PEMANFAATAN ALAT DETEKSI BUNYI UNTUK
MENDUGA KADAR AIR DAN VIABILITAS BENIH KEDELAI
(
Glycine max
L. Merrill)
NURUL ROSTAMI DEWI
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN
ABSTRAK
NURUL ROSTAMI DEWI. Pemanfaatan Alat Deteksi Bunyi untuk Menduga Kadar Air dan Viabilitas Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill).Dibimbing oleh MR SUHARTANTO dan AKHIRUDDIN MADDU.
Deteksi cepat kadar air dan viabilitas benih sangat penting dalam teknologi benih. Pemanfaatan bunyi yang dihasilkan benih bila dipantulkan dengan benda lain adalah salah satu cara yang belum diteliti. Penelitian ini bertujuan mempelajari pemanfaatan alat deteksi bunyi untuk menduga kadar air dan viabilitas benih kedelai (Glycine max L. Merrill) dengan melihat frekuensi gelombang bunyi yang dihasilkan. Penelitian ini terdiri dari dua percobaan, percobaan pertama mempelajari pengaruh antara ukuran benih dan kadar air terhadap frekuensi bunyi yang dihasilkan dari pantulan benih. Percobaan kedua mempelajari pengaruh antara ukuran benih dan viabilitas terhadap frekuensi bunyi yang dihasilkan dari pantulan benih. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan dua faktor yaitu ukuran benih dankadar air (percobaan 1)serta ukuran benih dan viabilitas (percobaan 2). Hasil menunjukan bahwa alat deteksi bunyi dapat digunakan untuk menduga kadar air benih tanpa melihat ukuran benih namun tidak dapat menduga viabilitas benih. Percobaan pertama memiliki korelasi yang positif antara kadar air terhadap frekuensi dan memiliki nilai korelasi (r) 0.95 yang mendekati 1 (≈1), artinya semakin tinggi kadar air maka frekuensi bunyi yang dihasilkan semakin rendah.
Kata kunci: bunyi, kadar air, kedelai, viabilitas
ABSTRACT
NURUL ROSTAMI DEWI. The Utilization of Sound Detector to Predict Seed Moisture Content and Viability of Soybean (Glycine max L. Merrill). Supervised by MR SUHARTANTO and AKHIRUDDIN MADDU.
Quick detection of moisture content and seed viability is very important in seed technology. The use of sound frequency that produced by seed if that seed reflected with another material is one method that haven’t yet researched. The purpose of this research is sound detection to determine moisture content and viability of soybean seeds by looking the sound waves frequency produced. This research consisted of two experiments, the first experiment the effect size of seed and moisture content of the sound frequency. The second experiment the effect size of seed and viability of the frequency. This research was arranged in the randomized completely design was used with twofactorsis size of seed and moisture content (first experiment) and size of seed and viability (second experiment). The results showed that sound detection can used to estimate the moisture content of seed but can’t used to estimate viability of seed. Results showed that sound detection devices can be used to estimate the water content of seeds without seeing the size of the seed, but can’t used to estimate viability of seed. The first experiment had a negative correlation between the frequency and moisture content has a value of correlation (r) 0.95 approach 1 (≈ 1), it meansthe higher water content, the frequencies lower sound produced.
PEMANFAATAN ALAT DETEKSI BUNYI UNTUK
MENDUGA KADAR AIR DAN VIABILITAS BENIH KEDELAI
(
Glycine max
L. Merrill)
NURUL ROSTAMI DEWI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian
pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN
Judul Skripsi :Pemanfaatan Alat Deteksi Bunyi untuk Menduga Kadar Air dan Viabilitas Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill)
Nama :Nurul Rostami Dewi
NIM :A24090033
Disetujui oleh
Dr Ir M.R Suhartanto, MS Pembimbing I
Dr Akhiruddin Maddu, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Purwito, MScAgr Ketua Departemen
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberi kekuatan dan hidayah sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Ilmiah dengan judul Pemanfaatan Alat Deteksi Bunyi untuk Menduga Kadar Air dan Viabilitas Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill). Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium ilmu dan teknologi benih, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian dan laboratorium spektrokopis, Departemen Fisika, IPB Dramaga Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr Ir M.R Suhartanto, MS dan Dr Akhiruddin Maddu, MSi sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan banyak pengarahan dan bimbingan. Ungkapan terimakasih juga diungkapkan kepada ayah,ibu, keluarga, rekan, atas segala doa dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
Hipotesis 2
TINJAUAN PUSTAKA 3
Kadar Air 3
Viabilitas dan Vigor Benih 3
Uji Cepat Kadar Air dan Viabilitas 4
Deteksi Bunyi 4
METODE 5
Waktu dan Tempat Penelitian 5
Bahan dan Alat 5
Metode Penelitian 6
Pelaksanaan Penelitian 7
Pengamatan 10
HASIL DAN PEMBAHASAN 11
Percobaan 1 11
Percobaan 2 13
KESIMPULAN DAN SARAN 15
Kesimpulan 15
Saran 15
DAFTAR PUSTAKA 15
LAMPIRAN 17
DAFTAR TABEL
1 Waktu pelembaban ukuran benih terhadap kadar air 8 2 Rekapitulasihasil sidik ragam tingkat ukuran benih dan kadar air serta
interaksinya terhadap frekuensi 11
3Nilai tengah pengaruh interaksi ukuran dan kadar air terhadap tolok
ukurfrekuensi 12 4Hubungan antara ukuran benih dan kadar air terhadap frekuensi 13
5Rekapitulasi sidik ragam faktor ukuran dan viabilitas serta interaksinya
terhadap tolok ukur pengamatan 14
6Pengaruh ukuran benih terhadap tolok ukur frekuensi 14 7Pengaruh ukuran benih dan tingkat viabilitas terhadap tolok ukur
pengamatan 15
DAFTAR GAMBAR
1 Seperangkat alat deteksi bunyi 5
2 Ukuran benih kedelai 7
3 Pelembaban kadar air benih kedelai 8
4 Desain pengujian deteksi bunyi 9
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian 17
2 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada ukuran benih
besar 18
3 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada ukuran benih
sedang 18
4 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada ukuran benih
kecil 19
5 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada rata-rata
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Permintaan komoditas kedelai terus meningkat, sejalan dengan semakin meningkatnya jumlah penduduk.Produksi dalam negeri belum mampu mengimbangi permintaan tersebut.Indonesia hingga sekarang masih mengimpor kedelai dalam jumlah yang cukup besar. Rata-rata kebutuhan kedelai mencapai 2 juta ton/tahun, sedangkan produksi kedelai dalam negeri hanya 851 647 ton/tahun, sehingga untuk memenuhinya diperlukan impor sebanyak 1.1 juta ton (Badan Pusat Statistik 2012).
