3. METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di perairan Teluk Kendari bagian dalam yang secara geografis terletak pada 3 o 57 50-3 o 5 30 lintang selatan dan 122 o 31 50-122 o 36 30 bujur timur dengan luas ± 18,75 km 2 dan panjang garis pantai ± 35,85 km (Gambar 4). Penelitian ini dilaksanakan selama kurang lebih 2 bulan yang dimulai pada bulan April Juni 2009 (musim peralihan-kemarau). Pengukuran dilakukan sebanyak 4 kali dengan frekuensi setiap pengukuran selama 2 minggu (Tabel 1). Tabel 1. Waktu sampling penelitian di perairan Teluk Kendari Pengamatan Waktu sampling Keterangan 1 25-27 April 2009 Musim hujan-kemarau (peralihan) 2 9-11 Mei 2009 Musim kemarau 3 23-25 Mei 2009 Musim kemarau 4 6-8 Juni 2009 Musim kemarau 3.2. Penentuan Lokasi dan Titik Sampling Dalam menentukan lokasi dan titik sampling penelitian dilakukan kegiatan yang dibagi atas 2 tahapan yaitu : Tahapan Prapenelitian Pada tahap prapenelitian dilakukan pengukuran pola sebaran kecerahan perairan dengan menggunakan transek yang ditempatkan secara membujur dan melintang di sepanjang perairan teluk, dengan jarak antara sampling baik membujur maupun melintang ± 500 m. Pengukuran ini dilakukan sebagai dasar untuk menentukan lokasi sampling penelitian (stasiun) secara horisontal. Didasarkan pada pola sebaran kecerahan perairan serta dengan mempertimbangkan pasang surut dan kedalaman perairan, maka penentuan lokasi sampling secara horisontal dibagi menjadi 3 stasiun yaitu stasiun A pada bagian luar dari teluk, stasiun B di tengah teluk, dan zona C pada bagian dalam teluk, dimana pada setiap stasiun dibagi menjadi 2 titik sampling (substasiun) (Tabel 2, Gambar 4).
Tahapan Penelitian Titik pengukuran dan pengambilan sampel secara vertikal ditentukan dengan mengukur tingkat kedalaman perairan pada tiap titik sampling (substasiun) dan membaginya menjadi beberapa kedalaman dengan mempertimbangkan intensitas cahaya matahari dan pola umum dari produktifitas primer fitoplankton pada lapisan perairan. Pengukuran sampel secara vertikal ini dimaksudkan untuk mengetahui distribusi intensitas cahaya yang semakin berkurang dengan bertambahnya kedalaman. Kedalaman pada setiap stasiun dibagi atas empat berdasarkan intensitas cahaya matahari di kolom perairan yaitu pada kedalaman dengan intensitas cahaya matahari 100%, 50%, 25%, dan 1% dari intensitas cahaya permukaan perairan. Tabel 2. Posisi geografis setiap stasiun dan substasiun penelitian Stasiun Substasiun Bujur Timur (BT) Lintang Selatan (LS) A A1 122 o 35 27.455 3 o 58 25.5756 A2 122 o 35 11.094 3 o 58 41.8728 B B1 122 o 34 38.499 3 o 58 25.5756 B2 122 o 34 05.966 3 o 58 41.8578 C C1 122 o 33 33.389 3 o 58 25.5036 C2 122 o 33 00.813 3 o 58 58.1268 22 3.3. Pengukuran Parameter Parameter yang diukur meliputi parameter fisika, kimia dan biologi, yang dibagi menjadi parameter utama dan penunjang. Alat dan metode pengukuran parameter kualitas perairan yang akan diukur disajikan pada Tabel 3. 3.3.1. Produktivitas Primer Fitoplankton Pengukuran produktivitas primer dilakukan dengan metode oksigen botol terang-botol gelap. Prinsip kerja metode ini adalah mengukur perubahan kandungan oksigen dalam botol terang dan botol gelap yang berisi sampel air setelah diinkubasi pada kedalaman perairan. Waktu inkubasi dilakukan pada pukul 10.00-14.00 WITA. Pada masing-masing stasiun dan kedalaman digunakan 3 botol oksigen berukuran 250 ml, dengan perincian 1 botol terang, 1 botol gelap, dan 1 botol awal. Botol gelap dimodifikasi dengan jalan dilapisi plastik hitam, sehingga tidak
