ABSTRACT THE IMPACT OF AGRICULTURAL ACTIVITIES IN THE VARIOUS LEVELS OF EUTROPHICATION AND DIVERSITY OF PHYTOPLANKTON IN BUYAN LAKE BULELENG BALI This research was conducted to find out the impact of agricultural activities in the various levels of eutrophication and diversity of phytoplankton in Buyan Lake, Buleleng, Bali Province. Purposive sampling method was organized to determining research station, where the sampling stations were determined based on various considerations, such as conditions of study area, and predominant use of agricultural land in the study area. Sampling method of phytoplankton and the lake water were done by setting the 4 stations that represent agricultural activities around Buyan Lake. Phytoplankton samples were taken by filtering the water on the lake surface as much as 100 liters, using the plankton nets with a mesh size of 25. Phytoplankton parameters was analyzed in laboratory. Data was analyzed using analysis of phytoplankton abundance, Equity index and dominance index. Results showed that abundance of phytoplankton at each stations in Buyan Lake was ranged between 1150 1791,67 cells / l. Average abundance of phytoplankton in all stations was 1504,17 cells / l. Based on the abundance of phytoplankton, waters of Buyan Lake classified into water that have low fertility rates (oligotrophic). Agricultural activities around Buyan Lake resulted in moderate eutrophication level (mesotrofik). Keywords: Eutrophication, phytoplankton, Buyan Lake viii
ABSTRAK DAMPAK KEGIATAN PERTANIAN TERHADAP TINGKAT EUTROFIKASI DAN JENIS JENIS FITOPLANKTON DI DANAU BUYAN KABUPATEN BULELENG PROVINSI BALI Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui bagaimana dampak kegiatan pertanian terhadap tingkat eutrofikasi dan jenis-jenis fitoplankton di Danau Buyan, Kabupaten Buleleng, Provinsi Bali. Metode penentuan stasiun dilakukan dengan cara purposive sampling, dimana stasiun tempat pengambilan sampel ditentukan dengan memperhatikan berbagai pertimbangan dan kondisi daerah penelitian, serta kondisi dominan pemanfaatan lahan pertanian pada lokasi penelitian. Metode pengambilan sampel fitoplankton dan air danau dengan menentukan 4 stasiun yang mewakili kegiatan pertanian di sekitar Danau Buyan. Sampel Fitoplankton diambil dengan menyaring air permukaan sebanyak 100 liter menggunakan jaring plankton dengan ukuran mesh 25 Analisis parameter fitoplankton dianalisis secara laboratorium. Data fitoplankton dianalisis dengan menggunakan Analisis kelimpahan fitoplankton, Indeks Pemerataan dan indeks dominansi. Hasil penelitian menunjukkan kelimpahan fitoplankton pada setiap stasiun di Danau Buyan berkisar antara 1150 1791,67 sel/l. Rata - rata kelimpahan fitoplankton di keempat stasiun yaitu 1504,17 sel/l. Berdasarkan kelimpahan fitoplankton, perairan Danau Buyan tergolong kedalam perairan yang memiliki tingkat kesuburan rendah (oligotrofik). Kegiatan pertanian di sekitar Danau Buyan mengakibatkan tingkat eutrofikasi sedang (mesotrofik). Kata kunci : Eutrofikasi, Fitoplankton, Danau Buyan ix
