METODOLOGI
Tempat dan Waktu
Penelitian dilakukan dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah pengadaan bahan tanaman yang dilakukan di Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Pertanian Cianjur. Tahap kedua adalah perlakuan percobaan pemaparan (exposure) 15N, yang dilakukan di Pusat Antar Universitas Hayati (PAU Hayati), IPB. Tahap ketiga analisis jumlah 15N yang diserap oleh tanaman yang dilakukan di Kantor Nuklear Malaysia dan analisis faktor tanaman (pengukuran luas stomata dan pengukuran laju respirasi) dilakukan di Laboratorium Bioteknologi P4TK Pertanian Cianjur dan di Balai Tanaman Obat dan Aromatik (BALITRO) Bogor. Penelitian dilaksanakan ± selama 6 bulan.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa bahan tanaman jenis leguminosae/fabaceae sebanyak 8 jenis tanaman, gas 15NO2 (99% atom 15N).
Alat untuk analisis ukuran stomata dan laju respirasi adalah, mikroskop digital, gunting, kutek bening, isolatif bening, kaca obyek, Portable Photosyntesis System type LI-6400 dan Cup leaf chamber.
Alat yang digunakan untuk mengetahui serapan polutan 15NO2 oleh
tanaman adalah environmental testing chamber (Ogawa Seiki 6328), gas chamber (bilik gas), lampu pijar, kompor listrik untuk pemanas, thermometer, higrometer, lux meter, pompa vakum, tabung gas 15NO2, sampling line, timbangan digital,
small cup, oven, peralatan analisis N total, leaf area meter dan spektrometer emisi (NOI-6PC Analyzer).
Batasan Penelitian
Penelitian dibatasi dengan studi terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan gas NO2 oleh daun pada tanaman jenis leguminosae
yang meliputi faktor tanaman (ukuran stomata dan laju respirasi) dan faktor lingkungan yang meliputi, suhu udara.
Tahapan Penelitian
Penelitian dimulai dengan pangadaan bahan tanam melalui stek atau biji, sampai tanaman mencapai tinggi 70-80 cm. Setelah tanaman mencapai ketinggian yang sudah ditentukan, kemudian dilakukan perlakuan percobaan terhadap tanaman dalam bilik gas yang meliputi perlakuan pemaparan gas NO2 bertanda 15
N dan analisa kandungan 15N dalam jaringan.
Metode pemaparan digunakan untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan gas 15N oleh tanaman. Metode pemaparan gas 15N dilakukan dalam bilik gas kedap udara dengan menggunakan gas NO2 berlabel 15
N (99% atom 15N). Pengaturan suhu dan kelembaban dalam bilik gas dilakukan secara manual, sehingga dapat dicapai kondisi lingkungan yang diinginkan.
Pemilihan dan Pemeliharaan Tanaman
Pemilihan bahan tanam untuk mencari tanaman yang berpotensi pada jalur hijau jalan didasarkan pada jenis tanaman atau pohon yang mempunyai kemampuan tinggi dalam mengikat nitrogen dari udara bebas (family leguminoceae/fabaceae) dan mempunyai tingkat pertumbuhan yang cepat. Dari hasil pemilihan ini diperoleh 8 spesies tanaman yang akan dikelompokkan berdasarkan klasifikasi ukuran stomata dan laju respirasi, dari ke 8 tanaman tadi diambil 4 tanaman yang mewakili masing-masing klasifikasi tersebut, kemudian diperlakukan dengan gas 15N (Tabel 2). Persiapan bahan tanam sampai pemeliharaan tanaman dilakukan di Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Pertanian (VEDCA) Cianjur.
Gambar 1. Alur Pikir Penelitian Pengadaan bahan tanaman sampai tanaman mencapai tinggi
75-85 cm
Perlakuan pemaparan gas
15
NO2 dalam bilik gas
pada kondisi suhu yang sudah ditentukan (30°C dan 20°C)
Penyiapan sampel untuk analisis N total
Faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan
Gas NO2
Analisis jumlah 15N yang diserap oleh tanaman
(metode Kjeldahl)
Penyiapan sampel untuk analisis 15N
Analisis kandungan 15N (spektrometer emisi)
Perhitungan jumlah serapan
15
N per bobot daun µg/g Pengelompokan tanaman menurut klasifikasi ukuran
stomata dan laju respirasi
Analisis faktor tanaman (ukuran stomata)
Penyiapan sampel
Analisis faktor tanaman (laju respirasi) dengan portable photosyntesis system type LI-6400
Mengukur luas stomata di bawah mikroskop digital
Tanaman yang digunakan diperbanyak dengan cara stek batang atau biji. Tanaman di tanam di dalam pot yang diisi dengan media tanam yang terdiri dari campuran tanah dan pupuk kandang dengan perbandingan (v/v) = 4 : 1. Tanaman dipelihara dengan kondisi lingkungan yang seragam di dalam tempat pesemaian sampai umur 3-4 bulan dengan ketinggian tanaman mencapai ± 75-85 cm. Setelah tanaman mencapai ketinggian yang diinginkan, maka dilakukan pemaparan gas
15
N dalam bilik gas sesuai dengan tahapan pemaparan gas 15N.
