III. METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 8 III. METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian Kegiatan penelitian dibagi ke dalam dua bagian, yaitu kegiatan observasi awal (pendahuluan) dan penelitian utama. Observasi awal dilakukan pada Juli-Agustus 2011 dan penelitian utama dilakukan pada bulan September Kegiatan penelitian utama dilakukan di Laboratorium Riset Plankton dan Laboratorium Fisika dan Kimia Lingkungan, Bagian Produktivitas dan Lingkungan Perairan, Departemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor Metode Penelitian Observasi awal Observasi awal (pendahuluan) merupakan suatu tahapan awal yang dilakukan untuk mempersiapkan organisme yang akan diujikan, sehingga observasi ini tidak diberikan batasan waktu. Sebelum penelitian utama dilakukan, observasi awal yang dilakukan meliputi pengambilan sedimen Waduk Cirata, pembuatan akuarium, uji terhadap sedimen dan observasi tanaman air di petani tanaman air. a. Pengambilan sedimen Waduk Cirata Untuk mendapatkan sedimen yang memiliki kandungan N dan P yang tinggi, lokasi pengambilan sedimen dilakukan di areal yang padat keramba jaring apung (KJA). Pengambilan sedimen ini dilakukan di Desa Kertajaya, Kecamatan Ciranjang, Cianjur, yang merupakan bagian hulu dari Waduk Cirata. Alat yang digunakan dalam pengambilan sedimen adalah Van-Veen Grab. Sedimen yang diperoleh berupa lumpur basah dengan karakteristik berwarna hitam dan memiliki bau yang kurang sedap. Setelah itu, sedimen yang telah didapatkan, dikeringkan, dan dihaluskan dengan tujuan untuk memudahkan dalam homogenisasi banyaknya sedimen yang digunakan dalam penelitian utama. b. Pembuatan akuarium Akuarium yang digunakan dalam penelitian ini dibagi kedalam dua bagian, yaitu akuarium dengan kanal berukuran 75 x 30 x 15 cm 3 (Gambar 6) dan akuarium persegi berukuran 30 x 30 x 30 cm 3 (Lampiran 1). Setelah akuaium terbentuk,

2 9 akuarium kemudian dibersihkan dari kotoran dan dilakukan pemeriksaan terhadap kebocoran. Gambar 6. Akuarium berkanal c. Uji terhadap sedimen Waduk Cirata Sebelum dilakukan penelitian utama, dilakukan pengujian terhadap sedimen yang akan digunakan. Pengujian ini dilakukan mengetahui besarnya nutrien yang terkandung pada sejumlah sedimen Waduk Cirata. Sedimen yang telah dikeringkan, kemudian dihaluskan dan dibungkus dengan kain kasa yang bertujuan untuk menghindari terjadinya pengendapan yang akan menggangu proses resirkulasi air pada saat penelitian berlangsung. Sebanyak 150 gram sedimen Waduk Cirata digunakan dalam pengujian ini. Setelah itu, sedimen tersebut direndam dalam 18 liter air selama 3 hari dan diukur besar kandungan nutrien pada air (Tabel 1). Hasil ini dijadikan sebagai acuan dalam penggunaan banyaknya sedimen (dosis pupuk) yang digunakan dalam penelitian utama. Tabel 1. Kandungan nutrien air rendaman sedimen Waduk Cirata (150 gram sedimen dalam 18 liter air) No. Parameter Satuan Nilai 1. Amonia (NH 3 ) mg/l 1, Nitrat (NO - 3 ) mg/l 0, Nitrit (NO - 2 ) mg/l 0, Ortofosfat (PO - 4 ) mg/l 0,0710 d. Observasi tanaman air dari petani tanaman air Kegiatan observasi tanaman air ini bertujuan untuk mendapatkan informasi yang cukup dalam rangka penumbuhan tanaman air di laboratorium. Observasi yang dilakukan meliputi wawancara dengan petani tanaman air dan pengukuran

