III. METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan adalah timbangan analitik, tabung reaksi, higrometer, altimeter, pipet berskala, labu ukur, oven, spektrofotometer, gunting, plastik, alat tulis, label, koran, meteran, dan kamera. Bahan-bahan yang digunakan adalah daun tanaman jagung, alkohol 70%, HCl 0,7%, NaOH 1 N, ZnSO 4 5%, Ba(OH) 2 0,3%, pereaksi Cu, pereaksi Nelson, pereaksi Karbohidrat, Phenol merah, dan akuades (Lampiran 1). B. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Desa Gumelem Kecamatan Susukan Kabupaten Banjarnegara (Lampiran 2). Banjarnegara adalah sebuah kabupaten di Provinsi Jawa Tengah. Menurut van Bemmelen (1949), penyebaran geografis kabupaten Banjarnegara dibagi menjadi 3 bagian, yakni zona utara meliputi kawasan pegunungan yang merupakan bagian dari Dataran Tinggi Dieng dan Pegunungan Serayu Utara, zona tengah yang merupakan zona Depresi Serayu yang subur, dan zona selatan yang merupakan daerah pegunungan yang curam dan termasuk bagian dari Pegunungan Serayu. Susukan merupakan salah satu kecamatan yang terletak di zona selatan kabupaten Banjarnegara. Susukan terbagi menjadi 15 desa, salah satunya adalah desa Gumelem. Desa Gumelem berada di ketinggian tempat 144 m dpl dan kelembaban udara (65%-80%). Daerah ini memiliki iklim tropis dengan curah hujan rata-rata 3.000 mm.tahun -1 dan suhu rata-rata 20-26ºC. Luas wilayah kecamatan Susukan adalah 5.264.665 ha. Letak koordinat wilayahnya adalah 7 0 28 32-7 0 30 17 LS dan 109 0 22 28-109 0 25 44 BT. Lahan di desa ini cukup subur dan umumnya ditanami oleh tanaman pangan seperti jagung, kacang panjang, dan singkong. Analisis massa karbohidrat tanaman jagung sebagai dasar analisis daya serap karbon dioksida dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman. Penelitian dilaksanakan selama 2 bulan, mulai dari bulan Juli hingga Agustus. 7
C. Diagram Alir Penelitian Setiap strata umur tanaman jagung (0-1 bulan, >1-2 bulan, dan >2-3 bulan) Diambil daunnya sebanyak 30 g pukul 04.30-05.00 WIB dan 09.30-10.00 WIB Direndam dalam alkohol 70% selama beberapa menit lalu dikering anginkan Dianalisis karbohidratnya di Lab. Kimia Dihitung jumlah daun per pohon, luas daun per 30 g sampel, luas daun per helai, kerapatan pohon, massa karbohidrat, massa CO 2 pada daun Daya serap CO 2 per helai daun per musim, per pohon per musim, dan per hektar per musim pada tanaman jagung Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian D. Rancangan Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah metode survai dengan pengambilan sampel menggunakan teknik cluster random sampling. Strata yang digunakan adalah umur tanaman jagung. Umur tanaman jagung dikelompokkan ke dalam tiga strata umur yaitu : 1. Tanaman jagung umur 0-1 bulan 2. Tanaman jagung umur >1-2 bulan 3. Tanaman jagung umur >2-3 bulan Setiap strata umur diambil 6 tanaman secara acak. Setiap tanaman sampel diambil daunnya sebanyak 30 g. Pengambilan sampel daun dilakukan pukul 04.30-05.00 WIB dan 09.30-10.00 WIB, tujuannya untuk mendapatkan daun yang belum melakukan fotosintesis karena diambil sebelum matahari terbit, sedangkan pengambilan sampel pukul 10.00 WIB tujuannya untuk mendapatkan daun yang telah melakukan fotosintesis. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Sinambela pada tahun 2006. Sampel daun kemudian dianalisis massa karbohidrat dan daya serap karbon dioksidanya di 8
