METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di perairan pesisir Maros yang dipengaruhi oleh sungai Maros (Gambar 3) selama kurang lebih satu tahun yang dimulai pada bulan Juni 2005 sampai April 2006 selama dua musim (musim kemarau dan musim hujan). Pengukuran parameter dilaksanakan sebanyak enam kali dengan frekuensi setiap periode pengukuran adalah dua bulan (Tabel 1). Tabel 1. Waktu sampling dan pengukuran parameter in situ di perairan Pesisir Maros Pengamatan Waktu Curah Hujan Keterangan (tgl/bln/jam) (mm) (musim) 1 6-9/Juni2005/09-11 18 Kemarau 2 3-6 /Agustus 2005/09-11 1 Kemarau 3 4-7/Oktober 2005/09-11 269 Kemarau-Hujan 4 5-8/Desember 2005/09-11 551 Hujan 5 6-9/Februari 2006/09-11 588 Hujan 6 3-6/April 2006/09-11 320 Hujan Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian meliputi : a. Pengukuran kandungan nutrien jenis-jenis N (amonia, nitrit dan nitrat) dan P (ortofosfat) serta Si (SiO 2 ). b. Pengukuran beban nutrien dari sungai ke dalam perairan pesisir. c. Pengukuran fitoplankton (biomassa : klorofil-a dan produktivitas primer fitoplankton). d. Pengukuran komunitas fitoplankton (kelimpahan jenis dan kelas). e. Pengukuran parameter fisik-kimia oseanografi lainnya. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel air yang diambil pada berbagai zona sesuai dengan parameter yang diukur. Adapun peralatan yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 2. Pengukuran berbagai parameter dilaksanakan di lapangan (in situ) dan di laboratorium.
26 Tabel 2. Parameter yang diukur dan metode serta alat yang digunakan selama penelitian Parameter Satuan Metode Alat Tempat Analisis Fisika Intensitas Chy Suhu Kec Arus Kecerahan Kekeruhan Pasang Surut lux C m/det m NTU - Pembiasan cahaya Pemuaian Euler Visual Nephelometrik - Lux Meter STD Current Meter Seicchi disk Turbidimeter - Data BMG Kimia ph Salinitas Nitrat Nitrit Amoniak Silikat Ortofosfat - mgl -1 mgl -1 mgl -1 mgl -1 mgl -1 Potensiometrik - Brucine Sulfanilamide Phenate Molybdosilicate Stannous Chloride ph meter STD Biologi Produktivitas Primer Kelimpahan Fitoplankton Biomassa Fitoplankton mgc/m 3 / jam Sell -1 mg/m 3 Winkler Sensus Spektrofotometrik Peralatan Titrasi Mikroskop Metode Penelitian Pemilihan Zona Penelitian Pemilihan zona penelitian ditetapkan dengan mempertimbangkan kondisi perairan secara ekologi yaitu lebih ditekankan pada perbedaan kedalaman dan lapisan eufotik ke arah laut. Penetapannya dilakukan dengan terlebih dahulu melaksanakan penelitian pendahuluan menyangkut hal itu. Pelaksanaan penelitian ini dilakukan pada tiga zona yaitu zona A, B, dan C dengan masing-masing kedalaman yang berbeda ke arah laut (Tabel 3 dan Gambar 3). Ketiga zona ini secara keseluruhan berada dalam wilayah pesisir. Untuk mendapatkan data penunjang, maka penelitian dilakukan di mulut sungai besar Maros (S3). Tiap zona ditempatkan tiga stasiun penelitian. Setiap stasiun dilaksanakan penelitian pada beberapa kedalaman berdasarkan ketebalan lapisan eufotik terkecuali pada zona A. Penelitian pada zona A hanya dilakukan pada satu kedalaman sebab ketebalan lapisan eufotiknya yang rendah, demikian pula di mulut sungai (S3).