tembus cahaya. Pengambilan contoh air dilakukan pada setiap stasiun dan kedalaman dengan menggunakan Van dorn water sampler, kemudian dimasukkan ke dalam botol-botol inkubasi dan botol awal. Kemudian, botol awal diukur sebagai oksigen terlarut awal dan botol lainnya diinkubasi. Tabel 3. Alat dan metode pengukuran parameter kualitas perairan Parameter Satuan Alat/Metode Lokasi Penunjang Suhu o C Thermometer, pemuaian In situ TSS mg/l Timbangan, gravimetri Laboratorium Kekeruhan NTU Turbidimeter, absorpsi cahaya Laboratorium Salinitas o / oo Conductivity Temperatur Depth In situ ph - ph meter In situ Kecepatan arus m/det Pelampung dan Stop watch In situ Utama Kecerahan m Secchi disk, visual In situ Intensitas cahaya Lux Luxmeter, photocell In situ N-Nitrat mg/l Spektrofotometer, Brucine Laboratorium N-Nitrit mg/l Spektrofotometer, Laboratorium Sulfanilamide N-Amonia mg/l Spektrofotometer, Phenate Laboratorium Ortofosfat mg/l Spektrofotometer, Amonium Laboratorium molybdate Silikat mg/l Spektrofotometer, Laboratorium molybdosilicate Kelimpahan sel/l Mikroskop elektronik binokuler, Sedgwick-Rafter Laboratorium Produktivitas Primer mgc/m 3 /jam Titrasi, Oksigen In situ Klorofil-a mg/m 3 Spektrofometer, aseton 90% Laboratorium Perhitungan produktivitas primer fitoplankton dilakukan menurut Umaly dan Cuvin (1988), yaitu Fotosintesis Kotor (mgc/m 3 /jam) = Fotosintesis Bersih (mgc/m 3 /jam) = ( O2BT ) ( O2BG) ( PQ) ( t) ( O2BT ) ( O2BA) ( PQ) ( t) 1000 0, 375 1000 0, 375 23
Gambar 4. Peta lokasi penelitian di Perairan Teluk Kendari 22 24
25 O 2 BT = Oksigen terlarut botol terang (mg/l) O 2 BG = Oksigen terlarut botol gelap (mg/l) O 2 BA = Oksigen terlarut botol awal (mg/l) 1000 = Konversi liter menjadi m 3 PQ = Photosintetic Quotient : 1,2 dengan asumsi hasil metabolisme dari fitoplankton t = Lama inkubasi (jam) 0,375 = Koefisien konversi oksigen menjadi karbon (12/32) Photosintetic Quotient adalah perbandingan O 2 terlarut yang dihasilkan dengan CO 2 yang digunakan melalui proses fotosintesis. Menurut Parson et.al (1984), nilai PQ berkisar 1,1 1,3 untuk organisme yang memiliki klorofil. Nilai 1,2 diperoleh dengan asumsi bahwa hasil metabolisme sebagian besar didominasi oleh fitoplankton. 3.3.2. Biomassa Fitoplankton (Klorofil-a) Biomassa fitoplankton ditentukan dengan kandungan klorofil-a. Pengambilan sampel air laut untuk analisis klorofil-a sebanyak 1 liter pada setiap kedalaman inkubasi dan dimasukan dalam botol sampel yang ditutup dengan plastik hitam, dan disimpan dalam kotak es yang bersuhu dingin, untuk kemudian dianalisis di laboratorium. Penghitungan konsentrasi klorofil-a dengan menggunakan persamaan menurut APHA (2005), yaitu Klorofil-a, mg/m 3 26,7 = ( 664 665 ) b V 2 L a V V 1 = Volume yang diekstrak (l) V 2 = Volume sampel (m 3 ) L = panjang kuvet (cm) 664 b = Absorben pada 664 nm-abs pada 750 nm, sebelum pengasaman 665 a = Absorben pada 665 nm-abs pada 750 nm, setelah pengasaman 1