Salah satu faktor pembatas produksi kedelai di daerah tropis adalah cepatnya kemunduran benih selama penyimpanan sehingga mengurangi penyediaan benih berkualitas tinggi.Kemunduran benih kedelai selama penyimpanan lebih cepat berlangsung dibandingkan dengan benih tanaman lain (Copeland dan Donald 1985). Hal tersebut disebabkan benih kedelai mengandung kadar protein tinggi sebesar 37% dan mengandung kadar lemak 16% (Tatipata 2008).Pengujian kadar air dan viabilitas benih perlu dilakukan untuk mengetahui kualitas benih.
Pengujian kadar air benih dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Pengujian langsung dilakukan dengan menggunakan metode oven suhu rendah maupun suhu tinggi. Metode oven suhu rendah menggunakan suhu 1030±20C selama 17±1 jam untuk benih kedelai, kacang tanah, kapas, wijen, jarak, cabe, terong, sawi, dan sebagainya. Metode oven suhu tinggi menggunakan suhu 130-1330C selama 4 jam untuk benih jagung, 2 jam untuk benih serealia lainnya dan 1 jam untuk jenis tanaman lain. Pengujian tidak langsung dapat menggunakan alatmoisture tester dimana kadar air dapat diketahui secara cepat.
Pengujian viabilitas benih dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Pengujian langsung dapat dilakukan dengan cara pengujian daya berkecambah (DB). Menurut Copeland dan Donald (1995), pengujian daya berkecambah adalah prosedur analisis untuk mengevaluasi perkecambahan benih pada kondisi yang optimum (favourable).Pengujian tidak langsung dapat dilakukan dengan uji cepat contohnya uji tetrazolium, daya hantar listrik dan metode pengusangan cepat.
Salah satu teknologi yang belum pernah digunakan pada pengujian benih adalah metode deteksi bunyi yang dapat menduga pengujian cepat kadar air dan viabilitas benih. Menurut Matnuh (2011)gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal yang memiliki tekanan yang disebabkan oleh getaran pada range frekuensi dari suatu obyek. Bunyi diciptakan oleh getaran dari suatu obyek yang menyebabkan udara disekitarnya bergetar.
2
Benih yang memiliki kadar air tinggi diduga memiliki frekuensi yang berbeda dengan benih yang memiliki kadar air rendah. Hal tersebut karena menurut Barlian (1991)kadar air benih kedelai sangat mudah berubah dan sangat tergantung dengan kelembaban nisbi dan suhu di sekitarnya. Menurut Sadjad (1994) Benih hidup mampu menghasilkan energi pada organ peyimpanan bahan cadangan dan dapat menghasilkan sintesa protein untuk pembentukan sel baru bagi pertumbuhan.Benih mati memiliki komposisi kimia yang berbeda dengan benih hidup sehingga dapat diduga memiliki frekuensi bunyi yang berbeda.Uji cepat dengan metode ini diharapkan dapat membantu dalam proses pengujian benih melalui deteksi frekuensi bunyi yang dihasilkan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mempelajari pemanfaatan alat deteksi bunyi untuk menduga kadar air dan viabilitas benih kedelai (Glycine max (L.) Merrill) dengan melihat frekuensi gelombang bunyi yang dihasilkan.
Hipotesis
1. Benih berkadar air rendah memiliki frekuensi yang berbeda dengan benih berkadar air tinggi.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Kadar Air Benih
Kadar air merupakan faktor yang paling mempengaruhi kemunduran benih. Kemunduran benih meningkat sejalan dengan meningkatnya kadar air benih.Menurut Copeland dan Mc Donald (1995)benih kedelai masak fisiologis pada hari ke-61 setelah berbunga pada tingkat kadar air 55% dan masak panen 2 minggu sesudahnya dengan kadar air 14%.Menurut Justice dan Bass (2002) tidak ada kerusakan benih yang disebabkan oleh pengeringan hingga kadar air sekitar 6%. Benih yang dikeringkan hingga 5% atau lebih rendah, maka benih akan mudah mengalami berbagai kerusakan. Salah satu kelulusan dalam sertifikasi benih kedelai adalah kadar air maksimum 12%.
Kadar air benih akan stabil bila mencapai kadar air kesetimbangan. Perubahan kadar air disebabkan oleh perubahan kelembaban nisbi, suhu lingkungan maupun keduanya. Kadar air benih merupakan faktor yang paling mempengaruhi kemunduran benih (Justice dan Bass 2002).
Benih dapat mempertahankan viabilitas maksimumnya apabila kadar airnya diturunkan terlebih dahulu sebelum disimpan.Kadar air optimum dalam penyimpanan bagi sebagian besar benih ortodoks adalah antara 6-11% (Indartono 2011). Viabilitas benih yang disimpan dengan kadar air yang tinggi akan cepat sekali mengalami kemunduran. Hal ini disebabkan benih bersifat higroskopis sehingga benih mudah menyerap atau mengeluarkan zat cair dari lingkungan sekitarnya dan proses ini berlangsung terus menerus hingga kandungan airnya setimbang dengan udara disekitarnya.
