FIKSASI KAYU AGATHIS DAN GMELINA TERPADATKAN PADA ARAH RADIAL SERTA OBSERVASI STRUKTUR ANATOMINYA ATMAWI DARWIS

Transkripsi

1 FIKSASI KAYU AGATHIS DAN GMELINA TERPADATKAN PADA ARAH RADIAL SERTA OBSERVASI STRUKTUR ANATOMINYA ATMAWI DARWIS SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan pada Arah Radial serta Observasi Struktur Anatominya belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, September 2008 Atmawi Darwis NIM E

3 ABSTRACT ATMAWI DARWIS. Fixation of Agathis and Gmelina Densified Woods at Radial Direction and Observation of their Anatomical Structure. Under direction of IMAM WAHYUDI and WAHYU DWIANTO. Compression of wood is a method to improve wood quality. However, its product namely densified wood, tends to return to the initial shape and size (springback) if the fixation had no completed. This compression process will also result in the changes on wood anatomy structure. The aim of this research was to observe the effect of various compression degrees at radial direction on specific gravity (SG), recovery of set (RS), and anatomical structure of wood of Agathis and Gmelina. The result showed that SG of densified wood increased as the compression degree was increased: the more degree of compression, the higher the SG of densified wood. Heating up to 180 o C did not affect the SG, but resulted in the decreasing of RS and the increasing of wood stabilization. Cell woods namely fiber and ray parenchyma on the surface became more collapse and buckle compared to theirs at the center. Collapse and buckle produced a S-shape in wood structure. The fixation after heating up to 180 o C for 20 hours either on Agathis or Gmelina densified woods was not completed. Keywords : Agathis, Gmelina, densified wood, specific gravity, recovery of set, wood anatomical structure

4 RINGKASAN ATMAWI DARWIS. Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan pada Arah Radial serta Observasi Struktur Anatominya. Dibimbing oleh IMAM WAHYUDI dan WAHYU DWIANTO Terbatasnya kayu berkualitas dipasaran mengakibatkan peluang penggunaan kayu hutan rakyat ataupun kayu kelompok jenis cepat tumbuh, akhirakhir ini meningkat. Kayu-kayu tersebut pada umumnya berkerapatan rendah, kekuatan dan keawetannya rendah sehingga pemanfaatannya terbatas. Agar pemanfaatan kayu-kayu tersebut optimal sehingga mampu menggantikan peranan jenis kayu yang selama ini digunakan, perlu dilakukan modifikasi sifat-sifat dari kayu tersebut. Modifikasi kayu baik secara fisik, mekanis maupun kimia ataupun kombinasi dari cara-cara tersebut merupakan metode yang dapat dilakukan untuk meningkatkan sifat-sifat kayu. Salah satunya adalah memadatkan kayu. Pemadatan dapat dilakukan secara impregnasi, kompresi, dan kompregnasi (Kollman et al., 1975). Beberapa produk pemadatan kayu yang telah ada antara lain lignostone, staypack, compreg, impreg, lignofol, kunstharzschichtholz, dan Australian improved wood (Blomberg, 2006). Selama ini, kayu terpadatkan cenderung pulih kembali mendekati ketebalan semula akibat pengaruh suhu dan kadar air/kelembaban udara (springback). Hal ini menandakan bahwa proses fiksasi belum permanen. Salah satu usaha untuk meningkatkan stabilasi dimensi kayu terpadatkan adalah dengan perlakuan pemanasan. Menurut Inoue dan Norimoto (1991) dalam Dwianto (1999) yang menggunakan kayu Sugi sebagai bahan penelitian, waktu yang diperlukan untuk mencapai fiksasi sempurna adalah 20 jam pada suhu 180 o C, 5 jam pada suhu 200 o C dan 3 jam pada suhu 220 o C. Pemadatan akan berpengaruh terhadap sel-sel penyusun kayu. Sel-sel kayu yang dipadatkan akan menjadi pipih dan gepeng (collapse), baik berupa elastic buckling, plastic yielding, atau brittle crushing (Wolcott, 1989 dalam Kultikova, 1999). Perubahan struktur anatomi kayu terpadatkan pada jenis softwood dan hardwood diduga akan berbeda karena perbedaan struktur anatomi penyusun kayu: softwood cenderung homogen (sebagian besar didominasi oleh sel trakeid); sedangkan hardwood lebih heterogen dan terdapat sel pembuluh Berdasarkan uraian di atas, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan tingkat atau persentase pemadatan kayu arah radial terhadap BJ, recovery of set (RS), dan perubahan struktur anatomi pada kayu Agathis dan Gmelina. Bahan utama adalah kayu Agathis dari Hutan Pendidikan Gunung Walat Sukabumi dan Gmelina dari Kampus Fakultas Kehutanan UNWIM Jatinangor, Sumedang, dengan berukuran 2 cm (longitudinal) x 2 cm (tangensial) x 4 cm (radial). Sebelum dipadatkan, sampel direndam dalam air sampai jenuh mengunakan desikator vakum. Kayu yang telah jenuh lalu dipadatkan dengan kempa panas pada suhu 100 o C dengan target pemadatan (drying set): 12,5%, 25%, dan 37,5%. Setelah mencapai target, kemudian dioven pada suhu (103 ± 2) o C selama 24 jam.