26 3.3.3. Kelimpahan dan Analisis Komunitas Fitoplankton Sampel air laut diambil sebanyak 25 liter dengan menggunakan Van dorn water sampler bervolume 2 liter pada tiap-tiap kedalaman inkubasi dan disaring dengan menggunakan plankton net no. 25 dengan porositas antara 35-45 μ. Sampel air laut yang telah disaring dimasukkan ke dalam botol sampel yang bervolume 100 ml kemudian diawetkan dengan larutan lugol pekat 1 ml/100 ml sampel air laut, untuk kemudian diidentifikasi. Identifikasi jenis fitoplankton dilakukan dengan menggunakan literatur dari Davis (1955), Prescott (1970), Yamaji (1979) dan Tomas (1997). Kelimpahan fitoplankton dihitung dengan metode penyapuan (sensus) dengan menggunakan Sedwick Rafter Cell (SRC) menggunakan formula dari APHA (1998), yaitu 1 Vt N = n V V d cg N = Kelimpahan fitoplankton (sel/l) n = Jumlah sel yang tercacah V d = Volume air contoh yang disaring (l) V t = Volume air contoh yang tersaring (ml) V cg = Volume Sedwick Rafter Cell (SRC) (ml) Analisis komunitas fitoplankton dilakukan dengan menggunakan indeksindeks biologi yaitu indeks keanekaragaman (H ), indeks keseragaman (E) dan indeks dominansi (D). Hasil identifikasi dan perhitungan fitoplankton digunakan untuk menentukan indeks keaneragaman Shannon-Wienner, yaitu H ' = ni ni ln N N H = Indeks keanekaragaman Shannon-Wienner ni = jumlah sel jenis ke-i N = jumlah total sel Kisaran indeks keanekaragaman Shannon-Wienner dapat dikategorikan sebagai berikut :
27 H < 2,3062 = keanekaragaman rendah dan kestabilan komunitas rendah 2,3062<H <6,9078 = keanekaragaman sedang dan kestabilan komunitas sedang H < 6,9078 = keanekaragaman tinggi dan kestabilan komunitas tinggi Untuk melihat keseragaman populasi fitoplankton pada setiap pengambilan sampel dilakukan perhitungan indeks keseragaman (E), yaitu E = H ' H ' maks E = indeks keseragaman H = indeks keanekaragaman H maks = ln S S = jumlah taksa Indeks keseragaman berkisar antara 0-1. Semakin kecil nilai E, semakin kecil pula keseragaman populasi yang berarti penyebaran jumlah individu setiap spesies tidak sama dan ada kecenderungan terjadi dominansi oleh satu spesies dari jenis yang ada. Semakin besar nilai E tidak ada yang mendominasi antar jenis yang ada (Odum 1996). Untuk melihat adanya dominansi oleh spesies tertentu pada suatu populasi digunakan indeks dominansi Simpson, yaitu : D = ni N 2 Indeks dominansi berkisar 0-1, bila D mendekati 0 berarti dalam struktur komunitas biota yang diamati tidak terdapat spesies yang secara ekstrim mendominasi spesies lainnya dan bila D mendekati 1 berarti di dalam struktur komunitas yang sedang diamati dijumpai spesies yang mendominasi spesies lainnya (Odum 1996). 3.3.4. Analisis Unsur Hara Sampel air laut dimasukkan ke dalam botol sampel berkapasitas 250 ml untuk keperluan analisis amonia, nitrat, nitrit, ortofosfat dan silikat. Botol sampel dimasukkan ke dalam kotak pendingin sebelum dianalisis. Sebelum dianalisis lanjutan di laboratorium, terlebih dahulu dilakukan filtrasi terhadap air sampel dengan membran filter berdiameter 47 mm yang berporositas 1,2 μm.