Vigor dan Viabilitas Benih
Kualitas benih dapat dilihat dari viabilitas dan vigor benih tersebut.Viabillitas benih merupakan daya hidup benih yang dapat ditunjukkan melalui pertumbuhan atau struktur tumbuh kecambah.Viabillitas benih dibedakan menjadi viabilitas potensial (Vp) dan vigor (Vg) (Sadjad 1994).Viabilitas potensial merupakan parameter viabilitas lot benih yang menunjukkan kemampuan benih untuk tumbuh normal dan berproduksi normal pada kondisi optimum.Parameter viabilitas potensial memilki dua tolok ukur yaitu daya berkecambah (DB) dan bobot kering kecambah normal (BKKN).
Vigor benih merupakan kemampuan benih untuk tumbuh normal dan berproduksi normal pada kondisi sub optimum (lapang). Vigor benih terbukti berpengaruh pada pertumbuhan di lapang.Benih bervigor rendah memiliki integritas membran yang rendah sebagai akibat dari deteriorasi selama penyimpanan dan adanya luka mekanis (Copeland dan McDonald 1994).Vigor benih dapat dideteksi secara dini dari integritas membran sel yang dapat diukur melalui konduktivitas kebocoran benih. Menurut Saenong (1989)daya hantar listrik dapat digunakan sebagai indikator vigor benih oleh pengaruh induced karena didasarkan pada kepekaannya membedakan keragaman antar lot benih.
4
tersebut mampu bersaing baik dengan jenis tanaman yang sama atau tanaman lain. Benih bervigor tinggi memiliki ciri-ciri sebagai berikut: (1) tahan disimpan lama, (2) tahan serangan hama dan penyakit, (3) cepat dan merata pertumbuhannya dan (4) mampu menghasilkan tanaman dewasa yang normal dan berproduksi baik dalam keadaan lingkungan yang suboptimum.
Uji Cepat Kadar air dan Viabilitas Benih
Pengujian kadar air benih dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Pengujian langsung dilakukan dengan menggunakan metode oven suhu rendah maupun suhu tinggi.Pengujian tidak langsung menggunakan alat moisture tester. Pengujian cepat kadar air menggunakan alat moisture testerdapat mengetahui kadar air secara cepat dan harus dikalibrasi terlebih dahulu secara rutin agar hasil yang diperoleh lebih akurat.
Keunggulan pengujian secara langsung (oven) antara lainketelitian hasil lebih tinggi dan dapat digunakan untuk semua jenis benih, sedangkan kelemahannya banyak membutuhkan peralatan yang digunakan dan memerlukan waktu yang lama. Keunggulan pengujian secara tidak langsung (moisture tester) adalah hasil dapat diperoleh dengan cepat dan tidak membutuhkan waktu yang lama, sedangkan kelemahannya tidak bisa digunakan untuk berbagai jenis benih, membutuhkan kalibrasi setiap kali digunakandan tidak sensitif bila digunakan untuk mengukur kadar air benih yang relatif rendah.
Salah satu pengujian cepat viabilitas adalah penggunaan gelombang Near Infrared (NIR).Menurut Firdaus (2013) penggunaan gelombang NIR untuk menentukan viabilitas benih didasarkan pada absorbansi kandungan biokimia dalam benih terhadap gelombang NIR.Pemanfaatan NIR dilakukan dengan mengkorelasikan secara statistik sinyal NIR pada beberapa panjang gelombang tertentu dengan karakteristik atau kandungan bahan yang diukur.Kelebihan metode ini adalah dapat menganalisa dengan kecepatan tinggi, tidak menimbulkan polusi, penggunaan preparat contoh sederhana dan tidak memerlukan bahan kimia.
Deteksi Bunyi
Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal yang memiliki tekanan yang disebabkan oleh getaran pada range frekuensi dari suatu obyek. Gelombang bunyi bervariasi sebagaimana variasi tekanan media perantara seperti udara (Matnuh 2011).Sumber bunyi dihasilkan dari benda yang jatuh sehingga udara disekitarnya bergetar.Tinggi rendahnya bunyi ditentukan oleh frekuensi.Frekuensi semakin tinggi bunyi yang dihasilkan juga semakin tinggi, dan sebaliknya.Kuat atau lemahnya bunyi ditentukan oleh amplitudo gelombang bunyi.Semakin besar amplitudo semakin kuat bunyinya, dan sebaliknya.
5 menemukan bahwa pada lot benih, mekanisme absorbsi atau penyerapan suara bergantung secara signifikan pada ukuran partikel dan bentuk benih.
Menurut Suwardi (2010) tanaman kedelai yang mendapatkan perlakuan frekuensi bunyi 10 kHz mengalami kelajuan tumbuh yang paling tinggi dibandingkan sampel lainnya.Hal ini membuktikan bahwa frekuensi 10 kHz mendapat respon yang baik, diduga frekuensi ini dapat merangsang aktivitas enzim pada kotiledon benih sehingga dapat tumbuh dengan cepat. Rambatan energi yangmenyertai getaran bunyi sangat mempengaruhi berbagai proses yang berlangsung dalam sel benih kedelai terkait dengan fisiologisnya.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai Mei 2013.Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknologi Benih, Departemen Agronomi dan Hortikultura dan Laboratorium Spektroskopi, Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah benih kedelai varietas Anjasmoro yang dipanen pada bulan Desember 2012 yang diperoleh dari BALITKABI, Malang.Bahan-bahan lain yang digunakan yaitu plastik polyethilene, kertas stensil, kain strimin, plastik, solatif, label dan kertas amplop.
Alat utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Sound Sensor Pasco Scientific CI-6506B, alat pemindai Science Workshop® 750 Interface (Gambar 1) serta perangkat lunak Data Studio. Alat-alat lainnya yaitu timbangan digital, oven pengering (103±2oC), oven pemanas (40oC), desikator, sealer, alat pengepres IPB 75-1, germinator IPB 72-1, bak plastik, cawan, pinset, kaca,box sterofoam dan termohigrometer.
