METODOLOGI. Tempat dan Waktu

Transkripsi

1 19 METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian dilakukan dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah pengadaan bahan tanaman yang dilakukan di Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Pertanian Cianjur. Tahap kedua adalah perlakuan percobaan pemaparan (exposure) 15 N, yang dilakukan di Pusat Antar Universitas Hayati (PAU Hayati), IPB. Tahap ketiga analisis jumlah 15 N yang diserap oleh tanaman yang dilakukan di Kantor Nuklear Malaysia dan analisis faktor tanaman (pengukuran luas stomata dan pengukuran laju respirasi) dilakukan di Laboratorium Bioteknologi P4TK Pertanian Cianjur dan di Balai Tanaman Obat dan Aromatik (BALITRO) Bogor. Penelitian dilaksanakan ± selama 6 bulan. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa bahan tanaman jenis leguminosae/fabaceae sebanyak 8 jenis tanaman, gas 15 NO 2 (99% atom 15 N). Alat untuk analisis ukuran stomata dan laju respirasi adalah, mikroskop digital, gunting, kutek bening, isolatif bening, kaca obyek, Portable Photosyntesis System type LI-6400 dan Cup leaf chamber. Alat yang digunakan untuk mengetahui serapan polutan 15 NO 2 oleh tanaman adalah environmental testing chamber (Ogawa Seiki 6328), gas chamber (bilik gas), lampu pijar, kompor listrik untuk pemanas, thermometer, higrometer, lux meter, pompa vakum, tabung gas 15 NO 2, sampling line, timbangan digital, small cup, oven, peralatan analisis N total, leaf area meter dan spektrometer emisi (NOI-6PC Analyzer). Batasan Penelitian Penelitian dibatasi dengan studi terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan gas NO 2 oleh daun pada tanaman jenis leguminosae

2 20 yang meliputi faktor tanaman (ukuran stomata dan laju respirasi) dan faktor lingkungan yang meliputi, suhu udara. Tahapan Penelitian Penelitian dimulai dengan pangadaan bahan tanam melalui stek atau biji, sampai tanaman mencapai tinggi cm. Setelah tanaman mencapai ketinggian yang sudah ditentukan, kemudian dilakukan perlakuan percobaan terhadap tanaman dalam bilik gas yang meliputi perlakuan pemaparan gas NO 2 bertanda 15 N dan analisa kandungan 15 N dalam jaringan. Metode pemaparan digunakan untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan gas 15 N oleh tanaman. Metode pemaparan gas 15 N dilakukan dalam bilik gas kedap udara dengan menggunakan gas NO 2 berlabel 15 N (99% atom 15 N). Pengaturan suhu dan kelembaban dalam bilik gas dilakukan secara manual, sehingga dapat dicapai kondisi lingkungan yang diinginkan. Pemilihan dan Pemeliharaan Tanaman Pemilihan bahan tanam untuk mencari tanaman yang berpotensi pada jalur hijau jalan didasarkan pada jenis tanaman atau pohon yang mempunyai kemampuan tinggi dalam mengikat nitrogen dari udara bebas (family leguminoceae/fabaceae) dan mempunyai tingkat pertumbuhan yang cepat. Dari hasil pemilihan ini diperoleh 8 spesies tanaman yang akan dikelompokkan berdasarkan klasifikasi ukuran stomata dan laju respirasi, dari ke 8 tanaman tadi diambil 4 tanaman yang mewakili masing-masing klasifikasi tersebut, kemudian diperlakukan dengan gas 15 N (Tabel 2). Persiapan bahan tanam sampai pemeliharaan tanaman dilakukan di Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Pertanian (VEDCA) Cianjur.

3 21 Pengadaan bahan tanaman sampai tanaman mencapai tinggi cm Pengelompokan tanaman menurut klasifikasi ukuran stomata dan laju respirasi Analisis faktor tanaman (ukuran stomata) Penyiapan sampel Perlakuan pemaparan gas 15 NO 2 dalam bilik gas pada kondisi suhu yang sudah ditentukan (30 C dan 20 C) Analisis faktor tanaman (laju respirasi) dengan portable photosyntesis system type LI-6400 Mengukur luas stomata di bawah mikroskop digital model axioskop Penyiapan sampel untuk analisis N total Analisis jumlah 15 N yang diserap oleh tanaman (metode Kjeldahl) Penyiapan sampel untuk analisis 15 N Analisis kandungan 15 N (spektrometer emisi) Perhitungan jumlah serapan 15 N per bobot daun µg/g Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan Gas NO 2 Gambar 1. Alur Pikir Penelitian