Tabel 2. Jenis tanaman yang dianalisis
No Nama Lokal Nama Latin Family
1. Flamboyan Delonix regia (Bojer ex Hook) Rafin Leguminosae
2. Gamal Gliricidia sepium (Jacq.) Kunth ex Walp Leguminosae
3. Asam Jawa Tamarindus indica L Leguminosae
4. Saga pohon Adenantera povonina L Leguminosae
5. Lamtoro Leucaena leucephala (Lamk.) de Wit Leguminosae
6. Petai Parkia speciosa Hassk Leguminosae
7. Sengon Paraseriathes falcataria L Leguminosae
8. Kaliandra Calliandra surinamensis Leguminosae
Gambar 2. Jenis Tanaman yang Dianalisis
Analisis Faktor Tanaman
Faktor tanaman yang dianalisis meliputi ukuran stomata dan laju respirasi. Sampel daun yang akan dianalisa stomatanya diolesi dengan kuteks bening di
bagian permukaan bawah daun hingga benar-benar kering, setelah kering tutup dengan isolatip bening, kemudian tarik isolatip tersebut secara hati-hati sampai kuteks yang menempel pada permukaan daun terbawa/terangkat menempel pada isolatip. Hasil olesan kuteks yang menempel pada isolatip diletakkan pada kaca obyek sebagai preparat. Kemudian preparat diamati di bawah mikroskop digital dengan pembesaran 400 kali. Pengamatan stomata pada setiap jenis tanaman dilakukan sebanyak 3 kali pada bidang pandang yang berbeda (3 ulangan), dengan tujuan untuk mendapatkan nilai rata-rata luas stomata.
Pengukuran laju respirasi tanaman diukur dengan menggunakan Portable Photosyntesis System type LI-6400. Daun tanaman yang akan dianalisis dimasukkan ke dalam cup (leaf chamber) atau dijepit sebagian daunnya yang dihubungkan dengan monitor recording data untuk membaca nilai pengukuran. Parameter yang akan diukur diatur melalui keypad LI-6400, sedangkan suhu udara dan suhu daun dapat diukur dan dapat dilihat secara langsung pada monitor recording data. (Gambar 3)
Gambar 3. Cup/ leaf chamber (kiri), dan monitor Recording data (kanan)
Perlakuan Gas 15N dalam Bilik Gas
Perlakuan gas 15NO2 dilakukan dengan pemaparan gas 15NO2 pada tanaman
dalam bilik gas untuk meneliti pengaruh tanaman, yaitu ukuran stomata, laju respirasi dan pengaruh lingkungan, yaitu suhu terhadap serapan gas 15NO2.
Lingkungan Dalam Bilik Gas
Untuk mengetahui pengaruh serapan gas 15N oleh tanaman, perlakuan percobaan dilakukan dalam 2 Gas Chamber (bilik gas) yang ditempatkan dalam Environmental Testing Chamber (Ogawa Seiki 6328). Bilik gas 1 sebagai ulangan 1 dan bilik gas 2 sebagai ulangan 2. Bilik gas yang digunakan dalam penelitian ini terbuat dari flexy glass dengan ketebalan 4 mm dan volume 1000 liter, dengan ukuran lebar 0,6 m, panjang 1,30 m dan tinggi 1,30 m. Pada setiap bilik gas ditempatkan 4 kipas angin kecil (diameter 8 cm) dan satu kipas angin besar (diameter 20 cm). Kipas angin besar dijalankan selama 5 (lima) menit pertama untuk mengaduk dan meratakan penyebaran gas 15N, sedangkan kipas angin kecil dijalankan selama masa percobaan.
Selama percobaan, intensitas cahaya yang digunakan adalah 1000 lux (kondisi terang) yang dapat diatur secara manual melalui pengurangan dan penambahan lampu pijar yang digunakan dan diukur pada ketinggian 100 cm di atas lantai ruang bilik gas. Suhu diatur dan disesuaikan dengan tingkat perlakuan suhu yang akan dilakukan, yaitu 30°C dan 20°C, dan kelembaban relatif udara pada awal perlakuan 60% yang diatur secara manual. Environmental Testing Chamber digunakan untuk mengontrol suhu dan kelembaban awal dalam bilik gas. Sedangkan untuk mengatur suhu digunakan kompor listrik dan lampu pijar. Konsentrasi gas 15N sebesar 3 ppm (v/v). Gas Chamber (bilik gas) ditunjukkan pada gambar 4.
