.65), berarti fumigan Methyl Bromide berpengaruh nyata terhadap daya kecambah benih kacang hijau 13

69 Ingat-Ingat!!! Sidik ragam hanya menggambarkan apakah perlakuan fumigan itu berpengaruh atau tidak terhadap perkecambahan benih kacang hijau (tidak tahu meningkatkan atau malah menurunkan) Untuk mengetahuinya diperlukan uji lanjut (duncan, beda nyata terkecil dsb.) --- Akan di bahas pada materi Uji Lanjut pada BAB berikutnya. Dengan menggunakan SPSS 10.0 berikut ini akan diketahui secara langsung sidik ragam & uji lanjutnya 14

70 Pengolahan Data Percobaan 1 Faktor RAL Menggunakan SPSS

71 Langkah 1 pindahkan data ke dalam excel Jika data angka mengandung tanda koma, maka tanda koma diganti titik. SPSS tidak bisa membaca tanda koma!!! 16

72 Langkah 2 buka program SPSS

73 Langkah 3 klik type in data 18

74 Ada data view 19

75 Ada variable view 20

76 Langkah 4 isilah kolom pada variable view Klik values lalu isilah dengan perlakuan-perlakuan yang diuji 21

77 22

78 Jika kita klik data view akan tampak tabel kerja yang siap diisi oleh data 23

79 Langkah 5 isilah data view dengan data yang tersimpan di excel 24

80 Langkah 6 save as dulu data tadi!!! Penting!!! Langkah 7 klik Analyze-compare means-one-way ANOVA 25

81 Langkah 8 isilah box-box berikut dengan cara membirukan & klik panah Untuk uji lanjut (Post Hoc) kita pilih Duncan Klik Continue lalu OK 26

82 Langkah 9 inilah hasil sidik ragam & uji lanjut 27

83 Langkah 10 bisa juga dibuat grafiknya 28

84 29

85 30

86 Bagaimana Kita menginterpretasi data hasil pengolahan dengan menggunakan SPSS 10.0? 31

87 Analisis Ragam Ubah bentuknya ke dalam bhs Indonesia sbb: Lihat Sig. --- jika kurang dari 0.05 perlakuan berpengaruh nyata Sig. (0.000) < 0.05 berarti perlakuan fumigasi berpengaruh nyata terhadap daya tumbuh benih 32

88 Uji Lanjut Angka dalam 1 subset diberi huruf yang sama sedangkan yang berbeda subset diberi huruf yang berbeda Kesimpulan: Perlakuan dosis fumigan nyata menurunkan daya kecambah. Perlakuan dosis 0 & 16 tidak beda nyata dalam meningkatkan daya tumbuh kecambah --- maka keputusannya pilih fumigan dengan dosis 16 g/m 3 karena pemberian fumigan tersebut akan membunuh serangga gudang tetapi tidak menurunkan daya tumbuh kecambah (sama dengan yang dosis 0 g/m 3!!! 33

89 TUGAS Percobaan 1 Faktor RAL Dikumpulkan Minggu Depan 1. Seorang mahasiswa Ilmu Tanah Unpad melakukan penelitian 1 Faktor RAL pengaruh dosis kapur terhadap peningkatan ph tanah Ultisol Lampung. Dosis yang diuji: 0kg/ha (P1), 200 kg/ha (P2), 400 kg/ha (P3) & 600 kg/ha (P4). Didapatkan data sbb: Bantulah oleh Anda mahasiswa tersebut untuk menarik kesimpulan dari hasil penelitiannya! Kerjakan menggunakan hitungan manual (sampai sidik ragam) &menggunakan SPSS (sidik ragam &uji lanjut). 34

90 Sampai Jumpa & Selamat Belajar 35