PROPOSAL PENELITIAN JUDUL PROGRAM
PENGARUH INTENSITAS CAHAYA DAN LAMA PENYINARAN TERHADAP D.O. (DISOLVE OXYGEN) DARI OKSIGEN HASIL FOTOSINTESIS Ceratophyllum demersum
Disusun oleh:
Briliana Suryani K (13308141056) Nur Khotimah (13308141060) Wulan Novitasari (13308141062) Hana Widiyanti (13308144006) Afrizal Haris (13308144014)
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA YOGYAKARTA
BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Cahaya matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan, tanpa adanya cahaya matahari kehidupan tidak akan ada. Bagi pertumbuhan tanaman ternyata pengaruh cahaya selain ditentukan oleh kualitasnya ternyata ditentukan intensitasnya. Intensitas cahaya adalah banyaknya energi yang diterima oleh suatu tanaman per satuan luas dan per satuan waktu (kal/cm2/hari). Dengan demikian pengertian intensitas yang dimaksud sudah termasuk lama penyinaran, yaitu lama matahari bersinar dalam satu hari. Pada dasarnya intensitas cahaya matahari akan berpengaruh nyata terhadap sifat morfologi tanaman. Hal ini dikarenakan intensitas cahaya matahari dibutuhkan untuk berlangsungnya penyatuan CO2 dan air untuk membentuk karbohidrat (ikippgrimadiun.ac.id).
Konsumsi oksigen dalam ekosistem perairan merupakan problem disebabkan karena respirasi oleh tanaman, hewan, bakteri dan organisme lain. Tumbuhan air efektif meningkatkan kadar oksigen dalam air melalui proses fotosintesis. Akan tetapi, tumbuhan air berperan sebagai pengguna oksigen terbesar melalui respirasi (puspitaningrum:2012).
Hasil penelitian puspitaningrum (2012) menunjukkan bahwa tumbuhan air yang paling banyak mensuplai oksigen adalah C. demersum berturut-turut diikuti oleh H. verticillata, L. minor, E. crassipes, dan S. molesta..
Berdasarkan hal diatas tumbuhan C. demersum menempati urutan pertama tumbuhan air yang mensuplai oksigen tertinggi maka pada percobaan ini digunakan C. demersum sebagai subjek yang diberi perlakuan, dan menggunakan cahaya karena dengan adanya cahaya maka tumbuhan dapat berfotosintesis dan menghasilkan oksigen sehingga nantinya oksigen terlarut tersebut dapat diukur kadarnya
Hasil penelitian ini diharapkan bias menjadi dasar untuk meningkatkan DO di suatu perairan dengan memperhatikan keadaan lingkungan lama penyinaran dan intensitas cahaya yang berbeda dan perbedaan musim yang mempengaruh perbedaan lama penyinaran sinar matahari.
1. Apakah intensitas cahaya berpengaruh terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum?
2. Apakah lama pencahayaan berpengaruh terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum?
3. Apakah kombinasi antara kedua faktor berpengaruh terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum?
4. Apa hasil kombinasi antara interaksi intensitas cahaya dan lama pencahayaan yang memberikan hasil terbaik terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum? C. TUJUAN
1. Mengethaui pengaruh intensitas cahaya terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
2. Mengetahui pengaruh lama pencahyaan terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
3. Mengetahui pengaruh kombinasi antara interaksi intensitas cahaya dan lama pencahayaan terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
4. Mengetahui hasil kombinasi antara interaksi intensitas cahaya dan lama pencahayaan yang memberikan hasil terbaik terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
D. MANFAAT
1. Memanfaatkan tanaman Ceratophyllum demersum sebagai tanaman yang dapat meningkatkan DO perairan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Izzati (2008) dalam Hidayat, dkk menyatakan bahwa tumbuhan air Ceratophyllum demersum memiliki kemampuan mensuplai oksigen yang tinggi. Menurut Curtis dan Clark (1950) dalam Yasin, dkk (2011) bahwa tumbuhan air melepaskan oksigen ke dalam air. Oksigen yang dilepaskan tersebut akan larut dalam air dan membentuk oksigen terlarut (dissolved oxygen). Air memiliki kapasitas terbatas dalam mengikat oksigen, ketika konsentrasi oksigen terlarut telah mencapai kapasitas maksimum air (konsentrasi saturasi), oksigen yang berlebih akan berdifusi ke udara.
