III. METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah daun tanaman singkong 1-3 bulan, alkohol 70%, HCl 0,7%, NaOH 1N, ZnSO 4 5%, Ba(OH) 2 0,3%, pereaksi Cu, pereaksi Nelson, pereaksi karbohidrat, phenol merah, dan akuades. Sedangkan alat yang digunakan adalah tabung reaksi, timbangan analitik, mortal dan pastel, barometer, altimeter, termohigrometer, penangas air, rak tabung, pipet kaca berskala, labu ukur, oven, kertas saring, spektrofotometer, silet, gunting daun, plastik gelap, alat tulis, meteran, tali rafia, gunting dan alat dokumentasi. Spesifikasi alat dan bahan dapat dilihat pada lampiran 2. B. Lokasi dan Musim Penelitian (Lampiran 1) Penelitian dilakukan di Desa Banteran Kecamatan Sumbang Kabupaten Banyumas Jawa Tengah pada koordinat 7 21'46,09."- 7 21'47,92."LS dan 109 15'38,30"-109 15'40,00"BT. Analisis massa karbohidrat sebagai dasar analisis daya serap karbondioksida dilakukan di Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jenderal Soedirman. Penelitian dilaksanakan selama 3 bulan, yaitu bulan Agustus sampai Oktober 2014. C. Rancangan Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah metode survai dengan pengambilan sampel menggunakan teknik stratified random sampling. Strata yang digunakan adalah umur tanaman singkong. Umur tanaman singkong dikelompokkan ke dalam tiga strata umur yaitu: 1. Umur tanaman singkong 1 bulan, 2. Umur tanaman singkong 2 bulan, dan 3. Umur tanaman singkong 3 bulan. Pada setiap strata umur tanaman diambil 6 tanaman secara acak sebagai sampel. Pada setiap tanaman sampel diambil daun sebanyak 30 gram. Pengambilan sampel daun akan dilakukan sebelum proses fotosintesis 5
berlangsung yakni pada pukul 03.00-04.00 WIB dan sesudah berlangsungnya proses fotosintesis yakni pada pukul 10.00-11.00 WIB. Sampel daun kemudian dianalisis massa karbohidrat dan persentase karbondioksidanya di Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Prodi Kimia Universitas Jenderal Soedirman. Data massa karbohidrat dan persentase karbondioksida yang dianalisis adalah selisih antara data yang di peroleh dari sampel daun yang diambil sesudah terjadinya proses fotosintesis yakni pada pukul 11.00 WIB dengan data yang diperoleh dari sampel daun yang di ambil sebelum terjadinya proses fotosintesis yakni pada pukul 03.00WIB. D. Variabel Penelitian Variabel yang digunakan adalah variabel bebas berupa umur tanaman dan variabel tergantung berupa jumlah karbondioksida yang diserap oleh daun. Parameter yang diamati terdiri atas massa karbohidrat, massa karbondioksida, luas daun, jumlah daun, dan kerapatan tanaman. E. Diagram Alir Tanaman singkong per umur Kerapatan tanaman Jumlah daun Daun diambil sebanyak 30 gr pada pukul 03.00-04.00 dan 10.00-11.00 Luas daun dihitung Direndam pada kantong plastik isi alkohol 70% beberapa menit Dianalisis dengan metode karbohidrat Dihitung daya serap CO 2 per luas daun,per luas daun perjam, per helai daun musim, per pohon per musim, per hektar per musim Daya serap karbondioksida tanaman singkong 6
1. Pengambilan sampel daun (Purwaningsih, 2007) Pengambilan sampel daun dilakukan dengan cara pohon yang akan diambil daunnya ditentukan bagian atas daun, tengah daun dan dan bawah. Daun diambil sebanyak 30 gram. Musim pengambilan sampel daun dilakukan sebelum proses fotosintesis berlangsung yakni pada pukul 03.00-04.00 WIB dan sesudah berlangsungnya proses fotosintesis yakni pada pukul 10.00-11.00 WIB. Setelah itu sampel daun yang telah dipetik dimasukkan kedalam plastik yang berisi alkohol 70%, lalu direndam selama beberapa menit. Perendaman dalam alkohol ini bertujuan untuk mencegah terjadinya fotosintesis dan respirasi lanjutan setelah daun dipetik dari pohon. Sampel daun yang telah direndam kemudian dikeringanginkan. 2. Penentuan Jumlah Daun Perpohon (Purwaningsih, 2007) Penentuan daya serap CO 2 per tanaman dihitung jumlah daun singkong pada setiap strata umur tanaman singkong. Setiap strata umur diwakili oleh 6 tanaman. Cara menghitung jumlah daun singkong adalah dihitung langsung dalam satu tanaman singkong. 3. Pengukuran Massa Karbohidrat (Sinambela, 2006) Pengukuran massa karbohidrat untuk setiap strata umur tanaman singkong akan dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1. Sampel daun 30 g ditimbang dan dihancurkan dengan cara menggerus menggunakan mortar dan pastel sampai halus. Sampel daun yang halus dikeringkan dalam oven pada suhu ± 105 0 C selam 48 jam (36 jam terlebih dahulu, lalu dilanjutkan 12 jam kemudian) untuk mendapatkan bobot kering mutlak. 2. Sampel daun 200 mg yang sudah kering ditimbang dan ditambahkan 20 ml HCl 0,7 N. 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 pada larutan dari biru setelah dititrasi berubah warna merah muda). 7