5 Berat Jenis merupakan perbandingan antara berat dan volumenya dalam kondisi kering tanur (BKT/VKT). Selanjutnya dihitung juga BJ setelah kayu padatan dioven kembali pada suhu 180 o C selama 5, 10, 15, dan 20 jam dengan rumus yang sama. Stabilisasi dimensi ditentukan melalui nilai RS-nya. Penentuan RS mengacu pada rumus [(Ti-Ts)/(To-Ts)]x100% (Inoue, 1993), dimana Ti adalah tebal sampel kayu terpadatkan setelah dioven pada suhu 180 o C dan direndam selama 24 jam, Ts tebal setelah pemadatan dan pengovenan pada suhu 180 o C, dan To adalah tebal kering tanur awal sebelum pemadatan. Sampel kontrol, sampel terpadatkan, dan sampel terpadatkan yang telah dipanaskan 180 o C selama 5 jam dan direndam air selama 24 jam kemudian diamati struktur anatominya dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope) JEOL JSM-6360LA. Sampel pengamatan diambil pada bagian permukaan dan bagian tengah dengan cara disayat dengan mikrotom geser. Selanjutnya sampel divakum sampai kering, kemudian dilapisi dengan emas dengan ketebalan 800Å dan siap untuk diamati. Gambar pemotretan kemudian dianalisis dengan Scion Image. Analisis gambar dipergunakan untuk menentukan kebundaran (roundness) rongga sel. Kebundaran ditentukan dengan mengacu pada rumus P 2 /(4πA) dimana P adalah perimetri/keliling) dan A adalah luas (Russ, 1995 dalam Blomberg et al., 2006). Data kemudian dianalisis secara faktorial dalam rancangan acak lengkap untuk mengetahui pengaruh faktor variasi jenis kayu (A 1 : Agathis, A 2 : Gmelina), variasi tingkat pemadatan (B 1 : 12,5 %, B 2 : 25 %, B 3 : 37,5 %), dan variasi lamanya pemanasan (C 1 : 0 jam, C 2 : 5 jam, C 3 : 10 jam, C 4 : 15 jam, dan C 5 : 20 jam). Ulangan yang dipakai dalam penelitian ini sebanyak 3 ulangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Pemadatan dapat meningkatkan BJ kayu terpadatkan baik pada Agathis maupun Gmelina: semakin tinggi tingkat pemadatan, semakin besar nilai BJ-nya. Pemadatan menyebabkan sel-sel kayu menjadi pipih sehingga porositas kayu menjadi lebih kecil dan kayu menjadi lebih berat pada volume yang sama. Peningkatan berat kayu menyebabkan nilai BJ kayu semakin tinggi. Pemanasan pada suhu 180 o C pada berbagai tingkat pemadatan baik pada Agathis maupun Gmelina tidak mempengaruhi nilai BJ, tetapi menurunkan RS dan sekaligus meningkatkan stabilisasi dimensi kayu terpadatkan: semakin lama pemanasan, semakin rendah RS dan semakin stabil dimensinya. RS kayu Gmelina lebih tinggi dibandingkan RS kayu Agathis. RS kayu menurun seiring dengan lamanya pemanasan pada suhu 180 o C. Kayu terpadatkan yang direndam kembali dalam air dan dipanaskan pada suhu 180 o C hingga 20 jam, baik Agathis maupun Gmelina, ternyata belum mengalami fiksasi yang sempurna. Akibat pemadatan terjadi perubahan struktur anatomi kayu dimana sel-sel penyusun kayu yang berada di bagian permukaan terutama sel trakeid pada Agathis serta sel serabut dan sel pembuluh pada Gmelina akan lebih pipih (collapse): semakin tinggi tingkat pemadatan, maka sel-sel tersebut akan semakin pipih. Jari-jari kayu Agathis melengkung, sedangkan jari-jari kayu Gmelina tertekuk. Bagian corner cell dari sel serabut ataupun sel trakeid yang bersebelahan akan saling bertautan dan membentuk struktur yang menyerupai huruf S.