Menurut Hidayat, dkk, menyatakan bahwa banyaknya oksigen yang dihasilkan dari fotosintesis juga dipengaruhi oleh morfologi tumbuhan. Ceratophyllum demersum memiliki bentuk daun yang kecil sehingga total luas permukaan daunlebih besar. Hal ini menyebabkan tingginya laju fotosintesis sehingga menghasilkan oksigen yang tinggi. Morfologi yang kecil juga menjadikan setiap bagian dari rumput laut dapat terkena sinar matahari sehingga hampirseluruh bagian tanaman mampumelakukan fotosintesis.
Produksi oksigen memiliki laju yang lebih tinggi dibandingkan konsumsi oksigen (Kremer, 1981 dalam Izzati, 2004) dalam Hidayat, dkk menyatakan bahwa dimungkinkan adanya surplus produksi oksigen yang akan dilepaskan ke dalam perairan.
Menurut Nybakken (1992) nilai produksi oksigen diperoleh dari pengurangan kadar oksigen akhir dengan kadar oksigen awal. Rumus perhitungan produksi dan konsumsi oksigen oleh Ceratophyllum demersum menurut Wetzel dan Likens (1991) dalam Hidayat, dkk adalah sebagai berikut:
Produksi oksigen bersih = DO sesudah penambahan C. demersum – DO awal Konsumsi oksigen = DO awal – DO sesudah penambahan C. demersum
Pada kondisi ternaungi, cahaya yang dapat dimanfaatkan untuk proses fotosintesis sangat sedikit. Cruz, (1997) dalam Djukri dan Purwoko, 2003 menyatakan naungan dapat mengurangi enzim fotosintetik yang berfungsi sebagai katalisator dalam fiksasi CO2 dan menurunkan titik kompensasi cahaya.
Nybakken (1992), Intensitas cahaya ini akan mengalami penurunan setelah masuk ke dalam air dikarenakan air akan memantulkan dan menyerap sebagian cahaya yang masuk. Menurut Effendi (2003) sumber oksigen terlarut dapat berasal dari difusi oksigen yang terdapat di atmosfer dan aktivitas fotosintesis oleh tumbuhan air. Proses respirasi tumbuhan air dan hewan serta proses dekomposisi bahan organik dapat menyebabkan hilangnya oksigen dalam suatu perairan. Selain itu, peningkatan suhu akibat semakin meningkatnya intensitas cahaya juga mengakibatkan berkurangnya oksigen. Meningkatnya suhu air akan menurunkan kemampuan air untuk mengikat oksigen, sehingga tingkat kejenuhan oksigen di dalam air juga akan menurun. Peningkatan suhu juga akan mempercepat laju respirasi dan dengan demikian laju pengunaan oksigen juga meningkat (Afrianto dan Liviawati, 1992).
BAB III
METODE PENELITIAN A. LOKASI DAN WAKTU
Penelitian ini dilaksanakan di Green house kebun biologi Jurusan Pendidikan Biologi FMIPA UNY yang akan dilakukan pada hari jumat, 17 April 2015.
B. JENIS PENELITIAN
Jenis penelitian ini adalah penelitian eksperimen dua faktor. C. VARIABEL
Variabel yang terdapat dalam penelitian ini adalah sebagai berikut 1. Variabel bebas
Variable bebas pada penelitian ini adalah pemberian variasi intensitas cahaya (15.000 lux, 20.000 lux, 25.000 lux) dan lama pencahayaan yaitu 8 jam dan 5 jam. 2. Variabel kontrol
Variabel kontrol pada penelitian ini adalah berat dan habitat Ceratophyllum Demersum, jenis cahaya dan volume air dan NaHCO3.
3. Variabel terikat
Kadar oksigen terlarut (D.O.) dari oksigen hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
D. HIPOTESIS
Ada pengaruh kombinasi faktor intensitas cahaya dan lama waktu penyinaran DO tinggi apabila diberi perlakuan intensitas cahaya 25.000 lux (satu sungkup)
dengan waktu penyinaran selama 8 jam
DO rendah apabila diberi perlakuan intensitas cahaya 15.000 lux (tiga sungkup) dengan waktu penyinaran selama 5 jam
F. RANCANGAN
a. Penyortiran Ceratophyllum demersum
Penyortiran Ceratophyllum demersum dilakukan dengan menyamakan berat dan tanaman Ceratophyllum Demersum.
