III. METODE PENELITIAN. selatan, ± bujur timur) dari tanggal 28 September 28 Desember 2016).

Transkripsi

1 III. METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian ini dilakukan di rumah kasa kebun kretivitas mahasiswa Fakultas Pertanian-Peternakan Universitas Muhammadiyah Malang (± lintang selatan, ± bujur timur) dari tanggal 28 September 28 Desember 2016). 3.2 Alat dan Bahan Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah timbangan, timbangan analitik, gypsum moisture meter, kabel tembaga, kabel serabut, solder, jangka sorong, meteran, hand counter, kamera untuk dokumentasi, alat-alat pertanian, oven, tabung tembaga, mikropipet, sentrifuge, spektofotometer, mikroskop, dan alat uji GCMS Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah stek tanaman Jarak Pagar G1 = (SP8 x SP-16), G2 = (SP8 x SP-38), G3 = (SP-33 x HS- 49), G4 = (SM-35 x SP-38), G5 = IP-3A, dan G6 = IP-3P, polibag ukuran 40 x 40 cm, akarisida, pupuk urea, pupuk SP-36, pupuk kalium, Tanah, pupuk kandang, pasir, kuteks, acetone, metanol. 17

2 Metode Penelitian Percobaan dilakukan dengan mengunakan Rancangan Petak Terbagi (RPT) / Split-Plot Design (SPD) secara faktorial dengan jumlah perlakuan sebanyak dua faktor dengan diulang sebanyak 2 kali. Petak utama adalah kadar air tanah kapasitas lapang, terdiri dari 3 level yaitu K1 = Kadar air tanah 100% (Kontrol), K2 = Kadar air tanah 70%, dan K3 = Kadar air tanah 40% kapasitas lapang. Anak petak adalah genotip jarak pagar (6 level), yaitu G1 = (SP8 x SP-16), G2 = (SP8 x SP-38), G3 = (SP-33 x HS-49), G4 = (SM-35 x SP- 38), G5 IP-3 A, dan G6 = IP-3 P. Satuan percobaan yang diperoleh 3 x 6 x 2 x 2 = 72 satuan percobaan, setiap satuan percobaan terdiri atas 1 tanaman yang masing-masing ditanam dengan jarak 50 x 100 cm. 3.4 Pelaksanaan Penelitian Tahap Persipan Bahan tanaman yang digunakan berupa stek batang tanaman jarak pagar Hasil persilangan yang dilakukan oleh Dr. Ir. Maftuchah MP, dari Universitas Muhammadiyah Malang dari 4 kombinasi persilangan yaitu: (SP 8 x SP 16) diberi kode angka 5; (SP 8 x SP 38) diberi kode angka 6; (SP33 x HS 49) diberi kode angka 7; (SM 35 x SP 38) diberi kode angka 18 dan dibandingkan dengan IP-3A, dan IP-3P. Stek diambil di kebun koleksi Kedungpengaron, Pasuruan, Jawa Timur. Stek yang digunakan berukuran 20 cm dengan diameter 1-2 cm. Setelah usia 30 hari setelah tanam bibit tanaman jarak pagar dipindah ke dalam polibag

3 19 berukuran 40 x 40 yang telah berisi 10 kg media tanam tanah, pupuk kandang dan pasir (3:1:1) (Istiana, 2008). Menghitung Kadar Lengas Kering Angin Kadar lengas kering angin ditentukan dengan tahapan-tahapan dan perhitungan berikut ini : 1. Menimbang botol kuningan kosong beserta tutup botolnya (a gram). 2. Mengisi media tanam kedalam botol timbang dengan volume sekitar separuh volume botol kemudian tutup dan timbang (b gram). 3. Masukkan botol timbang kedalam oven dengan tutup terbuka pada suhu konstan selama 12 jam. 4. Setelah 12 jam, botol timbang ditutup rapat kemudian di keluarkan hingga mencapai suhu ruang. 5. Menimbang botol yang telah di dinginkan (c gram). 6. Menghitung kadar lengas tanah kering angin dengan rumus : Keterangan : a = berat botol timbang kosong serta tutup botol (gram) b = berat botol timbang setelah diisi degan media tanam (gram) c = berat botol timbang dan tutup setelah didinginkan (gram) nilai (c-a) adalah berat contoh tanah kering mutlak nilai (b-c) adalah berat air dalam contoh tanah (Ikhwan, 2014)