Laboratorium Kimia Organik Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman. Data massa karbohidrat dan daya serap karbon dioksida yang dianalisis adalah selisih antara data yang diperoleh dari sampel daun yang diambil pada pukul 10.00 WIB dengan data yang diperoleh pukul 05.00 WIB. E. Variabel Penelitian Variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah variabel bebas berupa umur tanaman dan variabel tergantung berupa daya serap karbon dioksida. Parameter yang diamati berupa massa karbohidrat, massa karbon dioksida, luas daun, dan jumlah daun. F. Cara Kerja Penelitian 1. Pengambilan Sampel Daun (Sinambela, 2006) Pengambilan sampel daun dilakukan secara acak (random) pada helai daun ke 4-5, daun diambil sebanyak 30 g pada pukul 04.30-05.00 WIB dan 09.30-10.00 WIB. Daun dimasukkan ke dalam plastik yang berisi alkohol 70% lalu direndam selama beberapa menit. Perendaman pada alkohol bertujuan untuk mencegah terjadinya fotosintesis dan respirasi lanjutan setelah daun dipetik. Sampel daun yang telah direndam alkohol selanjutnya dikering anginkan. 2. Penentuan Jumlah Daun per Pohon (Purwaningsih, 2007) Penentuan daya serap CO 2 per pohon dipengaruhi oleh jumlah daun per pohon. Untuk menghitung jumlah daun per pohon dilakukan dengan cara menghitung jumlah helai daun yang ada dalam satu pohon. Setiap strata umur tanaman jagung dihitung jumlah daunnya pada satu pohon. 3. Pengukuran Massa Karbohidrat (Sinambela, 2006) Pengukuran massa karbohidrat untuk setiap strata umur tanaman jagung dilakukan dengan cara berikut : 1. Sampel daun ditimbang sebanyak 30 g dan dihancurkan menggunakan mortar dan pestle sampai halus. Sampel daun yang sudah halus, selanjutnya dikeringkan menggunakan oven pada suhu ± 105 0 C selama 48 jam (36 jam terlebih dahulu lalu dilanjutkan 12 jam kemudian) untuk mendapatkan bobot kering mutlak. 2. Sampel daun yang sudah kering ditimbang sebanyak 200 mg selanjutnya ditambahkan 20 ml HCl 0,7 N. 9
3. Hidrolisis selama 2,5 jam dalam penangas air lalu disaring dalam labu ukur 100 ml. 4. Larutan dinetralkan dengan NaOH 1 N setelah diberikan Phenol merah (terjadi perubahan warna larutan setelah dititrasi dari biru berubah warna menjadi merah muda). 5. Sebanyak 5 ml ZnSO 4 dan 5 ml Ba(OH) 2 0,3 N ditambahkan ke dalam larutan, dengan tujuan mengendapkan protein dari sampel (agar gugusan CHO yang terjadi benar-benar karbohidrat). 6. Larutan akuades ditambahkan sampai tanda tera 100 ml. 7. Larutan disaring kembali dan diambil larutan yang sudah jernih (supernatan). 8. Pipet 1 ml larutan yang sudah jernih (supernatan) dalam tabung kimia. 9. Deret standar karbohidrat 0, 5, 10, 15, 20, 25 ml dibuat. Pereaksi Cu ditambahkan sebanyak 2 ml, dipanaskan dengan penangas air selama 10 menit lalu didinginkan. 10. Pereaksi Nelson ditambahkan dengan 20 ml H 2 O sampai tanda tera pada masing-masing deret standar karbohidrat lalu dikocok dan dibiarkan selama 20 menit. 11. Larutan diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 500 µm. 12. Persentase karbohidrat dihitung dengan rumus berikut: x x x 100% : 1000000 (3-1) A : absorpsi karbohidrat contoh S : rata-rata standar karbohidrat dan : faktor pengenceran 13. Massa karbohidrat dihitung dari persentase karbohidrat menggunakan rumus: Persentase Karbohidrat x Bobot Basah Daun (3-2) Massa karbohidrat yang diperoleh dari metode karbohidrat dikonversikan ke massa CO 2 dari perbandingan mol setelah disetarakan. 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 14. Dari persamaan reaksi tersebut, diketahui 1 mol glukosa setara dengan 6 mol karbon dioksida. Cara perhitungannya sebagai berikut: 1. Mol C 6 H 12 O 6 = Massa C 6 H 12 O 6 : Mr C 6 H 12 O (3-3) 10