b. Penyiapan media tanam
Memasukkan aquadest sebanyak 300 ml dan NaHCO3 0,1 M sebanyak 200 ml ke
dalam setiap gelas beker, kemudian mengukur kadar DO awal. c. Peletakan Ceratophyllum demersum
Memasukkan Ceratophyllum demersum dengan jumlah daun yang sama ke dalam media dengan diberi pemberat agar semua permukaan daun Ceratophyllum demersum berada dalam air.
d. Pengaturan intensitas cahaya dan sumber cahaya
Mengatur variasi intensitas cahaya sebagai variabel bebas dengan menggunakan kertas minyak berwarna putih yang berbeda ketebalannya (1 lembar, 2 lembar dan 3 lembar kertas minyak).
e. Pemberian perlakuan
Tanaman Ceratophyllum demersum yang telah diletakan pada media tanam diberi perlakuan variabel bebas dengan intensitas cahaya (15.000 lux, 20.000 lux dan dan 25.000 lux) untuk masing-masing lama waktu penyinaran yaitu 5 jam dan 8 jam.
f. Peletakan perlakuan
Meletakkan masing-masing beker gelas secara random. g. Pengukuran DO akhir
Melakukan pengukuran DO akhir pada beker gelas menggunakan DO meter. h. Analisis Data
Menganalisis data hasil pengukuran DO dengan menggunakan Uji Univariate pada aplikasi SPSS.
i. Teknik Analisis Data
BAB 1V
HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL
Data Hasil Percobaan dan Analisis Statistika
1. Data Mentah Kadar DO (ppm) Sebelum dan Sesudah Perlakuan Sebelum Perlakuan
15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux
5 jam
15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux
5 jam
Lama penyinaran
Taraf lama
penyinaran Ulangan
Intensitas cahaya
15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux
5 jam
1 2,74 4,22 2,65
2 1,5 1,44 3,5
3 1,34 2,61 5,68
8 jam
1 1,37 2,41 2,6
2 1,86 3,06 2,83
3 0,1 2,12 5,62
B. PEMABAHASAN
Rancangan penelitian yang kami gunakan pada penilitian faktor lama pencahayaan, intesitas dan interaksinya terhadap DO (disolve oxygen) adalah rancangan faktorial acak lengkap. Hal ini dimaksudkan agar selain mengetahui efek setiap faktor dari penelitian juga mengetahui interaksi antar faktor terhdap produksi DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum. Untuk mengurangi tingkat kesalahan setiap percobaan kami mengadakan tiga kali pengulangan.
Percobaan yang menggunakan rancangan faktorial acak lengkap untuk menguji statistika data hasil penelitian, menggunakan menu Univariate pada program SPSS. Sebelum memulai menganalisis, berikut hipotesis statistika yang akan diuji;
Hipotesis yang akan dibuktikan:
1. Pengaruh utama faktor intensitas cahaya
Ho : Fakor intensitas cahaya tidak berpengaruh
H1 : Faktor intensitas cahaya berpengaruh
2. Pengaruh utama faktor lama penyinaran Ho : Fakor lama penyinaran tidak berpengaruh
H1 : Faktor lama penyinaran berpengaruh
3. Pengaruh sederhana (interaksi) intensitas cahaya dengan lama penyinaran Ho : Tidak ada interaksi antara intensitas cahaya dengan lama penyinaran
H1 : Ada interaksi antara intensitas cahaya dengan lama penyinaran
F tabel faktor intensitas cahaya = F0,05, 2, 12 = 3,89
F tabel faktor lama penyinaran = F0,05, 2, 12 = 4,75
F tabel factor intensitas cahaya dan lama penyinaran = F0,05, 2, 12 = 3,89
Berdasarkan tabel anava hasil pengujian di atas, menunjukkan bahwa hasil analisis univariate diperoleh Fo intensitas cahaya yaitu 5,506. Jika dibandingkan dengan
F0,05, 2, 12 maka Fo > F0,05, 2, 12 sedangkan pada output diperoleh p value 0,002 < α maka Ho
ditolak.
Hasil analisis univariate diperoleh Fo lama penyinaran yaitu 0,518. Jika
dibandingkan dengan F0,05, 2, 12 maka Fo < F0,05, 2, 12 sedangkan pada output diperoleh p value
0,486 > α maka Ho diterima.