6 Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumber. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

7 FIKSASI KAYU AGATHIS DAN GMELINA TERPADATKAN PADA ARAH RADIAL SERTA OBSERVASI STRUKTUR ANATOMINYA ATMAWI DARWIS Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

8 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Ir. I Ketut Nuridja Pandit, MS

9 Judul Tesis : Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan pada Arah Radial serta Observasi Struktur Anatominya Nama : Atmawi Darwis NRP : E Program Studi : Ilmu Pengetahuan Kehutanan Disetujui Komisi Pembimbing, Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, M.S. Ketua Dr. Ir. Wahyu Dwianto, M.Agr. Anggota Diketahui, Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, M.S. Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian : 28 Agustus 2008 Tanggal Lulus :

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia- Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April sampai Juni 2008 ini adalah peningkatan kualitas kayu, dengan judul Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan pada Arah Radial serta Observasi Struktur Anatominya Terima kasih dan penghargaan penulis ucapkan kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, M.S. sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Dr. Ir. Wahyu Dwianto, M.Agr. sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberikan masukan serta saran dalam berbagai kesempatan diskusi yang terkait dengan penelitian ini, Dr. Ir. I Ketut Nuridja Pandit, M.S. selaku penguji luar komisi dan Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc selaku pimpinan sidang ujian yang telah banyak memberi masukan dan saran. 2. Rektor Universitas Winaya Mukti, Dekan Fakultas Kehutanan, dan ketua Jurusan Teknologi Hasil Hutan atas kesempatan untuk melanjutkan Program Studi Pasca Sarjana. 3. Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia yang memberikan Beasiswa Program Pasca Sarjana (BPPS). 4. Staf di Laboratorium Sifat Dasar Bagian Peningkatan Mutu Kayu Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, Laboratorium Peningkatan Sifat Kayu UPT Biomaterial Balitbang LIPI Cibinong dan Laboratorium Geologi Quarter Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan Bandung.yang telah banyak memberikan bantuan selama penulis melaksanakan penelitian : Pak Kadiman, Ibu Esti, Pak Wikanda, Pak Wawan serta Pak Yusup Amin. 5. Teman-teman angkatan 2006 di pasca sarjana dan teman-teman seprofesi di Fakultas Kehutanan Universitas Winaya Mukti yang telah memberi semangat, masukan dan dorongan selama proses belajar. 6. Ayahanda Daspan Muntawiatma (alm) dan Ibunda Sunarti serta keluarga di Bekasi dan Kebumen atas segala doa dan kasih sayangnya. 7. Istriku (Ari Supriyati, Amd) dan kedua putraku (M. Ihsan R. dan A. Nabil M.) tercinta atas kasih, pengorbanan dan dukungannya selama penulis menjalani studi, sehingga mengurangi hari-hari kebersamaan kita. Tanpa pengertian dan dukungan keluarga tercinta mustahil studi ini dapat terselesaikan dengan baik. Selain itu tesis ini dapat terselesaikan juga atas dukungan dan dorongan berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, untuk itu penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, September 2008 Atmawi Darwis

11 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kebumen pada tanggal 2 Oktober 1975 sebagai anak ke-2 dari pasangan Daspan Muntawiatma dan Sunarti. Penulis menikah dengan Ari Supriyati pada tanggal 9 Februari 2004 dan dari pernikahan ini, penulis telah dikaruniai dua putra yaitu Muhammad Ihsan Ramdhan dan Ahmad Nabil Muharram. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Universitas Winaya Mukti (UNWIM), lulus pada tahun Pada tahun 2006 diterima sebagai mahasiswa S2 Sekolah Pascasarjana IPB pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan (IPK) dengan Beasiswa Program Pasca Sarjana (BPPS) yang diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan penulis menyusun tesis dengan judul Fiksasi Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan pada Arah Radial serta Observasi Struktur Anatominya dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, MS. sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Dr.Ir.Wahyu Dwianto, M.Agr. sebagai anggota Komisi Pembimbing. Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Fakultas Kehutanan UNWIM sejak tahun Mata kuliah yang diajarkan adalah pengantar ilmu kayu, struktur dan sifat kayu serta anatomi kayu. Pada tahun yang sama, penulis menjadi anggota Masyarakat Peneliti Kayu Indonesia (MAPEKI) sampai sekarang.