RINGKASAN Pemanfaatan pupuk anorganik untuk budidaya sayuran dan tanaman hortikultura di sekitar Danau Buyan, diduga sudah melewati ambang batas baku mutu dan mengakibatkan meningkatnya pencemaran zat kimia. Pencemaran itu menyebabkan degradasi atau penurunan kualitas lingkungan. Petani di sekitar Danau Buyan yang dikenal sebagai sentra sayuran dan stroberi menggunakan pupuk anorganik untuk meningkatkan kualitas maupun kuantitas hasil panen. Namun penggunaan pupuk yang melebihi dosis diduga terus meningkatkan pencemaran perairan Danau Buyan. Penyuburan perairan termasuk yang terjadi di Danau Buyan sudah menjadi salah satu permasalahan yang rumit. Permasalahan eutrofikasi ini terkait dengan berbagai kegiatan aktivitas masyarakat di sekitar perairan. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi dampak kegiatan pertanian terhadap tingkat eutrofikasi di perairan Danau Buyan, mengetahui struktur komunitas fitoplankton sebagai bio indikator dan untuk mengetahui tingkat kesuburan perairan Danau Buyan dilihat dari kelimpahan fitoplankton Penentuan lokasi pengambilan sampel air menggunakan metode purposive sampling yaitu penentuan stasiun pengamatan dilakukan dengan memperhatikan berbagai pertimbangan dan kondisi daerah penelitian, serta kondisi dominan pemanfaatan lahan pertanian pada lokasi penelitian. Untuk itu ditentukan 4 stasiun yang mewakili kegiatan pertanian di sekitar Danau Buyan. Pada masing masing stasiun ditentukan 10 sub stasiun pengambilan sampel, sehingga ada 40 sub stasiun. Ke 10 sub stasiun pada masing masing stasiun di komposit sehingga mendapatkan sampel yang homogen. Sampel fitoplankton diambil dengan menyaring air permukaan sebanyak 100 liter menggunakan jaring plankton dengan ukuran mesh 25. Pengambilan sampel dilakukan pada bulan Februari 2014. Analisis kandungan bahan organik dalam sampel air dilakukan di UPT Balai Laboratorium Kesehatan Provinsi Bali. Analisis struktur komunitas fitoplankton dilaksanakan di UPT Laboratorium, Sumberdaya Genetika dan Biologi Molekuler Universitas Udayana Denpasar. Data fitoplankton dianalisis dengan menggunakan Analisis kelimpahan fitoplankton, Indeks Kesamaan, Indeks Keanekaragaman dan indeks dominansi. Hasil analisis data mendapatkan bahwa kelimpahan rata rata fitoplankton di Danau Buyan selama penelitian berkisar antara 1150 1791,67 sel/l. Kelimpahan fitoplankton tertinggi didapatkan pada stasiun 3. Hal tersebut kemungkinan karena stasiun 3 merupakan tempat keramba ikan sehingga unsur hara yang tersedia melimpah. Fitoplankton memanfaatkan unsur hara nitrat dan fosfat untuk mendukung pertumbuhannya. Kadar nitrat dan fosfat yang didapatkan di masing masih stasiun penelitian cukup tinggi yaitu nilai nitrat 0,895 5,545ppm dan nilai phospat berkisar 1,1711 1,259ppm, sehingga fitoplankton memanfaatkan makronurien tersebut untuk mengoptimalkan pertumbuhannya. Fitoplankton yang ditemukan di Danau Buyan sebanyak 30 spesies yang terdiri dari family Bacillariophyta (7 genus), Chlorophyta (5 genus ), Cyanophyta x
(3 genus), Chrysophyta (2 genus), Dinophyta (1 genus), Pyrrophycophyta (1 genus). Banyaknya genus yang di temukan pada pylum Bacillariophyta menunjukan phylum tersebut memiliki penyebaran yang luas di Danau Buyan. Selain itu phylum Bacillariophyta juga mempunyai kemampuan beradaptasi yang tinggi dibandingkan dengan kelas yang lainnya. Nilai Indeks keanekaragaman di Danau Buyan antara 0.812-1.455. Nilai rata rata indeks keanekaragaman fitoplankton 1,09. Nilai tersebut menunjukkan keanekaragaman spesies di Danau Buyan rendah. Menurut Wahyudiati, (2016) Indeks keanekaragaman dikatakan rendah jika nilainya kurang dari 2,306. Hal ini mengindikasikan perairan tersebut sedang mengalami tekanan ekologi. Indeks keseragaman di Danau Buyan berkisar antara 0,326 0,662. Nilai rata rata indeks keseragaman fitoplankton adalah 0,47. Nilai ini tergolong sedang, karena lebih dari 0,5. Hal ini menunjukan penyebaran spesies merata dan