3 10 kualitas air pada kolam penumbuhan tanaman air. Observasi ini dilakukan di petani tanaman air di Gunung Bunder, Kecamatan Pamijahan, Bogor. Hasil pengukuran kualitas air pada kolam petani tanaman air disajikan pada Tabel 2, dan dijadikan sebagai acuan dalam penumbuhan tanaman air di laboratorium. Berdasarkan hasil wawancara, terdapat 180 jenis tanaman air yang ditanam oleh petani tanaman air, beberapa di antaranya merupakan tanaman air tenggelam (submerged). Setelah itu, dilakukan pemilihan sejumlah tanaman air yang nantinya dijadikan sebagai inokulan (bibit) pada tahapan selanjutnya. Tabel 2. Kualitas air kolam petani tanaman air No. Parameter Satuan Nilai 1. Amonia (NH 3 ) mg/l 0, Nitrat (NO - 3 ) mg/l 0, Nitrit (NO - 2 ) mg/l 0 4. Ortofosfat (PO - 4 ) mg/l 0, Suhu C 23,4 6. ph - 8,1 Beberapa jenis tanaman air tenggelam, di antaranya Alternanthera sp., C. caroliniana, E. densa, M. fluviatilis,dan beberapa jenis Vallisneria dicoba ditumbuhkan di laboratorium untuk dilihat kemampuan adaptasinya. Tanaman air tenggelam dipilih karena tanaman air tersebut dapat hidup pada air yang berarus dan berukuran relatif kecil sehingga sesuai dengan sistem kanal tanaman air. Setelah beberapa hari masa penumbuhan, didapatkan tiga jenis tanaman air (C. caroliniana, E. densa, dan M. fluviatilis) yang memiliki kemampuan adaptasi yang cukup baik terhadap kondisi lingkungan yang baru. Ketiga jenis tanaman air ini kemudian dipilih dan dijadikan inokulan (bibit) pada penelitian utama Penelitian utama a. Persiapan Penelitian utama merupakan tahapan penelitian selanjutnya yang dilakukan setelah informasi hasil observasi awal telah didapatkan. Alat yang digunakan dalam tahapan ini (Lampiran 2) adalah akuarium berkanal ukuran 75 x 30 x 15 cm 3, kawat nyamuk berbahan nilon dan keramik sebagai penyangga tanaman air. Selain itu, digunakan plastik hitam sebagai penutup akuarium media nutrien bertujuan agar

4 11 cahaya tidak masuk ke dalam media penempatan nutrien dan mencegah terjadinya proses fotosintesis pada akuarium medium nutrien. Selain itu, dibutuhkan juga resirkulator untuk mensirkulasi air dan mengalirkan nutrien dari akuarium medium nutrien ke akuarium berkanal tempat penumbuhan tanaman air. Alat-alat lain yang dibutuhkan dibutuhkan dalam penelitian ini adalah gelas plastik, tisu gulung, alat tulis dan timbangan. Bahan yang digunakan adalah tiga jenis tanaman air (C. caroliniana, E. densa, dan M. fluviatilis dengan biomassa masing-masing 9 gram) (Gambar 7) dan 300 gram sedimen Waduk Cirata yang dibungkus dengan kain kasa (Gambar 8). Banyaknya sedimen yang digunakan ini, didasari oleh perbandingan antara kualitas kolam air petani tanaman air dengan besarnya nutrien yang terkandung dalam 150 gram sedimen Waduk Citara. a. Cabomba caroliniana b. Egeria densa c. Mayaca fluviatilis Gambar 7. Tanaman air uji Gambar 8. Sedimen Waduk Cirata dan penempatannya pada akuarium medium nutrien. d. Pengujian dan pengukuran Tahap awal yang dilakukan adalah persiapan sedimen dan air. Satu set akuarium (akuarium berkanal dan akuarium media nutrien) diisikan air baku sebanyak 35 liter. Air baku yang digunakan merupakan air tanah yang telah