12 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... xii xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiiv PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan... 3 Manfaat... 3 Hipotesis... 3 Kerangka Pemikiran... 4 TINJAUAN PUSTAKA... 5 Deskripsi Kayu Agathis (Agathis loranthifolia Salisb)... 5 Deskripsi Kayu Gmelina (Gmelina arborea )... 6 Pemadatan Kayu... 6 Kayu Terpadatkan... 8 Stabilisasi Dimensi... 8 Struktur Mikroskopis Kayu Terpadatkan METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Metode Penelitian Diagram Alir Penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Korelasi antara Stress dan Strain Berat Jenis Tingkat Pemulihan Ketebalan / Recovery of Set (RS) Anatomi Kayu Agathis Terpadatkan Anatomi Kayu Gmelina Terpadatkan KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 33

13 DAFTAR TABEL Halaman 1. Analisis Ragam BJ Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan Analisis Ragam Recovery of Set Kayu Agathis dan Gmelina Terpadatkan xii

14 DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Diagram Kerangka Pemikiran Bentuk Contoh Uji Lokasi Contoh Uji Pengamatan SEM Diagram Alir Penelitian Hubungan Stress-Strain Kayu Agathis dan Gmelina Jenuh Air Hubungan antara Tingkat Pemadatan dan Lamanya Pemanasan pada Suhu 180 o C terhadap BJ Kayu Agathis dan Gmelina Hubungan antara Tingkat Pemadatan dan Lamanya Pemanasan pada Suhu 180 o C terhadap RS Kayu Agathis dan Gmelina Pengaruh Tingkat Pemadatan terhadap Kebundaran Rongga Sel Trakeid Kayu Agathis Sebelum dan Sesudah Dipadatkan (d), serta Setelah Kayu Terpadatkan Direndam (r) pada Bagian Permukaan (P) dan Tengah (T) Mikrograf SEM Kayu Agathis Sebelum dan Sesudah Dipadatkan serta Setelah Kayu Terpadatkan Direndam (ukuran gambar 960 x 970 µm 2 ) Mikrograf SEM: A. Bentuk Dinding Sel Trakeid Kayu Agathis yang Mengalami Penekukan Elastis ( elastic buckling ) akibat Pemadatan 25% dan B. Kontrol (ukuran gambar 190 x 255 µm 2 ) Arah Panah Menunjukkan Arah Pemadatan Pengaruh Tingkat Pemadatan terhadap Kebundaran Rongga Sel Serabut Kayu Gmelina Sebelum dan Sesudah Dipadatkan (d), serta Setelah Kayu Terpadatkan Direndam (r) pada Bagian Permukaan (P) dan Tengah (T) Mikrograf SEM Kayu Gmelina Sebelum dan Sesudah Dipadatkan serta Setelah Kayu Terpadatkan Direndam (ukuran gambar 960 x 970 µm 2 ) Mikrograf SEM Kayu Awal dan Akhir Gmelina Terpadatkan 12,5% (ukuran gambar 960 x 1280 µm 2 ). Arah Panah Menunjukkan Arah Pemadatan Mikrograf SEM Bentuk Dinding Sel Serabut Kayu Gmelina setelah Pemadatan 25% (ukuran gambar 60 x 84 µm 2 ). Arah Panah Menunjukkan Arah Pemadatan xiii

15 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Rataan Nilai Berat Jenis Kayu Agathis dan Gmelina Sebelum dan Sesudah Dipadatkan serta Setelah Dipadatkan dan Dipanaskan pada Suhu 180 o C Rataan Nilai Recovery of Set Kayu Agathis dan Gmelina Sebelum dan Sesudah Dipadatkan serta Setelah Dipadatkan dan Dipanaskan pada Suhu 180 o C Rataan Nilai Kebundaran Rongga Sel Trakeid Kayu Agathis Sebelum dan Sesudah Dipadatkan ( d ), serta Setelah Kayu Terpadatkan Direndam (r) pada Bagian Permukaan (P) dan Tengah (T) Rataan Nilai Kebundaran Rongga Sel Serabut Kayu Gmelina Sebelum dan Sesudah Dipadatkan ( d ), serta Setelah Kayu Terpadatkan Direndam (r) pada Bagian Permukaan (P) dan Tengah (T) xiv