4 20 Jenuh Air 1. Menuang contoh tanah secara merata tanpa ditekan setebal kurang lebih 2,5 cm. 2. Memasukkan keranjang tersebut ke dalam pipa paralon dan mengisi air secara perlahan pada keranjang hingga tanah terjenuhi oleh air. 3. Mengambil sebagian sampel tanah dalam pipa, kemudian menimbang tanah tersebut (a gram). 4. Mengoven tanah tersebut selama 4 jam dengan suhu C, kemudian menimbang berat tanah (b gram). BB = Berat Basah Tanah (gram) BK = Berat Kering tanah oven (gram) (Ikhwan, 2014) Kadar Lengas Kapasitas Lapang Penetapan kadar air kapasitas lapang yaitu dengan menggunakan metode gravimetri seperti tahap hahap sebagai berikut : 1. Memasukkan sampel tanah kering angin kedalam seng tanpa ditekan lalu menimbangnya (x gram). 2. Meletakkan seng berisi media tanam tersebut pada penyangga diatas wadah berdiameter lebih besar. Menyiram air secara perlahan dengan volume terukur (V 1 liter) pada media sampai jenuuh air yang ditandai dengan air yang menetes dari lubang bagian bawah seng.

5 21 3. Mengatuskan sampel tanah jenuh air selama semalam (12 jam) atau sampai tidak ada air lagi yang menetes dan mengukur volume air tertampung dalam wadah (V 2 liter). 4. Menimbang sampel tanah (Bobot basah) sebanyak a (gram). 5. Mengoven media tanam selama semalam 12 jam dengan suhu 105ºC 6. Menimbang (Bobot Kering) b (gram). Contoh tanah dikeluarkan dan ditetapkan kadar airnya dengan metode gravimetri dengan 6 sampel media tanam. Kadar air tanah pada keadaan kering udara dapat ditentukan dengan menggunakan rumus : a = Berat Basah Tanah (gram) b = Berat Kering tanah oven (gram) (Ikhwan, 2014) Penetapan Penambahan Air per penurunan (ml / %) Perlakuan cekaman kekeringan berdasarkan kapasitas lapang dapat ditentukan tingkat kadar air tanah masing-masing sebagai berikut : 100, 70, dan 40 % KL. Untuk menentukan volume air yang diberikan, maka perhitungan menggunakan rumus sebagai berikut : Keterangan : BB = Kadar Air Tanah Kering Udara bobot basah tanah, BK = Bobot Tanah Kering Mutlak (kering oven) (Lapanjang, 2008)

6 Perawatan dan pemeliharaan Pemeliharaan tanaman meliputi penyiangan, pemupukan, dan pengendalian hama-penyakit dilakukan secara intensif. Dosis pupuk yang digunakan dalam penelitian ini adalah 40 g Urea + 40 g SP g KCl, pupuk diberikan setelah tanaman berumur 1 minggu setelah tanam, setengah dosis pupuk N dan seluruh dosis pupuk P dan K (20 g Urea + 40 g SP g KCl), sedangkan ½ dosis pupuk N (20 g) diberikan pada saat 8 minggu setelah tanam. Tabel 3. Daftar Pestisida dan fungisida yang digunakan saat perawatan tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) Hama/penyakit Cabuk/kutu putih Tungau Busuk akar dan batang Jenis Pestisida/Fungisida Marshal Fastag Fastag arrivo Benlox Nordox 56 WP Bahan aktif Karbosulfan Alfametrin Alfametrin Sipermenrin Benomil Tembaga oksida Konsentrasi 0,5-2 ml/l 1-2 ml/l 1-2 ml/l 0,5-1 ml/l 1-1,5 gram/l 3-4 gram/l Perlakuan Uji Perlakuan uji dilaksanakan 2 tahap, tahap pertama adalah tahap perlakuan kekeringan sesuai dengan perlakuan 100, 70, dan 40% kapasitas lapang. Pengeringan tanaman sesuai dengan perlakuan dan penambahan air (ml) dilakukan setiap hari selama 84 hari. Tahap kedua adalah tahapan pemulihan pasca perlakuan kekeringan. Tahapan kedua ini dilakukan mulai tanaman hari setaleh cekaman kekeringan dengan cara mengembalikan seluruh perlakuan ke 100 % kapasitas lapang. Pemberian air dilakukan dengan cara di kocor sesuai dengan penurunan (%). Pengukuran kadar air tanah kapasitas lapang menggunakan alat Gypsum Moisture Meter.