4 22 Tanaman yang digunakan diperbanyak dengan cara stek batang atau biji. Tanaman di tanam di dalam pot yang diisi dengan media tanam yang terdiri dari campuran tanah dan pupuk kandang dengan perbandingan (v/v) = 4 : 1. Tanaman dipelihara dengan kondisi lingkungan yang seragam di dalam tempat pesemaian sampai umur 3-4 bulan dengan ketinggian tanaman mencapai ± cm. Setelah tanaman mencapai ketinggian yang diinginkan, maka dilakukan pemaparan gas 15 N dalam bilik gas sesuai dengan tahapan pemaparan gas 15N. Tabel 2. Jenis tanaman yang dianalisis No Nama Lokal Flamboyan Gamal Asam Jawa Saga pohon Lamtoro Petai Sengon Kaliandra Nama Latin Family Delonix regia (Bojer ex Hook) Rafin Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth ex Walp Tamarindus indica L Adenantera povonina L Leucaena leucephala (Lamk.) de Wit Parkia speciosa Hassk Paraseriathes falcataria L Calliandra surinamensis Gambar 2. Jenis Tanaman yang Dianalisis Analisis Faktor Tanaman Faktor tanaman yang dianalisis meliputi ukuran stomata dan laju respirasi. Sampel daun yang akan dianalisa stomatanya diolesi dengan kuteks bening di

5 23 bagian permukaan bawah daun hingga benar-benar kering, setelah kering tutup dengan isolatip bening, kemudian tarik isolatip tersebut secara hati-hati sampai kuteks yang menempel pada permukaan daun terbawa/terangkat menempel pada isolatip. Hasil olesan kuteks yang menempel pada isolatip diletakkan pada kaca obyek sebagai preparat. Kemudian preparat diamati di bawah mikroskop digital dengan pembesaran 400 kali. Pengamatan stomata pada setiap jenis tanaman dilakukan sebanyak 3 kali pada bidang pandang yang berbeda (3 ulangan), dengan tujuan untuk mendapatkan nilai rata-rata luas stomata. Pengukuran laju respirasi tanaman diukur dengan menggunakan Portable Photosyntesis System type LI Daun tanaman yang akan dianalisis dimasukkan ke dalam cup (leaf chamber) atau dijepit sebagian daunnya yang dihubungkan dengan monitor recording data untuk membaca nilai pengukuran. Parameter yang akan diukur diatur melalui keypad LI-6400, sedangkan suhu udara dan suhu daun dapat diukur dan dapat dilihat secara langsung pada monitor recording data. (Gambar 3) Gambar 3. Cup/ leaf chamber (kiri), dan monitor Recording data (kanan) Perlakuan Gas 15 N dalam Bilik Gas Perlakuan gas 15 NO 2 dilakukan dengan pemaparan gas 15 NO 2 pada tanaman dalam bilik gas untuk meneliti pengaruh tanaman, yaitu ukuran stomata, laju respirasi dan pengaruh lingkungan, yaitu suhu terhadap serapan gas 15 NO 2.

6 24 Lingkungan Dalam Bilik Gas Untuk mengetahui pengaruh serapan gas 15 N oleh tanaman, perlakuan percobaan dilakukan dalam 2 Gas Chamber (bilik gas) yang ditempatkan dalam Environmental Testing Chamber (Ogawa Seiki 6328). Bilik gas 1 sebagai ulangan 1 dan bilik gas 2 sebagai ulangan 2. Bilik gas yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari flexy glass dengan ketebalan 4 mm dan volume 1000 liter, dengan ukuran lebar 0,6 m, panjang 1,30 m dan tinggi 1,30 m. Pada setiap bilik gas ditempatkan 4 kipas angin kecil (diameter 8 cm) dan satu kipas angin besar (diameter 20 cm). Kipas angin besar dijalankan selama 5 (lima) menit pertama untuk mengaduk dan meratakan penyebaran gas 15 N, sedangkan kipas angin kecil dijalankan selama masa percobaan. Selama percobaan, intensitas cahaya yang digunakan adalah 1000 lux (kondisi terang) yang dapat diatur secara manual melalui pengurangan dan penambahan lampu pijar yang digunakan dan diukur pada ketinggian 100 cm di atas lantai ruang bilik gas. Suhu diatur dan disesuaikan dengan tingkat perlakuan suhu yang akan dilakukan, yaitu 30 C dan 20 C, dan kelembaban relatif udara pada awal perlakuan 60% yang diatur secara manual. Environmental Testing Chamber digunakan untuk mengontrol suhu dan kelembaban awal dalam bilik gas. Sedangkan untuk mengatur suhu digunakan kompor listrik dan lampu pijar. Konsentrasi gas 15 N sebesar 3 ppm (v/v). Gas Chamber (bilik gas) ditunjukkan pada gambar 4. Gambar 4. Bilik gas (Gas Chamber )