Keterangan:
1. Alat pemindai Scine Workshop ®750 Interface
2. Sound Sensor Pasco
Scientific CI-6506B
3. Kabel penghubung
6
Metode Penelitian
Penelitian ini terdiri atas dua percobaan. Percobaan 1 adalahpengaruh ukuran dan kadar air benihterhadap frekuensi bunyi yang dihasilkan dan percobaan 2 adalah pengaruh ukuran dan viabilitas benih terhadap frekuensi bunyi yang dihasilkan. Diagram alir pelaksanaan penelitian ditampilkan pada Lampiran 1.
Percobaan 1. Pengaruh Ukuran dan Kadar Air Benih terhadap Frekuensi
ffffffBunyi
Percobaan pertama yaitu pengaruh ukuran dan kadar air benih terhadap frekuensi bunyi. Penelitian ini menggunakan rancangan percobaan RAL (Rancangan Acak Lengkap) dengan dua faktor.Faktor yang pertama adalah ukuran benih yang terdiri dari tiga taraf yaitu benih ukuran besar (B1), sedang (B2) dan kecil (B3). Faktor kedua adalah kadar air benih dengan empat taraf yaitu±8% (K0), ±12% (K1), ±16%(K2) dan ±20% (K3). Percobaan ini akan diulang sebanyak tiga kali, sehingga terdapat 36 satuan percobaan.Model rancangan percobaan yang digunakan adalah :
Yij = µ + Ki + Bj + (KB)ij + ij Keterangan :
Yij :nilai pengamatan pada perlakuan kadar air pada taraf ke-i dan s
aaaaaaaperlakuanuukuran benih pada taraf ke-j
µ :nilai tengah populasi
Ki :pengaruh perlakuan kadar air pada taraf ke-i Bj :pengaruh ukuran benih pada taraf ke-j
(KB)ij :pengaruh interaksi antara kadar air pada taraf ke-idan ukuran benih pada ttaraf ke-j
ij : pengaruh galat perlakuan percobaan
Uji nilai tengah yang digunakan pada hasil yang berpengaruh nyata pada analisis ini menggunakan Duncans Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%.
Data yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan pendekatan analisis regresi dan pendekatan analisis korelasi untuk melihat hubungan antar perlakuan. Pendekatan dengan analisis regresi linier sederhana bertujuan untuk mengetahui dan menduga hubungan antara peubah kadar air benih dengan frekuensi bunyi, dari analisis tersebut akan diperoleh persamaan regresi yaitu:
Y = a + bX Keterangan :
Y : Frekuensi bunyi (peubah bebas) a : Titik potong garis dengan sumbu y b : Kemiringan garis
X : Peubah kadar air (peubah tetap)
7 koefisien korelasi yang mendekati 1 (r ≈ 1) menggambarkan adanya keeratan hubungan antara peubah kadar air benih dengan frekuensi bunyi.
Percobaan 2.Pengaruh Ukuran dan Viabilitas Benih terhadap Frekuensi Bunyi
Percobaan kedua yaitu pengaruh ukuran dan viabilitas benih terhadap frekuensi bunyi.Penelitian ini menggunakan rancangan percobaan RAL (Rancangan Acak Lengkap) dengan dua faktor.Faktor yang pertama adalah ukuran benih yang terdiri dari tiga taraf yaitu benih ukuran besar (B1), sedang (B2) dan kecil (B3). Faktor kedua adalah tingkat viabilitas benih dengan tiga taraf yaitu ≥80% (V1), 60-79%(V2) dan ≤59%(V3).Percobaan ini akan dilakukan sebanyak tiga kali, sehingga terdapat 27 satuan percobaan. Model rancangan percobaan yang digunakan adalah :
Yij = µ + Vi + Bj + (VB)ij + ij Keterangan :
Yij : nilai pengamatan pada perlakuan viabilitas pada taraf ke-i dan s aaaaaaa perlakuanuukuran benih pada taraf ke-j
µ : nilai tengah populasi
Vi : pengaruh perlakuan viabilitas pada taraf ke-i Bj : pengaruh ukuran benih pada taraf ke-j
(VB)ij : pengaruh interaksi antara viabilitas pada taraf ke-i dan ukuran benih pada t taraf ke-j
ij : pengaruh galat perlakuan percobaan
Uji nilai tengah yang digunakan pada hasil yang berpengaruh nyata pada analisis ini menggunakan Duncans Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%.
Pelaksanaan Penelitian
Tahap pertama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pembuatan lot benih berdasarkan ukuran benih yang digunakan dalam percobaan pertama dan kedua. Pemilahan ukuran benih dilakukan dengan cara mengayak benih pada ayakan dengan diameter lubang 0.64 cm (benih besar), 0.6 cm (benih sedang) dan 0.58 cm (benih kecil) (Gambar 2). Setelah diayak dihitung berdasarkan bobot 100 butir benih kedelai varietas Anjasmoro dapat digolongkan menjadi tiga ukuran yaitu benih besar (14.7 gr/100 butir), benih sedang (12.3 gr/100 butir) dan benih kecil (10.8 gr/100 butir). Benih yang digunakan adalah benih kedelai varietas Anjasmoro yang dipanen pada bulan Desember 2012 dengan kadar air awal 8.51% dan daya berkecambah awal 90%.
8
Percobaan 1.Pengaruh Ukuran dan Kadar Air Benih terhadap Frekuensi Bunyi
Percobaan pertama dilakukan untuk melihat pengaruh ukuran dan kadar air benih terhadap frekuensi bunyi yang dihasilkan. Pembuatan lot benih pada percobaan pertama dilakukan untuk mendapatkan kadar air yang berbeda. Lot benih tersebut terdiri dari kadar air ±8%, ±12%, ±16% dan ±20%. Pembuatan kadar air dapat dilakukan dengan cara pelembaban tertutup menggunakan toples yang didalamnya berisi air sebanyak 3 liter dengan waktu yang berbeda dari setiap ukuran benih. Lot benih diletakkan diatas saringan yang berada di dalam toples pada suhu 25-280C dan kelembaban 68-70% (Gambar 3 ).