7 Pengamatan Karakter morfologi yang diamati mencakup peubah pertambahan volume batang tanaman (cm 3 ), jumlah daun terbentuk, jumlah daun gugur, jumlah bunga, jumlah buah, persentase bunga jadi buah, panjang akar (cm), karakter biokimia yang diamati meliputi jumlah klorofil, dan kandungan metabolit sekunder (ppm). Sedangkan karakter anatomi yang diamati adalah jumlah, ukuran stomata dan kerapatan stomata. a. Pertambahan Volume Batang Tanaman (Cm 3 ) Pertambahan Volume batang diukur setiap 14 hari sekali dengan mengukur diameter pangkal batang dan tinggi batang, untuk cabang primer pengukuran diameter dilakukan mulai pangkal diatas permukaan tanah. Volume tanaman hitung dengan rumus panjang batang, volume tiap ruas batang, dan volume batang (Nurnasari dan Djumali, 2011) Panjang batang (Pb) dihitung dengan rumus: Volume setiap ruas batang (Vr) dihitung dengan rumus: Volume batang (Vb) dihitung dengan rumus:

8 24 b. Jumlah Daun Terbentuk Jumlah helaian daun dihitung pertanaman yaitu dengan menghitung jumlah daun pada masing-masing tanaman. Daun yang dihitung adalah daun yang telah terbuka sempurna, pengamatan dilakukan dengan interval 7 hari sampai 84 hari setelah perlakuan. Pengamatan dimulai 1-56 setelah perlakuan untuk cekaman kekeringan sedangkan haridalam keadaan pemulihan (recovery). c. Jumlah Daun Gugur Jumlah daun gugur dihitung pertanaman yaitu dengan menghitung jumlah daun gugur. Daun yang gugur disimpan dalam plastik yang di tempel di polybag masing-masing tanaman, pengamatan dilakukan dengan interval 7 hari sampai 84 hari setelah perlakuan. Pengamatan dimulai 1-56 setelah perlakuan untuk cekaman kekeringan sedangkan hari dalam keadaan pemulihan (recovery). d. Jumlah bunga Pengamatan jumlah bunga total dilakukan dengan mengamati jumlah bunga jantan, betina, dan hemaprodit dalam masing-masing tanaman. Pengamatan dilakukan pada dua fase yaitu fase pengeringan dan fase pemulihan. Proses pengeringan berlangsung mulai dari 1-56 setelah perlakuan untuk cekaman kekeringan sedangkan hari dalam keadaan pemulihan (recovery). Pengamatan dilakukan setiap hari sampai dengan akhir penelitian.

9 25 e. Jumlah Buah Pengamatan dilakukan dengan cara mengamati berapa banyak jumlah bunga yang terbentuk menjadi buah. Pengamatan dilakukan pada dua fase yaitu fase kering dan fase pemulihan setelah pengeringan. Proses pengeringan berlangsung mulai dari 1-56 setelah perlakuan untuk cekaman kekeringan sedangkan hari dalam keadaan pemulihan (recovery).pengamatan jumlah buah dilakukan pada semua tanaman percobaan. f. Persentase bunga jadi buah Penghitungan persentase bunga jadi buah dilakukan dengan menghitung jumlah buah yang terbentuk dalam satu tanaman dibagi dengan jumlah bunga yang terbentuk kemudian dikalikan 100%. Penghitungan dilakukan dalam satuan persen (%). Rumus bunga jadi buah = g. Panjang Akar (cm) Dilakukan saat tanaman berumur 56 hari setelah perlakuan (sampel 1) atau sampel destruktif dan 84 hari setelah perlakuan (sampel 2), media dipisahkan dari akar dengan cara merobek polibag dan memisahkan akar dari tanah dengan cara merendamnya dalam air agar akar tidak putus. Akar yang diukur adalah akar yang terpanjang yang diukur dari pangkal akar hingga ujung akar.