27 Tabel 3. Posisi geografi setiap zona dan stasiun penelitian Zona Stasiun Lintang Bujur Timur Kedalaman Kedalaman Selatan (LS) (BT) Laut (m) Eufotik (m) A A1 5 o 1.2 13.9 119 o 27.7 43.2 3-4 3-3.8 A2 4 o 59.6 40.9 119 o 28.2 12 3.2-4.3 2-3.5 A3 4 o 58.3 23.8 119 o 29.1 6 3-3.5 2.5-3.3 B B1 5 o 1.2 17.9 119 o 27.1 10.8 7.2-7.4 6-7.3 B2 4 o 59.5 31.7 119 o 27.6 39.6 6.5-7.5 6-7.5 B3 4 o 58 1.4 119 o 28.6 40.8 6.3-7.4 6-7.4 C C1 5 o 1.3 21.1 119 o 26.5 34.8 10.1-11.4 10.1-11.4 C2 4 o 59.4 27.1 119 o 27.06 3.6 10.8-12 10.2-11.4 C3 4 o 57.6 37 119 o 28.3 19.2 10.5-11.5 10.2-11.3 Sungai S3 4 o 59.6 50 119 o 28 45 2-3 1-2 Parameter Penelitian Parameter utama yang diukur dalam penelitian ini adalah pengukuran produksi fitoplankton (biomassa dalam hal ini adalah klorofil-a dan produktivitas primer fitoplankton), kelimpahan komunitas fitoplankton (kelimpahan jenis dan kelas fitoplankton), ketersediaan nutrien N, P, dan Si serta intensitas cahaya matahari. Di samping itu, dilakukan pula pengukuran parameter penunjang dalam hal ini parameter fisik-kimia perairan seperti kecepatan arus, suhu, kekeruhan, ph, dan salinitas. Jumlah pengukuran parameter pada keseluruhan stasiun dilakukan sebanyak enam kali selama pengamatan. Untuk data pasang surut digunakan data sekunder yang diambil dari BMG. Pengambilan Sampel Air untuk Analisis Sampel air untuk analisis berbagai parameter diambil dengan alat Kemmerer Water Sampler volume 2 liter. Pada masing-masing zona dan stasiun diambil sebanyak 2 liter air untuk keperluan pengukuran nutrien jenis N, P, dan silikat (250 ml), kolorofil-a (1 liter), dan pengendapan fitoplankton (100 ml) serta kekeruhan (100 ml) yang disimpan dalam botol sampel. Sampel untuk sementara ditempatkan dalam cool box volume 100 l yang diberi es sebanyak 3 kg dengan suhu sekitar 4 o C sampai dianalisis di laboratorium. Pengukuran Di samping pengambilan sampel, pada setiap stasiun dilakukan pengukuran in situ untuk intensitas cahaya, suhu, arus, kecerahan, kekeruhan, ph, dan salinitas.
28 119.45 119.47 119.50 C3 B3 A3 5.03 5.00 4.98 C1 S5 S4 C2 B2 A2 S3 S2 S1 A1 B1 119.45 119.47 119.50 Program Studi Ilmu Perairan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor 2008 Gambar 3. Peta lokasi penelitian di perairan pesisir Maros
29 Intensitas cahaya diukur dengan alat lux meter merek Ishikawa U.W Illuminometer IU-2B No. 81-63, sementara itu arus dengan alat current meter merek SEBA Mini Current Meter MI. Pengukuran suhu dan salinitas dilakukan dengan menggunakan alat STD merek Salinity Temperatur Bridge tipe M.C, kemudian kecerahan perairan dengan Secchi disk yang berdiameter 30 cm. Untuk pengukuran kekeruhan dan ph berturut-turut menggunakan alat spektrofotometer dan Hanna Instrument HI 8424. Perhitungan Koefisien Peredupan Cahaya (k) Berdasarkan nilai intensitas cahaya, nilai koefisien peredupan cahaya (k) dapat dihitung dengan mengikuti Hukum Lambert-Beer (Parsons et al. 1984) yaitu : I z = I 0 e - kz k z = ln I o ln I z I z = intensitas cahaya pada suatu kedalaman z I 0 = intensitas cahaya pada permukaan air e = bilangan dasar logaritma (2.7) k = koefisien absorpsi/koefisien pereduapan cahaya. Pengukuran Biomassa (Klorofil-a) Fitoplankton Pada analisis klorofil, dilakukan penyaringan sampel air sebanyak 1 liter dengan saringan Millipore (Tipe HA, diameter 47 mm dan porositas 0.45 μm). Sebelum sampel disaring, terlebih dahulu saringan ditetesi dengan 1 ml larutan MgCO 3. Kemudian, vacuum pump (tekanan 200 mm Hg) dijalankan untuk memulai penyaringan. Setelah penyaringan, saringan tersebut dibungkus dengan aluminium foil kemudian disimpan dalam freezer (-20 o C). Penyaringan dilakukan 5 jam setelah pengambilan sampel. Metode yang digunakan dalam penentuan konsentrasi klorofil adalah metode spektrofotometer dari Parsons et al. (1992). Dalam metode tersebut, saringan diekstrak dengan 15 ml aceton 90% dan dihancurkan sampai saringan itu hancur, kemudian disentrifug pada 3600 rpm selama 5 menit. Supernatan dituangkan ke dalam kuvet spektrofotometer 10 cm dan absorbans sampel diukur dengan panjang gelombang 750, 664, 647 dan 630 nm.