Tabel 1 menunjukan hasil dari waktu pelembaban ukuran benih yang berbeda-beda.Hal ini menunjukkan bahwa benih kecil memiliki respon impermeabilitas yang tinggi terhadap air dibandingkan dengan benih besar, karena benih kecil memiliki kualitas kulit yang lebih baik.
Tabel 1 Waktu pelembaban ukuran benih terhadap kadar air
Ukuran Benih
Kadar Air (%)
± 8% ± 12% ± 16% ± 20% Jam
Besar 0 9 19 30
Sedang 0 9 19 24
Kecil 0 9 17 22
Pengujiankadar air menggunakan metode langsung dengan metode oven suhu rendah konstan dengan suhu 103 ± 20C, selama 17 ± 1 jam. Cawan porselin beserta tutup ditimbang (M1). Benih diambil sebanyak tiga ulangan untuk setiap percobaan. Benih diambil sebanyak 25 butir kemudian ditimbang (M2), lalu dimasukkan kedalam oven. Setelah 17±1 jam benih diangkat dan langsung dimasukkan kedalam desikator selama ±30menit untuk menyerap panas, kemudian dilakukan penimbangan kembali (M3).Benih yang sudah dilembabkan kemudian dilakukan uji pendeteksian frekuensi bunyi menggunakan alat deteksi bunyi.
9
Percobaan 2.Pengaruh Ukuran dan Viabilitas Benih terhadap Frekuensi Bunyi
Percobaan kedua dilakukan untuk melihat pengaruh ukuran dan viabilitas benih terhadap frekuensi bunyi yang dihasilkan.Pembuatan lot benih pada percobaan kedua dilakukan untuk mendapatkan viabilitas yang berbeda. Lot benih tersebut terdiri dari penyimpan benih pada ruang AC (V1), pengusangan fisik selama 52 jam (V2) dan pengusangan fisik selama 72 jam (V3). Penyimpanan benih pada ruang AC dilakukan agar mendapatkan viabilitas tetap tinggi atau stabil. Pengusangan fisik dilakukan dengan cara benih kedelai disimpan pada kotak plastik dengan saringan pada bagian atas yang berisi air sebanyak 40 ml untuk menciptakan kondisi RH tinggi dalam kotak tersebut. Kotak ditutup dan disimpan dalam oven dengan suhu 400C selama periode yang telah ditentukan yaitu 52 jam dan 72 jam.
Benih selanjutnya dipaparkan pada suhu ruang selama empat hari dengan tujuan kadar air benih mencapai kesetimbangan sebesar ±12%, sehingga kadar air pada semua perlakuan penderaan dapat seragam dan tidak menjadi faktor yang mempengaruhi dalam pengujian viabilitas serta vigor benih. Benih yang telah dipaparkan digunakan untuk menguji viabilitas dan vigor benih serta frekuensi bunyi benih.
Pengujian Deteksi Bunyi
Pengujian deteksi frekuensi bunyi (Gambar 4) baik pada percobaan pertama dan kedua menggunakan box sterofoam tertutup yang berukuran panjang 46 cm, lebar 30 cm dan tinggi 28 cm, pipa dengan tinggi 10 cm serta menggunakan alas kaca yang berukuran 13 cm x 10 cm. Box sterofoam didesain agar kedap suara menggunakan kain sehingga dapat mengurangi bising dari luar. Cara untuk mendeteksi bunyi dilakukan dengan menaruh alas kaca yang miring dan alat deteksi bunyi Sound Sensor Pasco Scientific CI-6506B diletakkan disamping kaca.Benih dijatukan satu per satu sebanyak 25 butir per ulangan dari ketinggian 38 cm, dipindai menggunakan Science Workshop® 750 Interface lalu muncul frekuensi bunyi di perangkat lunak Data Studio.Hasil dari amplitudo tertinggi yang pertama diduga bunyi pantulan benih dan kaca.
10
Pengamatan
Pengamatan dilakukan untuk menganalisis mutu benih meliputi analisis berbagai parameter viabilitas dan vigor yang meliputi persentase kadar air, daya berkecambah, potensi tumbuh maksimum, indeks vigor, kecepatan tumbuh dan bobot kering kecambah normal. Pengamatan deteksi bunyi yaitu frekuensi bunyi. 1. Daya Berkecambah (DB)
Daya berkecambah adalah kemampuan benih untuk tumbuh menjadi kecambah normal dalam lingkungan tumbuh yang optimum.Menurut Dina et al. (2006) yang dimaksud dengan daya berkecambah dalam pengujian laboratorium adalah muncul dan berkembangnya kecambah sampai suatu tahap dimana struktur esensialnya mengindikasikan dapat tidak berkembang lebih lanjut menjadi tanaman yang memuaskan pada kondisi tanah yang sesuai.Uji daya berkecambah dilakukan dengan metode UKDdp (Uji Kertas Didirikan dalam Plastik).Daya berkecambah dihitung berdasarkan jumlah kecambah normal pada hari ke-3 dan ke-5.