10 26 h. Jumlah, Ukuran Stomata dan Kerapatan Stomata Pengukuran Jumlah stomata dilakukan pada saat tanaman diperlalukan selama 56 hari setelah cekaman kekeringan dengan teknik imprint yaitu mencetak stomata dengan menggunakan kuteks bening (cat kuku), duplikat stomata yang terletak pada bagian bawah daun seluas 1 x 1 cm 3. Permukaan daun bagian bawah (daun ke-empat dari pucuk) ditutupi dengan kutek bening. Setelah itu kutek diambil kemudian diamati dan dihitung di bawah mikroskop stereo dengan perbesaran 400x. Kerapatan stomata dihitung berdasarkan rumus: i. Jumlah Klorofil Pengukuran klorofil daun dilakukan menggunakan spektrofotometri. Klorofil diekstrak menggunakan metode baku yang dikembangkan oleh oleh Arnon dalam Ardie (2006) yaitu 1 g jaringan daun segar ditimbang dan digerus hingga halus dalam mortar martil, Penambahan aseton 10 ml dilakukan sehingga jaringan menjadi homogen. Jaringan tersebut diaduk hingga menghasilkan supernatan lalu ditambahkan aseton 80%. Suspensi dituangkan kedalam tabung sentrifius dan diputar selama 2 menit dengan kecepatan rpm. Secara perlahan supernatan dituangkan kedalam tabung sentrifius yang lain dan volume dibuat 3 ml, kemudian dilakukan pengukuran absorbansi dengan menggunakan pada panjang gelombang 663 nm dan 645 nm atau 652 nm

11 27 menggunakan spektrofotometer Shimatzu UV Konsentrasi klorofil berdasarkan panjang gelombang dihitung dengan persamaan McKinney dan Arnon : Keterangan : A 663 = Nilai Absorbansi panjang gelombang 663 A 645 = Nilai Absorbansi panjang gelombang 645 A 652 = Nilai Absorbansi panjang gelombang 652 j. Kandungan Metabolit Sekunder (Ppm) Kandungan metabolit sekunder dilakukan pada saat tanaman berumur 56 hari setelah perlakuan cekaman kekeringan, pengujikan dengan menggunakan metode Gas Chromatography Mass Spectrometry (GCMS) dengan cara mengambil getah dari tanaman jarak pagar. 1. Bahan berupa getah tanaman jarak pagar sebanyak 500 µl per sampel. 2. Suspensi di vorteks sampai homogen selama 5 menit. 3. Sentifugasi sampel pada kecepatan 4000 rpm selama 5-10 menit (saat melakukan sentrifugasi, berat sampel harus seimbang).

12 28 4. Mengambil fasa atas (supernatant) 250 µl kemudian dipindah kedalam tabung sentrifuge yang baru (jangan sampai endapan terbawa). 5. Menambahkan methanol 250 µl kedalam supernatant. 6. Suspensi di vorteks sampai homogen selama 5 menit. 7. Tambah methanol dingin dengan perbandingan 1:1 (500 µl). 8. Sentrifugasi sampel pada kecepatan 4000 rpm selama 10 menit. 9. Buang supernatant hingga tersisa nathannya saja (endapan). 10. Resuspensi dengan menambah 100 µl ethanol absolut, lalu diinjeksikan dalam kolom GCMS.