5 12 mengalami proses penyaringan dan diendapkan selama 3 hari. Setelah itu, dimasukkan sedimen ke dalam akuarium medium nutrien sebanyak 300 gram yang telah dihaluskan dan dibungkus kain kasa. Dengan demikian, sedimen yang dipakai tidak teraduk dan hanya berada pada akuarium medium nutrien. Setelah itu, sedimen didiamkan terendam dalam air selama 3 hari agar terjadi penguraian bahan organik sehingga nutrien yang terkandung dalam air sudah dapat dimanfaatkan oleh tanaman air untuk pertumbuhannya. Setelah 3 hari masa perendaman, nutrien N dan P yang terkandung dianalisis di Laboratorium. Kemudian, mulai disiapkan tanaman air (C. caroliniana, E. densa, dan M. fluviatilis) yang telah dipotong dengan panjang 6 cm dengan biomassa total yang seragam untuk masing-masing tanaman dalam tiap akuarium dengan bobot basah 9 gram tiap akuarium uji. Gelas plastik digunakan sebagai wadah penimbangan biomassa tanaman air. Tisu gulung dipakai sebagai alat pengering yang tanaman air. Gelas plastik yang akan dipakai terlebih dahulu ditimbang, dan hasilnya dicantumkan pada gelas tersebut menggunakan spidol. Pengukuran bobot basah dilakukan dengan cara menyerap air yang menempel pada tanaman air uji. Mula-mula dua rangkap tisu (atas dan bawah) dibentangkan di atas meja, kemudian tanaman air tersebut ditiriskan dan diletakkan di tengah-tengah rangkap tisu yang disiapkan. Setelah itu dilakukan proses penekanan agar penyerapan air lebih maksimal. Proses ini dilakukan selama satu menit (Gambar 9). Gambar 9. Proses pengeringan tanaman air sebelum penimbangan bobot basah

6 13 Tanaman air yang telah dikeringkan dari air yang menempel dimasukan ke dalam wadah timbang (gelas plastik) yang kemudian ditimbang bobot basahnya. Hasilnya merupakan bobot total tanaman air dan wadah. Setelah itu, tanaman air yang telah ditimbang, dimasukan ke dalam akuarium uji. Bobot basah tanaman air adalah selisih antara bobot total dengan wadah timbang (gelas plastik) yang merupakan bobot awal pemeliharaan (w0) (Gambar 10). Gambar 10. Proses penimbangan bobot basah tanaman air Setelah itu, tiap-tiap tanaman air yang telah ditimbang bobot basahnya diletakkan pada kawat nyamuk dan di masukan pada akuarium berkanal (tempat penumbuhan tanaman air). Tiap-tiap set akuarium uji berisikan tanaman dengan biomassa yang sama. Gambar 11. Tanaman air yang sedang diuji Pengujian dilakukan di ruangan tertutup yang dilengkapi dengan AC (Air Conditioner) untuk menjaga suhu air agar stabil (23-25 C). Pengukuran suhu, ph, dan oksigen terlarut serta pengukuran kualitas air (amonia, nitrat, nitrit, dan