DB (%) = Σ KN I + KN II × 100% Benih yang ditanam
Keterangan :
KN I : Kecambah Normal pada hitungan I KN II : Kecambah Normal pada hitungan II 2. Potensi Tumbuh Maksimum (PTM)
Potensi Tumbuh Maksimum (PTM) adalah tolak ukur viabilitas total benih yang diukur berdasarkan persentase benih yang hidup. Rumus yang digunakan adalah :
PTM = ∑ ∑
∑ x 100%
3. Kadar Air (KA)
Pengukuran kadar air dilakukan dengan metode langsung menggunakan ovensuhu rendah konstan (103±2)oC selama (17±1) jam. Jumlah benih yang digunakan untuk setiap perlakuan dan ulangan berjumlah 25 butir. Kadar air benih dihitung dengan rumus:
KA(%) =M M
M M x 100%
Keterangan :
M1 = berat cawan + tutup
M2 = berat benih + M1 sebelum dioven M3 = berat benih + M1 setelah dioven 4. Indeks Vigor (IV)
Presentase kecambah normal pada hitungan pertama pengujian daya berkecambah menunjukkan presentase benih yang cepat berkecambah dan hal ini menunjukkan indeks vigor.Rumus yang digunakan adalah:
IV(%) = ∑ KN I x 100%
∑ benih yang ditanam
Keterangan:
11 5. Kecepatan Tumbuh (KCT)
Kecepatan tumbuh diukur berdasarkan jumlah tambahan perkecambahan setiap hari atau etmal selama kurun waktu perkecambahan.Pengamatan dilakukan setiap hari setelah munculnya kecambah normal hari pertama pengamatan hingga akhir pengamatan. Kecepatan tumbuh dihitung dengan rumus:
KCT (% per etmal) = ∑
Keterangan:
t = waktu pengamatan (etmal)
N = persentase kecambah normal setiap pengamatan tn = waktu akhir pengamatan
6. Bobot Kering Kecambah Normal (BKKN)
Seluruh kecambah normal dibungkus dengan menggunakan amplop, kemudian di oven pada suhu 600C selama 3×24 jam.Selanjutnya kecambah dimasukkan ke dalam desikator ± 30 menit dan ditimbang.Pengujian ini dilakukan di akhir pengamatan ketika pengamatan daya berkecambah telah selesai.
7. Frekuensi bunyi
Frekuensi bunyi diukur berdasarkan hasil bunyi dari jatuhnya benih yang terekam oleh alat deteksi bunyi dan ditampilkan hasilnya pada layar komputer.Nilai frekuensi diukur menggunakan perangkat lunak yaitu Data Studio.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Percobaan 1. Pengaruh Ukuran dan Kadar Air Benih terhadap Frekuensi Bunyi
Tabel 2 menunjukkan bahwa terdapat interaksi yang sangat nyata antara ukuran benih dan kadar air, namunsetiap faktor tunggal tidak berpengaruh nyata terhadap tolok ukur frekuensi. Benih kedelai bersifat higroskopis, sehingga kadar air benih kedelai sangat mudah berubah dan sangat tergantung dengan kelembapan nisbi dan suhu di sekitarnya. Menurut Dina et al. (2006) benih yang berukuran lebih besar mempunyai tingkat kemunduran benih yang relatif cepat dibanding ukuran benih yang lebih kecil, karena kandungan cadangan makanan pada benih ukuran yang lebih besar terdapat protein dan lemak yang banyak sehingga jika terjadi penguapan benih akan mempengaruhi terhadap meningkatnya kadar air.
12
Berdasarkan Tabel 3, pada benih yang berukuran besar dan kecil tidak berbeda nilai frekuensinya dengan semakin meningkatnya kadar air benih, sedangkan pada benih berukuran sedang semakin tinggi kadar air maka nilai frekuensinya juga semakin tinggi. Benih berukuran sedang dengan kadar air ±20% memiliki nilai frekuensi yang lebih besar dibandingkan dengan benih berukuran besar dan kecil yang dihasilkan.
Benih berukuran sedang memiliki nilai frekuensi tertinggi terdapat pada kadar air ± 20% yaitu 518.71 Hz dan nilai terendah terdapat pada kadar air ± 8% yaitu 300.83 Hz. Hal ini diduga karena semakin tinggi kadar air maka kondisi embrio benih semakin basah tetapi kulit benih dalam kondisi kering sehingga berat benih meningkat dan gaya gravitasi benih jatuh semakin meningkat. Hal lain pun diduga karena bunyi yang dihasilkan merupakan bunyi pantulan benih dan kaca bukan dari bunyi benih saja. Bunyi dengan frekuensi rendah menghasilkan bentuk gelombang yang kurang rapat dan sebaliknya, bunyi dengan frekuensi tinggi menghasilkan bentuk gelombang yang rapat.
Tabel 3Nilai tengah pengaruh interaksi ukuran dan kadar air terhadap tolok ukur ffrekuensi Besar 389.10abcd 485.84abbb 386.10bcd 349.01cdk
Sedang 300.83dddd 422.99abcd 473.24abc 518.71ah
Kecil 414.34abcd 410.11abcd 340.84cdb 325.65da a
Nilai tengah yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda nyata pada DMRT 5%.
Tabel 4 menunjukkan hasil analisis korelasi regresi antara kadar air dengan frekuensi dari lot benih pada tiga tingkat ukuran benih. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pada benih berukuran sedang memiliki nilai korelasi yang positif antara kadar air dengan frekuensi, artinya semakin tinggi kadar air benih maka nilai frekuensi juga semakin tinggi. Benih berukuran besar dan kecil memiliki nilai korelasi yang negatif, artinya semakin tinggikadar air maka nilai frekuensinya semakin rendah. Menurut Doelle dan Leisle(1985) bunyi asli dan bunyi pantul berbaur menjadi suatu yang tidak jelas serta terganggu noise dari luar sehingga kadar air yang lebih tinggi memiliki frekuensi yang tinggi.
Nilai korelasi (r) dari analisis regresi kadar air dengan frekuensi (Tabel 4) menunjukkan bahwa ukuran benih sedang memiliki nilai yang mendekati 1 (≈1). Hal ini menunjukkan bahwa benih berukuran sedang lebih memiliki keeratan hubungan antara kadar air dengan frekuensi daripada benih berukuran besar dan kecil.
13 akustik yang dihasilkan oleh benturan dinamis benih, telah digunakan untuk menentukan kadar air benih.