5. ZnSO 4 5 ml dan Ba(OH) 2 5 ml 0,3 N ditambahkan ke dalam larutan dengan tujuan mengendapkan protein dari sample (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 di buat. Pereaksi Cu di tambahkan sebanyak 2 ml lalu dipanaskan dalam penangas air selama 10 menit lalu didinginkan. 10. Pereaksi Nelson ditambahkan dengan 20 ml H 2 O sampai tanda tera pada masing-masing derat strandar karbohidrat lalu di kocok dan dibiarkan selama 20 menit. 11. Larutan diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 500 µm. 12. Persentase karbohidat dihitung dengan cara x x x 100% : 1000000 (3-1) Keterangan: A : Absorpsi karbohidrat contoh S : rata-rata standar karbohidrat dan : faktor pengenceran 13. Massa karbohidrat dihitung dari persentase yang telah ditemukan dengan rumus sebagai berikut: Persentase karbohidrat x Bobot basah daun (3-2) Massa karbohidrat (setara glukosa) yang diperoleh dari metode karbohidrat dikonversikan ke massa karbondioksida dari perbandingan mol setelah disetarakan koefisien reaksinya berdasarkan persamaan reaksi fotosintesis: 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 14. Dari persamaan reaksi tersebut dapat dilihat 1(satu) mol glukosa (C 6 H 12 O 6 ) setara dengan 6 (enam) mol karbondioksida (CO 2 ). Cara perhitungannya adalah sebagai berikut: 1. Mol C 6 H 12 O 6 = Massa C 6 H 12 O 6 : Mr C 6 H 12 O 6 (3-3) 8
2. Massa CO 2 = 6Mol C 6 H 12 O 6 x Mr CO 2 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 CO2 = Ar C + (2 x Ar O) = 12 + (2 x 16) = 44 4. Pengukuran Luas Daun Luas daun diukur dengan menggunakan metode gravimetri (Sitompul dan Guritno, 1995) dengan persamaan: LD = (3-4) LD = Luas daun (cm 2 ) Wr = Bobot kertas replika daun (g) LK = Luas kertas (cm 2 ) Wt = Bobot seluruh kertas (g) 5. Prosedur Perhitungan Daya Serap Karbondioksida (Sinambela, 2006 dan Purwaningsih 2007) Untuk mengetahui besarnya daya serap karbondioksida daun singkong maka data yang dihasilkan dari uji Laboratorium dimasukkan kedalam perhitungan dengan persamaan sebagai berikut: Daya serap CO 2 per luas daun (D) = Massa CO 2 : Luas daun dari 30 g sampel (3-5) 6. Penentuan karbondioksida yang diserap bersih perluas daun perjam (Dt) Dt = D : Δt (3-6) Dt= Daya serap bersih CO 2 per luas daun. D = Daya serap CO 2 per luas sampel daun Δt= Selisih musim pengambilan sampel yang dimulai pukul 03.00 sampai dengan pukul 11.00 7. Penentuan karbondioksida yang diserap bersih per helai daun (Dl) per jam Dl = Dt x luas per helai daun (3-7) 9
Dl = Daya serap per helai daun Dn = Daya serap CO 2 per pohon per jam 8. Penentuan karbondioksida yang diserap bersih per pohon (Dn) perjam Dn = d x Dl (3-8) Keterangan: Dn = Daya serap bersih CO 2 per pohon per jam Σd = Jumlah daun tiap pohon. Dl = Daya serap per helai daun 9. Penentuan karbondioksida yang diserap bersih per hektar lahan (Dh) Dh = Dn x K pohon. Ha -1 (3-9) Dh = Daya serap bersih CO 2 per hektar lahan per jam Dn = Daya serap bersih CO 2 per pohon per jam K = Kerapatan Pohon per Ha lahan (10000: jarak tanam). 10. Perhitungan kerapatan pohon per hektar K = 10000 : jarak tanam (3-10) 11. Penentuan karbondioksida yang diserap bersih per hektar per Musim Dy = [(Dn x t) + (Dn x(12,07-t) x 0,46 )] x 180 (3-11) Keterangan: Dy = Daya serap CO 2 per hektar Dn = Daya serap bersih CO 2 per pohon per jam A = nilai rata-rata lama penyinaran maksimum perhari (12, 07 Jam -1 hari) (Sitompul dan Guritno, 1995) t = nilai rata-rata lama penyinaran aktual per hari (4,05 jam/hari) 0,46 = Perbandingan antara rata-rata per hari laju fotosintesis pada hari mendung dan hari cerah (Sitompul dan Guritno, 1995) 180 = Umur panen tanaman singkong 10
F. Metode Analisis 1. Analisis Varian (ANOVA) Analisis Varian (ANOVA) digunakan untuk mengetahui pengaruh umur tanaman singkong terhadap daya serap karbondioksida. Hasil analisis varian menunjukkan perbedaan yang nyata maka analisis dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan (Hanafiah, 2003). 2. Analisis Korelasi dan Regresi Analisis korelasi digunakan untuk menguji hubungan antara umur tanaman singkong dengan daya serap karbondioksida, sedangkan analisis regresi digunakan untuk mengetahui pola hubungan antara umur tanaman singkong dan kemampuan tanaman singkong dalam menyerap karbondioksida. Analisis tersebut menggunakan persamaan regresi linier sebagai berikut: : Y = (3-11) Model regresi linier tersebut dibandingakan dengan model kuadratik dan model eksponensial dengan model persamaan regresi sebagai berikut: Y= dan Y= dan = (3-12) Y = Karbon dalam tanaman singkong = Umur tanaman singkong = Koefesien elevasi = Koefesien regresi = Bilangan euler sebesar 2,718 11