28 Selanjutnya analisis kandungan unsur-unsur hara tersebut dilakukan mengacu pada APHA (2005). 3.3.5. Intensitas Cahaya Pengukuran intensitas cahaya dilakukan dengan menggunakan luxmeter tipe Lutron LX-101 (Digital Luxmeter Takemura Elektric Work. Ltd). Pengukuran intensitas cahaya dilakukan setiap 10 menit sekali yang dimulai pada jam 06.00 17.30 WITA di wilayah daratan tempat pengambilan sampel. Prinsip kerja alat ini adalah menangkap energi cahaya melalui sensor berupa photoelectric cell dan merubahnya menjadi sinyal yang terbaca melalui lux selector. Untuk memperoleh nilai intensitas cahaya yang berada pada lapisan permukaan perairan, nilai intensitas cahaya yang diperoleh dari pengukuran di daratan dikurangi 10% dengan asumsi intensitas cahaya mengalami refleksi oleh permukaan air laut (Kirk 1994; Damar 2003). Sedang untuk menilai distribusi intensitas cahaya matahari pada setiap kedalaman kolom air ditentukan menurut Hukum Beer-Lambert (Cole 1988), yaitu I z = I 0 e kz I z = Intensitas cahaya pada suatu kedalaman z I 0 = Intensitas cahaya pada permukaan perairan e = Bilangan dasar logaritma (2,70) k = Koefisien peredupan z = Kedalaman Koefisien peredupan pada kolom perairan dihitung dengan pembacaan kedalaman keping secchi disk (Sd (m)) dengan menggunakan persamaan empiris ( 2 = 0,853) k = 0,191 + 1,242 / S d r (Tillman et al. 2000). 3.3.6. Penentuan Rasio N : P Penentuan rasio N : P dalam perairan sering digunakan sebagai ukuran untuk menentukan batas potensial pertumbuhan fitoplankton (Damar 2003). Rasio ini dapat berubah jika suplai unsur hara N dan P yang memasuki perairan bervariasi. Dalam tubuh fitoplankton, rasio molar N : P berkisar 16 : 1. Rasio N : P ditentukan dengan membandingkan nilai pengukuran anorganik N (nitrat +
29 nitrit + amonia) dengan ortofosfat. Jika rasio ini lebih kecil dari 16 maka unsur hara jenis nitrogen menjadi faktor pembatas pertumbuhan, sebaliknya jika rasio lebih besar dari 16 maka unsur hara yang menjadi faktor pembatas adalah jenis fosfor. Menurut Howarth (1988) molar rasio inorganik N (nitrat + nitrit + ammonium) terhadap ortofosfat dapat memberikan gambaran yang sangat baik dalam menentukan batas potensial dari nutrien sebagai faktor pembatas. 3.4. Analisis Data 3.4.1. Analisis sidik ragam (ANOVA) Analisis ini digunakan untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan distribusi terhadap parameter-parameter yang diukur baik antara stasiun dan kedalaman. Jika hasil analisis sidik ragam memperlihatkan perbedaan yang nyata, maka dilanjutkan dengan uji t-tukey untuk mengetahui perbedaan tersebut. Sebelum dilakukan pengujian, semua parameter terlebih dahulu diuji dengan distribusi normal berdasarkan Kolmogorov-Smirnov. 3.4.2. Analisis regresi a. Analisis regresi linier Analisis ini digunakan untuk mengetahui hubungan kelimpahan sel dan biomassa fitoplankton (klorofil-a) terhadap produktivitas primer fitoplankton pada setiap stasiun dilakukan dengan menggunakan regresi linier sederhana. Persamaan umum regresi linier sederhana adalah sebagai berikut (Mattjik dan Sumertajaya 2000) : Y = α + βx Y = Produktivitas primer fitoplankton sebagai peubah tak bebas X = Peubah bebas berupa kelimpahan sel dan biomassa fitoplankton (klorofil-a) α = Interseps β = kemiringan Nilai koefisien determinasi (R 2 ) digunakan untuk mengetahui besarnya peranan dari peubah x terhadap Y. Nilai R 2 berkisar antara 0-1. Apabila nilainya lebih besar dari 0.9 atau mendekati 1 maka dapat diartikan bahwa x memiliki peranan yang besar terhadap Y.