Tabel 4Hubungan antara ukuran benih dan kadar air terhadap frekuensi
Ukuran Benih Persamaan Regresi R2 r Besar -6.081x + 505.7 0.2nn 0.44tn Sedang 17.59x + 182.5 0.935 0.96* Kecil -8.383x + 490.1 0.883 0.93tn Rata-rata -11.79x + 502.1 0.911 0.95*
a
* berpengaruh nyata pada α = 5%, tn : tidak nyata
Nilai korelasi rata-rata (r) dari analisis regresi kadar air dengan frekuensi menunjukkan bahwa lot benih memiliki nilai yang mendekati 1 (≈1). Hal ini menunjukkan bahwa memiliki keeratan hubungan antara kadar air dengan frekuensi.
Percobaan 2.Pengaruh Ukuran dan Viabilitas Benih terhadap Frekuensi Bunyi
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh perbedaan ukuran benih dan viabilitas terhadap frekuensi bunyi. Pembuatan tingkat viabilitas dilakukan dengan cara penyimpanan dalam ruang ber-AC dengan suhu 20oC (V1), pengusangan fisik dengan oven suhu 400C selama 52 jam (V2) dan pengusangan fisik dengan oven suhu 40oC selama 72 jam (V3). Selama pengujian pengusangan fisik benih menyerap uap air dari lingkungan yang lembab sehingga kadar air meningkat bersamaan dengan meningkatnya suhu yang menyebabkan penambahan berat benih yang lebih cepat.
Benih yang telah diberi perlakuan dipaparkan selama 4 hari di ruang suhu kamar dengan tujuan kadar air benih mencapai kesetimbangan sebesar ± 12%, sehingga kadar air pada semua perlakuan penderaan dapat seragam dan tidak menjadi faktor yang mempengaruhi dalam pengujian viabilitas.
Hasil rekapitulasi sidik ragam pada Tabel 5 menunjukkan bahwa tidak ada interaksi antara kedua faktor terhadap semua tolok ukur pengamatan.Pengaruh faktor tunggal ukuran benih berpengaruh nyata terhadap tolok ukur frekuensi tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap DB, IV, KcT, PTM dan BKKN.Pengaruh faktor tunggal tingkat viabilitas berpengaruh nyata terhadap tolok ukur DB, IV, KcT, PTM dan BKKN, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap tolok ukur frekuensi.
14
Tabel 5Rekapitulasi sidik ragam faktor ukuran dan viabilitas serta interaksinya terhadap tolok ukur pengamatan
Sumber
Frek : Frekuensi; DB : Daya Berkecambah; IV : Indeks Vigor; KCT : Kecepatan Tumbuh; PTM :Potensi Tumbuh Maksimum; BKKN: Berat Kering Kecambah Normal. * : berpengaruh nyata pada α = 5%, tn : tidak nyata.
Hasil Tabel 6 menunjukkan bahwa nilai frekuensi tertinggi diperoleh pada benih berukuran sedang yaitu 482.36 Hz. Menurut Gabriel (2001) benda yang bergetar dengan frekuensi tinggi menandakan bahwa dalam suatu waktu tertentu benda itu melakukan banyak getaran lengkap sedangkan benda yang bergetar dengan frekuensi rendah menandakan bahwa dalam suatu waktu tertentu benda itu melakukan getaran tidak lengkap.
Tabel 6 Pengaruh ukuran benih terhadap tolok ukur frekuensi
Ukuran Benih Tolok ukur
Frek : Frekuensi. Nilai tengah yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda nyatapada gDMRT 5%.
Tabel 7 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan viabilitas dan vigor benih yang nyata yaitu V1 > V2 > V3.Namun perbedaan viabilitas dan vigor tersebut tidak diikuti oleh perbedaan frekuensi pada semua lot benih baik benih yang berukuran besar, sedang maupun kecil.
15 Tabel 7 Pengaruh ukuran benih dan tingkat viabilitas terhadap tolok ukur
pengamatan
V1 429.57 86.00a 42.00a 98.00a 46.11a 0.95am
V2 412.72 70.00b 20.00b 90.00a 37.98b 0.70abn
V3 375.58 36.67c 8.00bb 71.33b 28.09c 0.53bm
Sedang
V1 515.35 85.33a 44.00a 96.67a 47.06a 0.93a V2 510.31 65.33b 16.00b 90.67a 34.40b 0.75b V3 421.42 28.00c 8.00bn 67.33b 32.20b 0.29c
Kecil
V1 398.15 84.00a 46.67a 94.00a 46.48a 0.74a V2 371.96 65.33b 18.67b 87.33a 35.84b 0.65a V3 366.83 40.67c 8.00cb 70.67b 31.53b 0.42b
a
V1 : penyimpanan dalam suhu ruang ber-AC; V2 : pengusangan fisik selama 52 jam; V3 : pengusangan fisik 72 jam. Frek : Frekuensi; DB : Daya Berkecambah; IV : Indeks Vigor; KCT : Kecepatan Tumbuh; PTM : Potensi Tumbuh Maksimum; BKKN : Berat Kering Kecambah Normal. Nilai tengah yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda nyata pada DMRT 5%.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Alat Sound Sensor Pasco Scientific CI-6506Bpada percobaan pertamadapat digunakan untuk menduga kadar air tanpa melihat ukuran benih. Lot benih memiliki nilai korelasi yang negatif dengan frekuensi, artinya semakin tinggi kadar air maka frekuensi bunyinya semakin rendah.Percobaan kedua alat Sound Sensor Pasco Scientific CI-6506B tidak dapat mendeteksi perbedaan tingkat viabilitas benih.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mencari efisiensi penggunaan Sound Sensor Pasco Scientific CI-6506B, perlu dilakukan pemanfaatan sifat absorbs bunyi pada benih melalui metode transmisi akustik serta perlu dilakukan pengujian biokimiawi.