komunitas fitoplankton dalam kondisi labil. Berdasarkan kelimpahan plankton dan kadar nitrat, perairan Danau Buyan tergolong ke dalam perairan yang memiliki kesuburan sedang (mesotrofik). Indeks dominansi fitoplankton di Danau Buyan berkisar antara 0,469 0,698. Nilai rata rata Indeks Dominansi Fitoplankton adalah 0,59. Hal tersebut menunjukan dominansi spesies di Danau Buyan tergolong rendah, karena nilai tersebut mendekati 0. Nilai indeks dominansi tidak jauh berbeda pada ke empat stasiun, hal ini di sebabkan karena pada seluruh stasiun pengambilan sampel terdapat dominansi satu spesies yaitu Synedra ulna. xi
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... PERSYARATAN GELAR... LEMBAR PERSETUJUAN... PENETAPAN PANITIA PENGUJI... SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT... UCAPAN TERIMAKASIH... ABSTRACT... ABSTRAK... RINGKASAN... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi viii ix x xii xvii DAFTAR GAMBAR... xviii DAFTAR SINGKATAN... DAFTAR LAMPIRAN... xix xx BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 6 1.3 Tujuan Penelitian... 7 1.4 Manfaat Penelitian... 7 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 8 2.1 Sistem Perairan Tawar... 8 2.2 Pencemaran Air... 11 2.3 Aspek Kimia Dan Fisika Perairan... 13 2.3.1. Oksigen terlarut (DO)... 13 xii
2.3.2. Derajat Keasaman (ph)... 14 2.3.3. Nitrogen... 14 2.3.4. Fosfor... 16 2.3.5. Biological Oxygen Demand (BOD)... 17 2.3.6. Chemical Oxygen Demand (COD)... 18 2.3.7. Suhu... 18 2.3.8. Turbiditas... 19 2.4. Proses Erosi dan Sidimentasi... 19 2.4.1. Proses Sedimentasi Mekanik... 20 2.4.2. Proses Sedimentasi Kimiawi... 21 2.5. Eutrofikasi... 22 2.5.1. Pengertian Eutrofikasi... 22 2.5.2. Penyebab Terjadinya Eutrofikasi... 25 2.5.3. Eutrofikasi akibat Ulah Manusia... 26 2.5.4. Pengaruh Yang Timbul Akibat Terjadinya Eutrofikasi... 29 2.6. Peningkatan Bahan Kimia Organik... 30 2.7. Peningkatan Materi Kimia Anorganik... 30 2.8. Plankton dan Fitoplankton... 32 BAB III. KERANGKA BERPIKIR DAN KONSEP PENELITIAN... 34 3.1.Kerangka Berpikir... 34 3.2.Konsep... 35 BAB IV. METODE PENELITIAN... 36 4.1 Kerangka Penelitian... 36 4.2 Lokasi dan Waktu Pelaksanaan... 37 4.3 Penentuan Sumber Data... 37 4.4 Bahan dan Alat Penelitian... 38 4.5. Prosedur Penelitian... 39 4.5.1 Pengambilan data kualitas air... 39 4.6. Pengukuran Variabel Pendukung... 40 4.7. Pengambilan Sampel... 41 xiii
4.8 Analisis Data... 42 4.8.1 Analisis Fisika Kimia Air Danau Buyan... 42 4.8.2 Penentuan kandungan nitrogen dan fosfor... 42 4.8.3 Analisis Indikator Biologi... 43 4.8.3.1 Analisis Kelimpahan fitoplankton... 43 4.8.3.2 Indeks Keanekaragaman... 44 4.8.3.3 Indeks Kesamaan... 44 4.8.3.4 Indeks Dominansi... 45 4.8.4 Status Trofik Perairan Berdasarkan Kelimpahan Fitoplankton.. 46 BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN... 47 5.1 Hasil... 47 5.1.1 Struktur Komunitas Plankton... 48 5.1.1.1 Fitoplankton... 48 5.1.2 Parameter Fisika dan Kimia... 55 5.1.2.1 Suhu... 56 5.1.2.2 Total Padatan Tersuspensi dan Kecerahan... 56 5.1.2.3 Oksigen Terlarut (DO)... 57 5.1.2.4 Kadar ph Air... 58 5.1.2.5 Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD 5 )... 59 5.1.2.6 Kebutuhan Oksigen Kimia (COD)... 59 5.1.2.7 Ammonia... 60 5.1.2.8. Nitrit... 61 5.1.2.9 Nitrat... 61 5.1.2.10 Fosfat... 62 5.2 Pembahasan... 65 5.2.1 Wawancara dengan Masyarakat Terhadap Danau Buyan... 65 5.2.2 Faktor Fisika Dan Kimia yang Mempengaruhi Pertumbuhan Plankton... 68 5.2.3. Struktur Komonitas Plankton di Danau Buyan... 80 5.2.3.1. Fitoplankton... 80 5.2.4. Eutrofikasi atau Kesuburan Perairan Danau Buyan... 87 xiv