30 b. Regresi kuadratik Regresi non linier digunakan untuk mengetahui hubungan antara intensitas cahaya dengan produktivitas primer pada setiap stasiun dilakukan analisis regresi non linier dengan pola kuadratik dengan model persamaan sebagai berikut : Y = β 0 + β 1 X + β 2 X 2 Y = Produktivitas primer fitoplankton sebagai peubah tak bebas X = Peubah bebas berupa intensitas cahaya β = koefisien regresi c. Regresi linier berganda Untuk analisis data hubungan keseluruhan unsur hara dan intensitas cahaya perairan terhadap produktivitas primer fitoplankton pada setiap stasiun dilakukan dengan menggunakan regresi linear berganda (Mattjik dan Sumertajaya 2000). Model hubungan fungsional tersebut disajikan sebagai hubungan unsur hara dengan produktivitas primer fitoplankton. Y PP : f(amonia, nitrat, nitrit, ortofosfat, silikat, intensitas cahaya) Y pp Y pp = β + β X + β X +... + β X + ε 0 1 1i 2 2i p ki = Produktivitas primer fitoplankton sebagai peubah tak bebas X 1,X 2,X 3,...,X p = Peubah bebas berupa amonia, nitrat, nitrit, ortofosfat,silikat, intensitas cahaya b 0 b 1, b 2,..., b p = Koefisien regresi = Interseps Nilai F dari uji Anova terhadap hasil perhitungan regresi berganda tersebut digunakan untuk menguji kepastian dari persamaan regresi secara keseluruhan, dengan hipotesis yang diajukan adalah : H o : variable independen (peubah bebas) tidak secara linier berhubungan dengan variable dependen (peubah tidak bebas) H 1 : variable independen (peubah bebas) secara linier berhubungan dengan variable dependen (peubah tidak bebas) i
31 Apabila nilai F hitung lebih besar dari nilai F tabel pada tingkat kepercayaan 95%, maka H o ditolak dan H 1 diterima. Sebaliknya apabila nilai F hitung lebih kecil dari nilai F tabel maka H o diterima H 1 ditolak. Nilai koefisien determinasi (R 2 ) yang disesuaikan (Adjusted R Square) digunakan untuk mengetahui keterandalan dari model yang diperoleh dalam menerangkan keragaman nilai peubah Y dan mengetahui besarnya peranan dari peubah X terhadap Y. Nilai R 2 berkisar antara 0-1. Apabila nilainya lebih besar dari 0.5 maka dapat diartikan bahwa X memiliki peranan yang besar terhadap Y. Nilai keeratan antara beubah tak bebas dengan peubah bebas ditentukan melalui koefisien regresi (β i ) dari tiap peubah bebas yang terpilih dalam persamaan. Nilai koefisien yang menyatakan kemiringan garis hubungan antara peubah bebas dengan peubah tak bebas tersebut dapat menunjukkan sifat dari hubungan yang ada. Nilai positif menunjukkan hubungan yang setara, sedangkan nilai negatif menunjukkan hubungan yang berkebalikan. Uji analisis sidik ragam (Anova), regresi linier sederhana, regresi non linier dan regresi berganda dengan menggunakan program SPSS versi 13.0 dan Ms-excel.