30 Dari hasil pengukuran absorbans, jumlah klorofil dihitung dengan menggunakan rumus yang diberikan oleh Parsons et al. (1992) sebagai berikut : Ca = 11.85 E 664 1.54 E 647 0.08 E 630 E = absorbans pada panjang gelombang yang berbeda (dikoreksi dengan pembacaan 750 nm) Ca = jumlah klorofil-a (dalam μg/ml) Kemudian, satuan klorofil-a dikonversi menjadi mg/m 3 sebagai berikut : Ca x ν mg Klorofil-a/m 3 = V x 10 ν = volume aseton dalam ml (15 ml) V = volume air laut (L) Pengukuran Nutrien Sampel air untuk pengukuran kandungan nutrien dalam hal ini jenis-jenis N dan P serta Si, diambil dari air hasil penyaringan analisa klorofil yang disimpan dalam freezer (-20 o C). Sampel tersebut selanjutnya dianalisis berdasarkan petunjuk analisis. Metode yang digunakan dalam pengukuran adalah untuk nutrien jenis N dalam hal ini nitrat, nitrit, dan amonia berturut-turut menggunakan metode Brucine, Sulfanilamide, dan Phenat. Untuk jenis P dalam hal ini orthofosfat menggunakan metode Stannous Chloride, dan untuk silika mengunakan metode Molybdosilicate (APHA 1989). Pengukuran Beban Masukan Nutrien Pengambilan sampel dan pengukuran beban masukan nutrien jenis-jenis N dan P serta Si, dilakukan pada lima mulut sungai Maros saat surut terendah. Beban pada lima mulut sungai ini kemudian dijumlahkan, hasilnya merupakan beban secara keseluruhan dari sungai ke perairan pesisir. Dalam menentukan beban masukan nutrien jenis-jenis N dan P serta Si setiap sungai ke perairan pantai, dihitung sebagai berikut :
31 Pengukuran debit sungai diukur melalui persamaan yang diberikan oleh Gordon et al. (1992) sebagai berikut : Q = V.A...1 Untuk perhitungan beban nutrien dilakukan dengan mengikuti persamaan yang diberikan oleh Mitsch dan Gosselink (1993) : L = Q x C... 2 Kemudian, untuk mendapatkan jumlah beban nutrien dalam satuan ton per bulan, maka rumus diatas (2) dikalikan dengan : 10-6 2592000 x 3600 x 24 x 30 =..... 3 1000000 sehingga menjadi : L = 2592000 1000000 X Q X C... 4 L = beban masukan nutrien tiap bulanan (ton/bulan) 2592000 = faktor konversi (bulan ke detik) 1000000 = faktor konversi (ton ke gram) Q = volume rata-rata pelepasan sungai tiap bulan (m 3 /detik) C = konsentrasi nutrien masing-masing jenis N,P dan Si tiap bulan (mg/l) V = Kecepatan aliran sungai (m/det) A = Luas penampang sungai (m 2 ) Pencacahan Fitoplankton Penanganan sampel untuk pencacahan sel fitoplankton dilakukan menurut metode pengendapan yang dikembangkan oleh Uthermol (1958 in Damar 2003). Sebanyak 100 ml sub sampel diendapkan dalam gelas ukur (volume 100 ml) dan diawetkan dengan larutan lugol, selama kurang lebih 1 minggu. Setelah terjadi pengendapan (kurang lebih 10 ml), hasil endapan dipisahkan dari supernatan dengan cara supernatan dikeluarkan dari dalam gelas ukur melalui penyifonan. Kemudian, hasil endapan dimasukkan ke dalam botol dan diberi kembali larutan