13 29 Tabel 4. GCMS report properties GCMS apparatus : Shimadzu GCMS QP 2010 SE model Column : ZB - AAA (10 ml x 0,25 mml.d (Phenomenex Inc) Injection quantity : μ Vaporization chamber : 280 C temperature Column oven : 110 C (30 C/min) 320 C temperature Control mode : Constant pressure (15 kpa) Injection mode : split Split ratio : 127,5 Carier gas : Helium Interface temperature : 280 C Ion source temperature : 200 C Solvent elution time : 0,4 min Data sampling time : 0,5 min to 7 min Measurement mode : Scan Mass range : m/z (3,33 u/sec) Event time : 0.15 sec Total flow : 80,5 ml/min Column flow : 0,6 ml/min Linear velocity : 28,5 cm/sec Purge flow : 3,0 ml/min Solvent cut time : 2 min Detector gain mode : Relative Detector gain : 0,00 kv Run time : 100 minutes GCMS method : GCMS method 3.6 Analisis dan Penyajian Data Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis sidik ragam (Anova) kemudian jika keragaman diatas 30% data ditransformasi menggunakan ( ) dan di D c α % pengaruh perlakuan terhadap peubah yang diukur. Untuk mengetahui tingkat toleransi klon-klon jarak pagar dilakukan perhitungan indeks sensitivitas cekaman

14 30 (SSI = stress sensivity index) pada masing-masing peubah menurut Fischer dan Maurer (1978). ( ( c c ) ) Pada peubah pertambahan volume batang tanaman, jumlah daun, berat biji, jumlah bunga, jumlah buah, persentase buah terbentuk, panjang akar, jumlah daun gugur, jumlah stomata selama tanaman mengalami cekaman. Klon yang menghasilkan nilai SSI tertinggi dikategorikan klon klon rentan dan klon terendah dikategorikan klon toleran. Kategori toleransi tanaman terhadap cekaman air yang digunakan sebanyak 5 kategori sehingga nilai penentu batas kategori (NPB) pada setiap peubah dihitung dari nilai SSI maksimum dibagi lima, kolon-klon dikategorikan : 1. Rentan bila nilai SSI > (SSImax NPB) dan diberi indeks 1 2. Agak Rentan bila(ssimax 2 NPB) < SSI, (SSImax NPB) dan diberi indeks 2 3. Moderat bila (SSImax 3 NPB) < SSI, (SSImax 2 NPB) dan diberi indeks 3 4. Agak toleran bila (SSImax 4 NPB) < SSI, (SSImax 3 NPB) dan diberi indeks 4 5. Toleran bila nilai SSI < (SSImax 4 NPB) dan diberi indeks 5 Rerata indek dari peubah pengamatan digunakan untuk menentukan tingkat ketahanan klon-klon jarak pagar yang diuji (Lapanjang, 2008 ; Djumali, 2016).

15 31 Input Proses Output TAHAP AWAL Persiapan Alat Dan Bahan Inventarisasi Alat dan Stek Tanaman 6 Genotipe Tanaman Penetapan Kadar Air Tanah kapasitas lapang Menjenuhkan Air dan Mencari Selisih Kadar Air dengan metode gravimetri Nilai Kadar Air Kering Udara (%) TAHAP 1 Perlakuan Pengeringan Penyesuaian Kadar Air Tanah 100%, 70%, dan 40% Kapasitas lapang Informasi kadar air tanah dan data pengamatan Pengamatan & Pengujian Sampel Mengamati Parameter nondestruktif, destruktif dan uji GCMS Informasi Parameter pengamatan nondestruktif, destruktif dan Metabolit Sekunder TAHAP 2 Pemulihan Pasca Pengeringan Pengamatan & Pengujian Sampel Penembalian kadar air ke 100% Kapasitas Lapang Pengamatan Parameter nondestruktif dan destruktif Data Pengamatan Tahap ke-ii Informasi Parameter pengamatan nondestruktif dan destruktif Analisis Data TAHAP AKHIR Uji Anova Dan Uji D c α % Tanaman Toleran, Agak Toleran, dan Tidak Toleran Tanaman Cepat Pulih, lambat Pulih, dan Tidak Pulih Gambar 2. Tahapan Penelitian Uji Toleransi Enam Genotipe Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn) Produktivitas Tinggi Terhadap Berbagai Cekaman Kekeringan