Perlakuan Percobaan
Perlakuan percobaan meliputi faktor tanaman dan faktor lingkungan yang diukur pada semua tanaman jenis leguminosae/fabaceae, yaitu :
1. Faktor Tanaman, meliputi : • Ukuran stomata
• Laju respirasi
2. Faktor Lingkungan (suhu)
Kondisi suhu tinggi (30°C) dan suhu rendah (20°C)
Pada setiap perlakuan pemaparan, 4 macam tanaman yang berbeda dimasukkan ke dalam bilik gas 1 dan bilik gas 2, sehingga dalam sekali pemaparan berjumlah 8 tanaman. Setiap tanaman yang akan dipaparkan dengan gas 15N dibungkus/ditutup bagian media tanamnya (permukaan media dan pot tanaman) untuk menghindari penyerapan gas 15N oleh tanah. Kemudian kedua pintu bilik gas ditutup rapat dengan menggunakan isolatif hingga kondisi dalam bilik gas kedap udara, dan kondisinya diatur disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan. Setelah itu dilakukan pemaparan gas 15N pada tanaman.
Pemaparan Gas 15NO2
Gas 15NO2 (99 % atom 15N) diambil dari tabung melalui sampling line
dengan menggunakan syringe 5 cc (Hamilton gastight syringe). Pengambilan gas
15
N dari sampling line melalui selang plastik yang dihubungkan dengan pompa vacum dan tabung gas 15N. (Gambar 6).
Tahapan pengambilan gas 15N adalah sebagai berikut : 1. Buka kran sampling line
2. Jalankan pompa vacum sampai tekanan menunjukkan -76 mmHg untuk mengosongkan sampling line dari udara
3. Tutup kran sampling line
4. Buka kran gas 15N untuk mengalirkan gas ke sampling line, sampai tekanan menunjukkan 0 mmHg
5. Tutup kran tabung gas
6. Ambil gas dengan menggunakan syringe 5 cc (Hamilton gastight syringe), melalui sumbat karet yang terdapat pada sampling line, kemudian disuntikkan ke dalam bilik gas dengan konsentrasi perlakukan 15N sebesar 3 ppm dan dipaparkan selama 60 menit.
Dalam penelitian ini, untuk mengukur kemampuan tanaman menyerap gas N02 digunakan konsentrasi gas N02 yang tinggi yaitu 3 ppm dan dilakukan dalam
periode perlakuan yang singkat yaitu 60 menit. Nilai baku mutu lingkungan di negara kita untuk gas Nitrogen Oksida (NOx) yang diperkenankan adalah 0,05
ppm. Dengan demikian konsentrasi gas yang digunakan dalam penelitian ini lebih tinggi dari kondisi yang diperkenankan di lapangan.
Keterangan : 1. Pressure gauge 2. Sampling line 3. Sumbat karet 4. Syringe
5. Kran sampling line 6. Selang pompa vacum 7. Tabung gas 15NO2
8. Kran gas
Gambar 6. Tabung gas 15NO2 dan sampling line
Analisis Kandungan 15N Dalam Jaringan
Tanaman yang telah di perlakukan dengan gas 15N selama 60 menit, dikeluarkan dari bilik gas dan dipisahkan bagian batang, daun dan akar untuk di analisis kadar nitrogennya. Sebelum daun tanaman dikeringkan, terlebih dahulu dihitung luas daunnya, kemudian sampel daun, batang dan akar dikeringkan dalam oven 80°C selama 48 jam. Berat kering bagian-bagian tanaman tersebut diukur beratnya dengan menggunakan timbangan digital, kemudian dihaluskan.
Gambar 7. Leaf Area Meter (pengukuran luas daun)
1 2 3 4 5 6 7 8
Kadar N-total dianalisis dengan metode Kjeldahl. Persen kelimpahan atom
15
N sampel dianalisis dengan menggunakan spektrometer emisi NOI-6PC Analyzer. (Gambar 8). Jumlah Nitrogen yang berasal dari gas 15NO2 dihitung
menurut rumus sebagai berikut :
% kelimpahan atom 15Nsampel
N dari 15NO2 = x N total
% kelimpahan atom 15Ndari gas 15NO2
% kelimpahan atom 15Nsampel = % atom 15Nsampel - % atom 15Nblanko % kelimpahan atom 15Nblanko yang digunakan adalah nilai atom 15N di alam yang bernilai 0,367 % atom, nilai serapan 15N adalah jumlah kandungan 15N pada daun, batang dan akar dibagi dengan bobot kering daun. Setelah di dapat kandungan atom 15N (mg), dilakukan perhitungan jumlah serapan 15N (µg) per bobot daun, sehingga di dapat jumlah serapan 15N (µg/g).
Untuk mengetahui besarnya nilai indeks serapan pada setiap spesies tanaman dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Nilai serapan Nilai Indeks serapan =
Luas stomata x jumlah stomata
Gambar 8. Spektrometer Emisi NOI-6PC Analyzer
Pengaturan Faktor Lingkungan (suhu)
Environmental Testing Chamber (Ogawa Seiki 6328) mempunyai unit pengatur suhu dan kelembaban udara, sehingga pengaturan suhu perlakuan dapat dilakukan dengan mengatur suhu pada Environmental Testing Chamber tersebut.