32 lugol. Sebanyak 1 ml dari endapan itu, kemudian dimasukkan ke dalam Sedgwig Rafter Cell dengan pipet berskala untuk menghitung kelimpahan sel fitoplankton. Metode perhitungan kelimpahan sel fitoplankton adalah penyapuan (sensus) dengan menggunakan Sedwick Rafter Cell (SRC) (APHA 1998) yaitu : N = n x V t x 1 V V cg d N = Kelimpahan total plankton (sel/l) n = Jumlah sel plankton yang teramati V t V cg V d = Volume sample yang terendapkan (ml) = Volume SRC (ml) = Volume sample yang endapkan (l) Untuk identifikasi jenis fitoplankton dilakukan dengan menggunakan beberapa buku standar indentifikasi, seperti : Davis (1955), Yamaji (1979) dan Tomas (1997). Pengukuran Produktivitas Primer Fitoplankton Pengukuran produktivitas primer dilakukan dengan mengukur kandungan oksigen dalam botol terang-gelap setelah diinkubasi, dengan kisaran waktu inkubasi 4 jam yang dilaksanakan pada jam 10.00-14.00. Kisaran waktu tersebut merupakan kisaran waktu inkubasi terbaik (Tambaru dkk. 2001 dan Tambaru dkk. 2004). Pada masing-masing stasiun dan kedalaman digunakan 4 botol oksigen berukuran 300 ml, dengan perincian 2 botol terang dan 1 botol gelap serta 1 botol initial. Botol gelap dimodifikasi dengan jalan melapisi plastik hitam, sehingga tidak tembus cahaya. Pengambilan contoh air dilakukan pada tiap kedalaman dengan menggunakan kemmerer water sampler, kemudian dimasukkan ke dalam botolbotol. Pengisian botol sangat dibutuhkan kehati-hatian agar tidak terjadi gelembung. Kemudian, dilakukan pengukuran oksigen awal pada botol initial dari contoh air yang terambil, selanjutnya botol lainnya (2 botol terang dan 1 botol gelap) diinkubasi.
33 Penghitungan produktivitas primer fitoplankton dilakukan menurut Umaly dan Cuvin (1988) sebagai berikut : (O 2 BT) (O 2 BG) (1000) Fotosintesis kotor (mgc/m 3 /jam) = x 0,375 (PQ) (t) (O 2 BT) (O 2 BA) (1000) Fotosintesis bersih (mgc/m 3 /jam) = x 0,375 (PQ) (t) O 2 = oksigen terlarut (mg/l) BT = botol terang BG = botol gelap BA = botol initial PQ = hasil bagi fotosintesis (1,2) t = lama inkubasi (jam) 1000 = Konversi liter menjadi m 3 0.375 = Koefisien konversi oksigen menjadi karbon (12/32) Pengukuran Parameter Fisik-Kimia Dilakukan pengukuran parameter fisik-kimia seperti intensitas cahaya, kecerahan, kekeruhan, kecepatan arus, salinitas, dan ph. Metode yang digunakan dalam pengukuran itu adalah untuk intensitas cahaya, kecerahan dan kekeruhan serta kecepatan arus berturut-turut menggunakan metode pembiasan cahaya, pemantulan cahaya dan nephelometrik serta euler. Untuk ph dan oksigen menggunakan metode Potensiometrik (Strickland dan Parsons 1965). Penentuan Rasio Z mix : Z eu Gambar 4 memperlihatkan diagram skenario rasio Z mix : Z eu dalam kolom air, seperti yang diberikan oleh Damar (2003). Skenario itu menggambarkan ketersediaan cahaya untuk pertumbuhan fitoplankton. Ketebalan lapisan tercampur (Z mix ) ditentukan dengan jalan melakukan pengukuran salinitas pada berbagai kedalaman air dengan menggunakan STD Type M.C.5 dengan asumsi bahwa salinitas pada kedalaman tersebut adalah sama. Untuk ketebalan lapisan eufotik (Z eu ), dihitung berdasarkan kedalaman sampai penyinaran dalam kolom air tinggal