BAB VI. SIMPULAN DAN SARAN... 90 6.1 Simpulan... 90 6.2 Saran... 90 DAFTAR PUSTAKA... 91 LAMPIRAN-LAMPIRAN... 99 xv
DAFTAR TABEL Halaman 4.1. Parameter Fisika, Kimia dan Biologi serta alat dan metode penelitian.. 38 4.2. Peraturan Gubenur Bali Nomor 16 Tahun 2016 Tanggal 14 Maret 2016 Tentang Baku Mutu Kualitas Air Berdasarkan Kelas... 42 4.3 Panjang Gelombang dan Pereaksi Yang Digunakan Dalam Pengukuran Kandungan Nitrogen dan Fosfat... 43 4.4 Status Trofik Perairan Berdasarkan Kelimpahan Fitoplankton... 46 5.1 Jenis dan Kelimpahan rata rata fitoplankton (ind/l) yang ditemukan di Danau Buyan... 49 5.2 Hasil jumlah individu/l, spesies Keanekaragaman (H ), Dominan (C) dan Keseragaman (E) Fitoplanton tiap stasiun... 55 5.3 Hasil Analisis Kualitas Air Danau Buyan... 55 5.4 Spesies fitoplankton yang dominan ditemukan di Danau Buyan... 83 xvi
DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1 Siklus Hidrologi... 9 2.2 Siklus Nitrogen... 15 2.3 Daur Fosfor... 16 2.4. Danau yang mengalami pendangkalan karena sedimentasi... 19 2.5 Penyuburan Perairan di Danau Buyan... 23 2.6 Pendangkalan perairan... 25 2.7. Perairan yang tidak tercemar dan perairan yang mengalami eutrofikasi 26 2.8 Limbah pupuk yang terbawa aliran air... 27 2.9 Komonitas fitoplankton di perairan Danau Buyan... 32 3.1 Kerangka Konsep Penelitian... 35 4.1 Rancangan Penelitian... 36 4.2 Peta lokasi Penelitian... 37 4.3 Peta Danau Buyan Lokasi pengambilan sampel... 40 5.1 Kelimpahan fitoplankton... 50 5.2. Komposisi (%) Fitoplankton berdasarkan kelimpahan masing masing Phyllum di Danau Buyan... 51 5.3 Indeks Keanekaragaman fitoplankton... 52 5.4 Indeks Keseragaman fitoplankton... 53 5.5 Indeks dominansi fitoplankton... 54 5.6 Grafik Suhu ( o C) Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 56 5.7 Grafik TSS Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 56 5.8 Grafik TDS (kecerahan) Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 57 5.9 Grafik Oksigen Terlarut (DO) Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 57 5.10 Grafik ph Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 58 5.11 Grafik BOD Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 58 5.12 Grafik COD Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 59 5.13 Grafik Amonia Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 60 xvii
5.14 Grafik Nitrit Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 61 5.15 Grafik Nitrat Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 62 5.16 Grafik Fosfat Air Pada Tiap Stasiun Pengamatan... 62 5.17 Pola hubungan nitrat dan phosfat di Danau Buyan... 63 5.18 Pola hubungan nitrat dan fitoplankton... 64 5.19 Pola hubungan phosfat dan fitoplankton... 64 5.20 Peta sebaran kelimpahan fitoplankton di Danau Buyan... 82 5.21 Lokasi Tambak Ikan dan Pertanian Sayuran... 84 xviii
DAFTAR SINGKATAN BOD COD DO TDS TSS ph TSP : Biological Oxygen Demand : Chemical Oxygen Demand : Dissolved Oxygen : Total Disolved Solid : Total Suspended Solid : Potensial Hidrogen : Triple Super Phosphate xix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Hasil Wawancara Masyarakat Terhadap Kawasan Danau Buyan... 99 2. Jenis Fitoplankton di Danau Buyan pada Setiap Stasiun... 101 3. Hasil Kesamaan Fitoplankton... 102 4. Hasil Keseragaman Fitoplankton... 103 5. Hasil Indeks Dominansi Fitoplankton... 104 6. Foto foto Saat Penelitian... 105 7. Foto foto Fitoplankton... 108 xx