7 25 Perlakuan Percobaan Perlakuan percobaan meliputi faktor tanaman dan faktor lingkungan yang diukur pada semua tanaman jenis leguminosae/fabaceae, yaitu : 1. Faktor Tanaman, meliputi : Ukuran stomata Laju respirasi 2. Faktor Lingkungan (suhu) Kondisi suhu tinggi (30 C) dan suhu rendah (20 C) Pada setiap perlakuan pemaparan, 4 macam tanaman yang berbeda dimasukkan ke dalam bilik gas 1 dan bilik gas 2, sehingga dalam sekali pemaparan berjumlah 8 tanaman. Setiap tanaman yang akan dipaparkan dengan gas 15 N dibungkus/ditutup bagian media tanamnya (permukaan media dan pot tanaman) untuk menghindari penyerapan gas 15 N oleh tanah. Kemudian kedua pintu bilik gas ditutup rapat dengan menggunakan isolatif hingga kondisi dalam bilik gas kedap udara, dan kondisinya diatur disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan. Setelah itu dilakukan pemaparan gas 15N pada tanaman. Gambar 5. Penutupan Media Tanam/Pot dengan Plastik

8 26 Pemaparan Gas 15 NO 2 Gas 15 NO 2 (99 % atom 15 N) diambil dari tabung melalui sampling line dengan menggunakan syringe 5 cc (Hamilton gastight syringe). Pengambilan gas 15 N dari sampling line melalui selang plastik yang dihubungkan dengan pompa vacum dan tabung gas 15 N. (Gambar 6). Tahapan pengambilan gas 15 N adalah sebagai berikut : 1. Buka kran sampling line 2. Jalankan pompa vacum sampai tekanan menunjukkan -76 mmhg untuk mengosongkan sampling line dari udara 3. Tutup kran sampling line 4. Buka kran gas 15 N untuk mengalirkan gas ke sampling line, sampai tekanan menunjukkan 0 mmhg 5. Tutup kran tabung gas 6. Ambil gas dengan menggunakan syringe 5 cc (Hamilton gastight syringe), melalui sumbat karet yang terdapat pada sampling line, kemudian disuntikkan ke dalam bilik gas dengan konsentrasi perlakukan 15 N sebesar 3 ppm dan dipaparkan selama 60 menit. Dalam penelitian ini, untuk mengukur kemampuan tanaman menyerap gas N0 2 digunakan konsentrasi gas N0 2 yang tinggi yaitu 3 ppm dan dilakukan dalam periode perlakuan yang singkat yaitu 60 menit. Nilai baku mutu lingkungan di negara kita untuk gas Nitrogen Oksida (NOx) yang diperkenankan adalah 0,05 ppm. Dengan demikian konsentrasi gas yang digunakan dalam penelitian ini lebih tinggi dari kondisi yang diperkenankan di lapangan.

9 Keterangan : 1. Pressure gauge 2. Sampling line 3. Sumbat karet 4. Syringe 5. Kran sampling line 6. Selang pompa vacum 7. Tabung gas 15 NO 2 8. Kran gas 7 6 Gambar 6. Tabung gas 15 NO 2 dan sampling line Analisis Kandungan 15 N Dalam Jaringan Tanaman yang telah di perlakukan dengan gas 15 N selama 60 menit, dikeluarkan dari bilik gas dan dipisahkan bagian batang, daun dan akar untuk di analisis kadar nitrogennya. Sebelum daun tanaman dikeringkan, terlebih dahulu dihitung luas daunnya, kemudian sampel daun, batang dan akar dikeringkan dalam oven 80 C selama 48 jam. Berat kering bagian-bagian tanaman tersebut diukur beratnya dengan menggunakan timbangan digital, kemudian dihaluskan. Gambar 7. Leaf Area Meter (pengukuran luas daun)

10 28 Kadar N-total dianalisis dengan metode Kjeldahl. Persen kelimpahan atom 15 N sampel dianalisis dengan menggunakan spektrometer emisi NOI-6PC Analyzer. (Gambar 8). Jumlah Nitrogen yang berasal dari gas 15 NO 2 dihitung menurut rumus sebagai berikut : N dari 15 NO 2 = % kelimpahan atom 15 N sampel % kelimpahan atom 15 N dari gas 15 NO 2 x N total % kelimpahan atom 15 N sampel = % atom 15 N sampel - % atom 15 N blanko % kelimpahan atom 15 N blanko yang digunakan adalah nilai atom 15 N di alam yang bernilai 0,367 % atom, nilai serapan 15 N adalah jumlah kandungan 15 N pada daun, batang dan akar dibagi dengan bobot kering daun. Setelah di dapat kandungan atom 15 N (mg), dilakukan perhitungan jumlah serapan 15 N (µg) per bobot daun, sehingga di dapat jumlah serapan 15 N (µg/g). Untuk mengetahui besarnya nilai indeks serapan pada setiap spesies tanaman dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Nilai Indeks serapan = Nilai serapan Luas stomata x jumlah stomata Gambar 8. Spektrometer Emisi NOI-6PC Analyzer Pengaturan Faktor Lingkungan (suhu) Environmental Testing Chamber (Ogawa Seiki 6328) mempunyai unit pengatur suhu dan kelembaban udara, sehingga pengaturan suhu perlakuan dapat dilakukan dengan mengatur suhu pada Environmental Testing Chamber tersebut.