34 1% yang didasarkan pada besarnya intensitas sinar di permukaan perairan. Dalam mengukur besarnya intensitas cahaya di permukaan dan kolom perairan digunakan alat lux meter. Euphotic depth (Z eu ) Euphotic depth (Z eu ) = Mixing depth (Z mix ) Mixing depth (Z eu ) Mixing depth (Z mix ) A. Z mix : Z eu > 1 Suplai Cahaya kurang menguntungkan B. Z mix : Z eu = 1 Suplai Cahaya yang baik Euphotic depth (Z mix ) C. Z mix : Z eu < 1 Suplai Cahaya yang kuat Gambar 4. Diagram skematik rasio Z mix :Z eu dalam kolom air. (A) fitoplankton selamanya terangkut ke kedalaman air di mana penyinaran dibawah batas minimum untuk fotosintesis bersih, menghasilkan pertumbuhan yang rendah. (B) fitoplankton tetap berada dalam lapisan dengan cahaya yang cukup, menghasilkan pertumbuhan yang baik. (C) fitoplankton selamanya dalam kolom air dengan cahaya yang tinggi, menghasilkan pertumbuhan yang kuat (Damar 2003). Analisis Data a. Analisis varians (ANOVA) dua arah digunakan untuk melihat distribusi parameter nutrien (jenis N dan P serta Si), Rasio N/P dan N/Si, produksi (biomassa dan produktivitas primer) dan kelimpahan komunitas fitoplankton (kelimpahan jenis dan kelas) serta parameter fisik dan kimia berdasarkan spasial (zona) dan temporal (periode pengamatan). Uji lanjut dengan Tukey dilakukan jika distribusi berbeda nyata. Sebelum dilakukan pengujian, semua parameter terlebih dahulu diuji dengan distribusi normal berdasarkan Kolmogorov-Smirnov. b. Analisis regresi linier sederhana digunakan untuk mengevaluasi hubungan ketersediaan nutrien dengan beban nutrien dalam perairan penerima pada setiap zona dalam musim yang sama. c. Analisis regresi linier berganda digunakan untuk menentukan hubungan antara produksi (biomassa dan produktivitas primer) dan kelimpahan komunitas fitoplankton (kelimpahan jenis dan kelas) dengan ketersediaan nutrien jenis N, P dan Si serta cahaya pada setiap zona dalam musim yang sama. Dalam
35 analisis ini akan dihasilkan apakah ketersediaan nutrien dan cahaya masih layak dalam mendukung aktivitas fitoplankton. Di samping itu, melalui analisis ini akan didapatkan parameter paling dominan apakah nutrien atau cahaya dalam mendukung produksi dan kelimpahan komunitas fitoplankton. d. Analisis Cluster dan PCA Biplot digunakan untuk menentukan pengelompokan dan parameter penciri berdasarkan zona dan periode pengamatan. Dalam kedua analisis ini, zona dan periode pengamatan menjadi objek, dan parameterparameter lingkungan sebagai parameter. Hal ini dilakukan untuk mengamati kesamaan dan korelasi linier antara objek dan parameter yang diamati. Analisis ini dapat pula digunakan untuk mengamati variasi dari masing-masing parameter. Untuk memudahkan perhitungan dalam analisis, digunakan alat bantu perangkat lunak SPSS 11.5, dan Excel Stat Pro 5.0, serta Minitab 13.