2. Massa CO 2 = 6 mol C 6 H 12 O 6 Mr CO 2 = 2 = = Massa C 6 H 12 O 6 1,47 (3-4) Ar C = 12; Ar H = 1; Ar O = 16 Mr C 6 H 12 O 6 = (6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O) = (6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16) = 180 Mr CO 2 = Ar C + (2 x Ar O) = 12 + (2 x 16) = 44 4. Pengukuran Luas Daun (Sitompul dan Guritno, 1995) Luas daun diukur menggunakan metode gravimetri dengan rumus berikut: LD = (3-5) LD = Luas Daun (cm 2 ) Wr = Bobot Kertas Replika Daun (g) LK = Luas Kertas (cm 2 ) Wt = Bobot Seluruh Kertas (g) 5. Perhitungan Daya Serap Karbon Dioksida (Sinambela, 2006) Daya serap karbon dioksida dihitung menggunakan data massa karbohidrat hasil Laboratorium, dengan persamaan berikut : Daya serap CO 2 per luas daun (D) = Massa CO 2 (3-6) Luas daun per 30 g sampel 6. Penentuan Karbon Dioksida yang Diserap Bersih per Luas Daun per Jam (Dt) Dt = D : Δt (3-7) Dt = Daya serap bersih CO 2 per luas daun D = Daya serap CO 2 per luas sampel daun Δt = Selisih waktu pengambilan sampel pukul 05.00 dan pukul 10.00 WIB 7. Penentuan Karbon Dioksida yang Diserap Bersih per Helai Daun per Jam Dl = Daya serap CO 2 per luas daun sampel per jam (3-8) Rataan luas daun per helai 11
8. Penentuan Karbon Dioksida yang Diserap Bersih per Pohon (Dn) per Jam Dn = Dt x ( d : n) (3-9) Dn = Daya serap bersih CO 2 per pohon per jam Dt = Daya serap bersih CO 2 per luas daun Σd = Jumlah daun tiap pohon n = Jumlah helai daun dalam 30 g bobot basah sampel daun 9. Penentuan Kerapatan Pohon per Hektar (Sinambela, 2006) Kerapatan pohon per hektar = (3-10) 10. Penentuan Karbon Dioksida yang Diserap Bersih per Hektar (Dh) Dh = Dn x K pohon/ha (3-11) Dh = Daya serap bersih CO 2 per hektar per jam Dn = Daya serap bersih CO 2 per pohon per jam K = Kerapatan pohon per hektar 11. Penentuan Karbon Dioksida yang Diserap Bersih per Pohon per Musim (Dy) (Sitompul dan Guritno, 2005) Dy = [{Dn x 4,05} + {Dn x (12,07-4,05) x 0,46}] x 100 (3-12) Keterangan: Dy = Daya serap bersih CO 2 per pohon per musim Dn = Daya serap bersih CO 2 per pohon per jam 12,07 = Nilai rata-rata lama penyinaran maksimum per hari, satuan dalam jam per hari 4,05 = Nilai rata-rata lama penyinaran aktual per hari, satuan dalam jam per hari 0,46 = Perbandingan laju fotosintesis rata-rata per hari 100 = ± Jumlah hari dalam 1x musim panen G. Metode Analisis 1. Analisis Varian (ANOVA) Analisis Varian (ANOVA) digunakan untuk mengetahui pengaruh umur tanaman jagung (Z. mays) terhadap daya serap karbon dioksida. Hasil ANOVA dilanjutkan dengan uji lanjut (Hanafiah, 2003). 12
2. Analisis Korelasi dan Regresi Analisis korelasi digunakan untuk menguji hubungan antara umur tanaman jagung (Z. mays) dengan daya serap karbon dioksida, sedangkan analisis regresi digunakan untuk mengetahui pola hubungan antara umur tanaman dengan kemampuannya dalam menyerap karbon dioksida. Model hubungan serapan karbon dioksida dengan umur tanaman dianalisis menggunakan regresi korelasi dengan model linier menurut Sastrosupadi (2000), adalah sebagai berikut : Y = (3-13) Untuk mengetahui model regresi terbaik, maka dilakukan perbandingan dengan model regresi non linier seperti model kuadratik dan model eksponensial dengan model persamaan regresi menurut Sastrosupadi (2000), adalah sebagai berikut : Y= dan Y= atau = (3-14) Y = Karbon yang diserap tanaman = Umur tanaman = Koefisien elevasi = Koefisien regresi = Bilangan Eluer sebesar 2,718 13