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 2015

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.

B. RUMUSAN MASALAH 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.

2. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai rujukan untuk penelitian selanjutnya.

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 daun lebih 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 hampir seluruh bagian tanaman mampu melakukan 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 Menurut Hidayat, dkk, menyatakan bahwa oksigen yang dilepaskan dalam

perairan, merupakan hasil fotosintesis, meskipun demikian, kadar oksigen perairan juga dipengaruhi oleh adanya kegiatan respirasi.

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).

Menurut Hedley (1998) dalam Hidayat, dkk ikan dapat hidup dengan baik pada kondisi oksigen terlarut minimal sebesar 5 mg/L, bahkan menurut Boyd (1990) konsentrasi oksigen dalam air sebesar 1-5 mg/L dapat digunakan ikan untuk hidup.

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

.

E. ALAT DAN BAHAN Alat

Beker Gelas 500 ml (19) Alat pengukur DO Kertas minyak berwarna putih Kertas karton hitam Luxmeter

Bahan Ceratophyllum demersum Aquadest 5 lt Larutan NaHCO3 0,1M (3,6 liter)

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 Data yang diperoleh dilakukan analisis dengan ANNOVA satu Jalur.

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

Lama penyinaran

Taraf lama penyinaran Ulangan

Intensitas cahaya 15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux

5 jam 1 6,74 6,68 6,49 2 6,71 6,72 6,66 3 6,68 6,32 6,86

8 jam 1 6,80 6,92 7,18 2 6,95 6,46 6,36 3 6,99 7,01 6,82

Sesudah Perlakuan

Lama penyinaran

Taraf lama penyinaran Ulangan

Intensitas cahaya 15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux

5 jam 1 9,23 10,90 9,39 2 8,16 8,16 10,21 3 8,20 9,13 12,36

8 jam 1 8,55 9,33 9,40 2 8,22 9,53 9,78 3 8,92 9,13 12,11

2. 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

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

3. Hasil Analisis Statistika

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.

Pada percobaan kali ini menggunakan Rancangan Faktorial Acak Lengkap karena menggunakan 2 faktor yang masing-masing memiliki taraf faktor perlakuan, ingin melihat pengaruh variable tergayut terhadap kombinasi antara kedua faktor, dan sampel penelitian yang homogen.

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 Nilai signifikansi 0,05 atau 5% ().

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 < 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 > 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 > 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

15.000lux 20.000lux 25.000lux5jam 1,86 2,756667 3,9433338jam 1,11 2,53 3,683333

R=0,9936R=0,9964

012345

JumlahR

ataR

ataD

O

IntensitasCahaya

RataRataPengaruhKombinasiIntensitasCahayadenganLamaWaktuPenyinaran

5jam 8jam Linear(5jam)Linear(5jam) Linear(8jam)

Dari uji post hoc dapat diketahui bahwa data perlakuan intensitas sungkup 3 yaitu 15.000 lux memiliki data yang jelas berbeda dengan sungkup 1 (25.000 lux) sehingga perlakuan sungkup 3 dan sungkup 1 dapat dikatakan pengaruh berbeda sedangkan data perlakuan sungkup 2 (20.000 lux) mendekati data perlakuan sungkup 1 dan 3.

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.

Grafik di atas mendeskripsikan pengaruh perlakuan kombinasi intensitas cahaya dan lama waktu penyinaran, sebagai pembanding analisis statistika. Berdasarkan hasil 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.

Sedangkan untuk pengaruh lama penyinaran terhadap oksigen terlarut hasil fotosintesis C. demersum tidak terlihat pengaruhnya antara pemberian taraf faktor 5 jam dan 8 jam karena pada taraf lama waktu penyinaran 5 jam menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang lebih banyak daripada pemberian perlakuan selama 8 jam. Seharusnya semakin lama waktu penyinaran akan meningkatkan jumlah oksigen terlarut karena bertambahnya aktivitas fotosintesis. Ketidaksesuaian ini disebabkan oleh intensitas cahaya matahari yang semakin menurun. Sehingga aktivitas fotosintesis menurun, semantara kebutuhan tumbuhan C. demersum akan oksigen terus meningkat untuk keperluan respirasi. Hal tersebut yang menyebabkan perlakuan 8 jam tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap peningkatan oksigen terlarut pada percobaan yang dilakukan.

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

Perlu adanya lampu khusus dengan rentang intensitas optimal untuk tanaman dalam mengadakan fotosintesis sehingga faktor intensitas cahaya dapat stabil.

DAFTAR PUSTAKA

Afrianto, F dan Liviawati, F. 1992. Pengendalian Hama dan Penyakit Ikan. Kanisius. Yogjakarta.

Djukri dan B. P. Purwoko. 2003. dalamPengaruh Naungan Paranet Terhadap Sifat Toleransi Tanaman Talas (Colocasia esculenta (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.

Yasin, Ahmad, dkk. 2011. dalam Pengaruh Intensitas Cahaya dan Kandungan Mineral Pada Berbagai Media Tumbuh Terhadap Laju Fotosintesis Tanaman Hias Hidrofit Elodea (Elodea canadensis). Bogor: IPB.

LAMPIRAN

C. Data Hasil Percobaan dan Analisis Statistika 4. Data Mentah Kadar DO (ppm) Sebelum dan Sesudah Perlakuan

Sebelum Perlakuan

Lama penyinaran

Taraf lama penyinaran Ulangan

Intensitas cahaya 15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux

5 jam 1 6,74 6,68 6,49 2 6,71 6,72 6,66 3 6,68 6,32 6,86

8 jam 1 6,80 6,92 7,18 2 6,95 6,46 6,36 3 6,99 7,01 6,82

Sesudah Perlakuan

Lama penyinaran

Taraf lama penyinaran Ulangan

Intensitas cahaya 15.000 lux 20.000 lux 25.000 lux

5 jam 1 9,39 10,90 9,23 2 10,21 8,16 8,16 3 12,36 9,13 8,20

8 jam 1 9,40 9,33 8,55 2 9,78 9,53 8,22 3 12,11 9,13 8,92

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

5 jam 1 2,65 4,22 2,74 2 3,5 1,44 1,5 3 5,68 2,61 1,34

8 jam 1 2,6 2,41 1,37 2 2,83 3,06 1,86 3 5,62 2,12 0,1

6. Hail Analisis Statistika

D. Dokumentasi Alat dan Bahan

DO Meter Luxmeter Neraca Analitik

Ceratophyllum demersum Kertas minyak, label, slotip, gunting

dan alat tulis

Aquades NaHCO3 Gelas Beker 500 ml

Penimbangan berat C. demersum Penyiapan media tanam

Proses penyungkupan Peletakan C. demersum pada media tanam

Pemberian perlakuan Gelembung O2 hasil fotosintesis

Pengukuran oksigen terlarut dengan DO meter