Hari hasil analisis univariate diperoleh Fo lama penyinaran dengan intensitas
cahaya yaitu 0,087. Jika dibandingkan dengan F0,05, 2, 12 maka Fo < F0,05, 2, 12 sedangkan pada
output diperoleh p value 0,917 > α maka Ho ditolak.
Sehingga berdasarkan hasil uji statistika dan pengujian hasil tersebut terhadap hipotesis statistika dapat disimpulkan bahwa intensitas cahaya berpengaruh terhadap kadar DO. Sedangkan, lama penyinaran tidak terpengaruh terhadap kadar DO dan interaksi antara intensitas cahaya dengan lama penyinaran tidak berpengaruh terhadap kadar DO.
Uji Post Hoc
Data yang kami dapatkan walaupun sudah memperlihatkan adanya perbedaan namun masih kurang valid karena beberapa kendala yang dihadapi oleh praktikan yaitu ; tidak adanya lampu khusus sehingga praktikan menggunakan penyinaran sinar matahari akhibatnya sinar yang diterima pun fluktuatif/tidak stabil. Selain itu dalam pengukuran DO menggunakan DO meter beberapa data diambil tanpa standar operasional yang benar sehingga hal tersebut juga memengaruhi kekurangvalidan data.
15.000 lux0 20.000 lux 25.000 lux
0.51
Rata-Rata Pengaruh Kombinasi Intensitas Cahaya dengan Lama Waktu Penyinaran
5 jam Linear (5 jam) Linear (5 jam)
8 jam Linear (8 jam)
analisis SPSS diperoleh kesimpulan bahwa taraf faktor intensitas cahaya memberikan pengaruh yang signifikan terhadap oksigen terlarut hasil fotosintesis C. demersum. Hal tersebut juga ditunjukkan pada grafik di atas, dimana pengaruh kombinasi variasi intensitas cahaya dengan kombinasi lama penyinaran selama 5 jam memberikan grafik yang linier dengan nilai R2 = 0,9936, dan kombinasi dengan lama penyinaran selama 8
jam memberikan grafik yang linier dengan nilai R2 = 0,9964. Hasil kuadrat linier
menunjukkan bahwa pertambahan jumlah oksigen terlarut berbanding lurus dengan pertambahan intensitas cahaya, demikian juga sebaliknya.
BAB V PENUTUPAN
A. KESIMPULAN
1. Intensitas cahaya berpengaruh terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
2. Lama waktu penyinaran tidak berpengaruh terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
3. Interaksi antara intensitas cahaya dan lama penyinaran tidak berpengaruh terhadap DO hasil fotosintesis Ceratophyllum demersum
4. Berdasarkan hasil penelitian hasil interaksi kombinasi faktor intensitas cahaya dan lama penyinaran pada pemberian perlakuan intensitas cahaya 25.000 lux selama 5 jam menghasilkan oksigen terlarut paling banyak.
B. SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Afrianto, F dan Liviawati, F. 1992. Pengendalian Hama dan Penyakit Ikan. Kanisius. Yogjakarta.
Djukri dan B. P. Purwoko. 2003. dalam“Pengaruh Naungan Paranet Terhadap Sifat Toleransi Tanaman Talas (Colocasiaesculenta (L.) Schott”. Ilmu Pertanian.10 (2): 17-25.
Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Kanisius. Yogyakarta.
Hidayat, Khusni, dkk. __. dalam “Produksi dan Konsumsi Oksigen serta Pertumbuhan Ceratophyllum demersum L. pada Kerapatan yang Berbeda dalam Mendukung Potensinya sebagai Bioaerator.” Semarang: Jurusan Biologi, FMIPA UNDIP.
Nybakken, J. W. 1992. Biologi Laut, Suatu Pendekatan Ekologis. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
LAMPIRAN
C. Data Hasil Percobaan dan Analisis Statistika
4. Data Mentah Kadar DO (ppm) Sebelum dan Sesudah Perlakuan Sebelum Perlakuan
15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux
5 jam
15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux
5 jam
5. Data Hasil Selisih Kadar DO (ppm) Sesudah dan Sebelum Perlakuan
Lama penyinaran
Taraf lama
penyinaran Ulangan
Intensitas cahaya
15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux
D. Dokumentasi Alat dan Bahan
DO Meter Luxmeter Neraca Analitik
Aquades NaHCO3 Gelas Beker 500 ml
Proses penyungkupan Peletakan C. demersum pada media tanam
Pemberian perlakuan Gelembung O2 hasil fotosintesis