DAFTAR PUSTAKA
Amoodeh MT, Khoshtaghaza MH dan Minaei S. 2006. Acoustic on-line grain moisture meter. Comput.Electron. Agric. 52, 71-78.
16
Barlian J. 1991. Pengadaan benih kedelai dalam rangka pengembangan agro industri di Indonesia.Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih.Institut Pertanian Bogor.
Copeland LO dan McDonald. 1985. Principles of Seed Science and Technology. New York (US): Burgess Publishing Company.
Copeland LO dan McDonald. 1994. Principles of Seed Science and Technology. 2nd ed. New York (US): Chapman & Hall.
Copeland LO dan McDonald.1995.Principles of Seed Science and Technology.New York (US): Chapman and Hill.
Dina, ME Hartati, Ismiatun, Ismanto. 2006. Pengujian vigor. Jurnal Informasi Pengembangan Mutu Benih. 4( 4):14.
Doelle dan L Leslie. 1985. Akustik Lingkungan. Lea Prasetia, penerjemah. Surabaya (ID): Erlangga.
Firdaus J. 2013. Aplikasi Teknologi Near Infrared untuk Pendugaan Viabilitas Benih Padi (Oryza sativa) Varietas Ciherang [disertasi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Gabriel JF. 2001. Fisika Lingkungan. Jakarta (ID): Hipokertas.Terjemahan dari: Environment Acoustic.
Guo M, Shang Z dan Shi H. 2005. Sound absorption measurements of various types of grain. Acta Acust. United Ac. 91. 915-919.
Hickling R dan Wei W. 1995. Sound transmission in stored grain. Appl. Acoust. 45:1-8.
Indartono. 2011. Pengkajian suhu ruang penyimpanan dan teknik pengemasan terhadap kualitas benih kedelai. Gema Teknologi. 16 (3): 1-6.
Justice OL dan Bass LN. 2002. Prinsip dan Praktek Penyimpanan Benih. Roesli R, penerjemah. Jakarta (ID): PT Raja Grafindo Persada. Terjemahan dari :ThePrinciples and Practises of Seed Storage.
Kapoor N, Arvind A, Asif M, Hirdesh K dan Asad A. 2011. Physiological and biochemical changes during seed deterioration in aged seed of rice (Oryza sativa). American Journal of Plant Physiologi. 6(1): 28-35.
Matnuh. 2011. Pengertian gelombang bunyi. [terhubung berkala] www.gelombangelektronikadasar.htm [2013 Januari 8]
Sadjad S. 1993. Dari Benih kepada benih.Jakarta (ID): PT.Gramedia Widiasarana Indonesia..
Sadjad S. 1994. Kuantifikasi Metabolisme Benih. Jakarta (ID): PT Gramedia Widiasarana Indonesia.
Saenong S. 1989. Kontribusi vigor awal terhadap daya simpan benih jagung (Zea mays L.) dan kedelai (Glycine max L. Merr) [disertasi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Suwardi. 2010. Kajian pengaruh penggunaan frekuensi gelombang bunyi terhadap pertumbuhan benih kedelai. Jurnal Fisika. 7 (2): 1-7.
Tatipati A. 2008. Pengaruh kadar air awal, kemasan dan lama simpan terhadap protein membran dalam mitokondria benih kedelai. Buletin Agronomi. 36 (1): 8-16.
17
Mendeteksi Bunyi Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Pembuatan tiga ukuran benih:
1. Ukuran benih besar dengan diameter lubang ayakan 0,64 cm 2. Ukuran benih sedang dengan diameter lubang ayakan 0,60 cm 3. Ukuran benih kecil dengan diameter lubang ayakan 0,58 cm
Pembuatan kadar air:
1. ± 8% (K0) dilembabkan didalam toples 2. ± 12% (K1) dilembabkan didalam toples
3. ± 16% (K2) dilembabkan didalam toples
4. ± 20% (K3) dilembabkan didalam toples
Pembuatan vigor benih: 1. ≥ 80% (V1) didalam ruang ber-AC
2. 60-79% (V2) didalam oven suhu 400C selama 52 jam
3. ≤ 59% (V3) didalam oven suhu 400C selama 72 jam
Penyamaan kadar air tiap vigor benih selama 4 hari di suhu kamar hingga mencapai kadar air ± 12%
Pengamatan frekuensi bunyi
Analisis viabilitas dan vigor benih: 1. Daya Berkecambah
2. Potensi Tumbuh Maksimum 3. Indeks Vigor
4. Kecepatan Tumbuh
5. Berat Kering Kecambah Normal 6. Kadar Air
18
Lampiran 2 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada ukuran benih
aaaaaaaaaaabesar
Lampiran 3 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada ukuran benih
aaaaaaaaaa sedang
y = ‐6.081x + 505.7
R² = 0.200
0 100 200 300 400 500 600
8 12 16 20
Frekuensi
(Hz)
Kadar Air (%)
Benih
Besar
y = 17.59x + 182.5
R² = 0.935
0 100 200 300 400 500 600
8 12 16 20
Frekuensi
(Hz)
Kadar Air (%)
19 Lampiran 4 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada ukuran benih
kecil
Lampiran 5 Garis regresi antara laju kadar air dengan frekuensi pada rata-rata ukuran benih
y = ‐8.383x + 490.1
R² = 0.883
0 100 200 300 400 500
8 12 16 20
Frekuensi
(Hz)
Kadar Air (%)
Benih
Kecil
y = ‐11.79x + 502.1
R² = 0.911
r = 0.95*
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
8 12 16 20
Frekuensi
(Hz)
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 02 April 1991 di Sukabumi, Provinsi Jawa Barat.Penulis merupakan anak pertama dari pasangan Bapak TomTom Rustaman dan Ibu Koryati. Tahun 2003 penulis lulus dari SD Negeri Semplak 2 Bogor. Selanjutnya penulis menyelesaikan studi di SMP Negeri 6 Bogor pada tahun 2006 dan di SMA Negeri 10 Bogor pada tahun 2009.