7 14 ortofosfat) dan pengukuran contoh bobot basah dilakukan setiap 3 hari dengan tujuan melihat kondisi lingkungan, tingkat pemanfaatan nutrien dan pertumbuhan harian. Setelah 18 hari penumbuhan tanaman air (masa uji berakhir), dilakukan kembali penimbangan bobot basah dari tumbuhan air (w-t) untuk mengetahui besarnya pertumbuhan dari tanaman air tersebut Analisis Data Penentuan Doubling Time (Waktu Penggandaan) Tujuan penentuan doubling time yaitu untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan oleh tanaman air untuk menggandakan biomassanya menjadi dua kali lipat dari biomassa awal. Penentuan doubling time ini dapat dilakukan dengan pendekatan laju pertumbuhan relatif (relative growth rate/ RGR), yakni dengan membandingkan antara bobot basah awal dan bobot akhir selama pengujian. Dalam menentukan doubling time atau waktu penggandaan biomassa tanaman air digunakan rumus Relative Growth Rate/RGR (Gaudet in Mitchell 1974). RGR = Doubling time (DT) = Keterangan : RGR (Relative Growth Rate) = Pertumbuhan spesifik harian (gram / hari) w0 = bobot basah awal tanaman air (gram) w-t = bobot basah akhir tanaman air (gram) t = waktu (hari) DT (Doubling Time) = Waktu penggandaan biomassa (hari) Parameter Kualitas Air Analisis parameter kualitas air digunakan untuk melihat kondisi perubahan kualitas fisika dan kimia air pada akuarium pengujian. Hal ini dilakukan untuk mengetahui besar konsentrasi nutrien yang tersedia dan yang terpakai untuk pertumbuhan dari tanaman air. Analisis kualitas air dapat dilakukan dengan beberapa parameter. Kualitas air yang diukur adalah suhu yang merupakan kualitas fisika air yang diatur dengan kondisi yang sama atau mendekati sesuai dengan kondisi tumbuhnya di alam (kolam petani tanaman air) agar dapat mengalami pertumbuhannya dengan baik.

8 15 Parameter-parameter penelitian yang diukur terdiri dari parameter biologi (bobot tanaman air), fisika (suhu) dan parameter kimia (ph, DO, nitrat, nitrit, amonia, dan ortofosfat). Pengambilan contoh air dilakukan setiap 3 hari selama 18 hari, dimulai tiga hari sebelum ditumbuhkan tanaman air pada akuarium berkanal (T - 3), 3 hari berikutnya ketika mulai ditumbuhkan tanaman air pada akuarium berkanal (T 0 ), hingga hari ke-18 (T 15 ). Parameter kualitas air yang diamati, metode, dan alat yang digunakan untuk menganalisis kualitas air tersebut dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Parameter kualitas air yang diamati, metode, dan alat yang digunakan. Parameter Satuan Metode Alat ukur Biomassa Timbangan digital (ADAM pw 254 Gram Timbangan tanaman ketelitian 0,0001 g) Suhu C Probe elektroda Termometer digital (LUTRON DO-5510 ketelitian 0,1 C) DO mg/l Probe elektroda DO meter (LUTRON DO-5510 ketelitian 0,1 mg/l) ph - Probe elektroda ph meter (Thermo Sc Orion 3 star ketelitian 0,1) Amonia mg/l Phenate* Spektrofotometer Nitrit mg/l Indophenol* Spektrofotometer Nitrat mg/l Brucine* Spektrofotometer Ortofosfat mg/l Molybdate* Ascorbic Acid* Spektrofotometer *sumber : Eaton et al Amonia yang terukur berupa amonia total (NH 3 dan NH 4 + ). Amonia bebas (NH 3 ) yang terionisasi bersifat toksik terhadap organisme akuatik, sedangkan amonium merupakan nutrien yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman pertumbuhannya (Goldman and Horne 1983). Pada penelitian ini, dilakukan pengukuran terhadap konsentrasi amonia. Setelah itu, besarnya konsentrasi amonium dapat diketahui dengan pendekatan ph dan suhu perairan. Berikut adalah hubungan antara ph perairan dan suhu perairan terhadap persentase konsentrasi amonium di perairan tawar (Tabel 4).

9 16 Tabel 4. Hubungan antara ph dan suhu terhadap persentase konsentrasi amonia di perairan tawar. * ph Suhu perairan C ,5 0,04 0,06 0,09 0,13 0,18 7,0 0,12 0,19 0,27 0,40 0,55 7,5 0,39 0,59 0,85 1,24 1,73 8,0 1,22 1,83 2,65 3,83 5,28 *Trussell 1972 in Goldman and Horne Analisis Statistik Penelitian ini merupakan kegiatan penelitian eksperimental terhadap berberapa jenis tanaman air dalam memanfaatkan nutrien N dan P sedimen Waduk Cirata yang bertujuan untuk mengetahui laju pertumbuhan dan produktivitasnya di Laboratorium Riset Plankton, Bagian Produktivitas dan Lingkungan Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB, Dramaga Bogor. Model yang diajukan disasarkan pada penelitian dengan rancangan acak lengkap (RAL) kemudian dilakukan analisis dengan uji F (ANOVA). Tabel sidik ragam RAL disajikan pada Tabel 5. Bentuk umum dari model linear aditif berdasarkan rancangan adalah: Keterangan: Y ij = µ + τ i + ε ij i : Jumlah ulangan (wadah) yang diamati j : Jumlah perlakuan jenis tanaman air yang berbeda Y ij : Kandungan nutrien yang diamati dengan perlakuan jenis tanaman air yang berbeda dan ulangan (wadah) yang diamati µ : Rataan umum τ i : Pengaruh perlakuan tanaman air yang berbeda : Pengaruh acak pada perlakuan ke-i ulangan ke-j ε ij Tabel 5. Sidik Ragam RAL Sumber Derajat jumlah kuadrat Kuadrat Tengah Keragaman Bebas (JK) (KT) F Hitung F tabel Perlakuan p-1 JKP KTP KTP/KTS (α ; db) Sisa p(q-1) JKS KTS Total pq-1 JKT Sumber : modifikasi Mattjik dan Sumertajaya (2002)

10 17 Keterangan : p : total perlakuan q : total ulangan untuk semua perlakuan Hipotesisnya adalah H 0 : Beberapa tanaman air dalam memanfaatkan nutrien N dan P sedimen Waduk Cirata tidak memperlihatkan laju pertumbuhan yang berbeda. µ 1 = µ 2 = µ 3 H 1 : Sedikitnya ada satu jenis tanaman air yang memperlihatkan laju pertumbuhan yang berbeda. µ 1 µ 2 µ Uji beda nyata terkecil (BNT) Pengujian beda nyata terkecil (BNT) merupakan pengujian yang dilakukan untuk melihat perbedaan pengaruh yang nyata pada setiap perlakuan. Beberapa persyaratan yang diperlukan dalam menerapkan uji ini antara lain data rata-rata setiap perlakuan, derajat bebas galat, taraf nyata, dan tabel t-student (Mattjik & Sumertajaya 2002). d = y i. - y j. Keterangan: y i. : rataan perlakuan ke-i. y j. : rataan perlakuan ke-j. Kaidah pengambilan keputusan pada pengujian beda nyata terkecil dilakukan dengan melihat dua nilai. Pertama, jika nilai d BNT maka gagal tolak H 0. Keputusan tersebut mengandung pengertian bahwa antar perlakuan tersebut tidak berbeda nyata pada taraf 0,05. Kedua, jika nilai d > BNT maka keputusan yang diambil adalah tolak H 0. Keputusan tersebut mengandung pengertian bahwa antar perlakuan tersebut berbeda nyata pada taraf 0,05. (α ) ( ) Keterangan: α : taraf nyata (α = 0,05) dbs : derajat bebas sisa/galat KTS : kuadrat tengah sisa/galat n : ulangan

11 Regresi berganda Regresi berganda merupakan pendugaan atau peramalan nilai peubah tak bebas Y berdasarkan hasil pengukuran pada beberapa peubah bebas X 1, X 2,...X r. Pengujian dilakukan untuk menduga nilai produktivitas dari tanaman air yang dipengaruhi oleh kandungan nutrien (nitrat, ortofosfat, nitrit, dan amonium). Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut: W tanaman air = f(amonium, nitrat, ortofosfat, nitrit) Sehingga mengikuti persamaan regresi: y = b 0 + b 1 x 1 + b 2 x 2 + b 3 x 3 +b 4x4 Keterangan: y : tanaman air bi : koefisien regresi untuk variabel (ke-i) x 1 : konsentrasi amonium x 2 : konsentrasi nitrat x 3 : konsentrasi ortofosfat x 4 : konsentrasi nitrit i : jumlah variabel