MODEL SIKLUS NITROGEN PADA SISTEM BUDIDAYA AKUAPONIK

(Skripsi)

Oleh

ANGGUN ERPIYANA

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2016

ABSTRAK

MODEL SIKLUS NITROGEN PADA SISTEM BUDIDAYA AKUAPONIK

Oleh

ANGGUN ERPIYANA

Akuaponik sangat efisien untuk memanfaatkan limbah yang berasal dari sisa pakan

dan metabolisme. Limbah berasal dari ammonia alami yang dikonversi dari bakteri

nitrifikasi kedalam bentuk nitrit dan kemudian dari nitrit dapat dikonsumsi oleh

tumbuhan. Masalahnya adalah bagaimana proses ammonia itu berubah menjadi nitrit

dan nitrat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkuantifkasi proses nitrifikasi

di akuaponik. Model matematika yang digunakan untuk menghitung proses ini

adalah Aquatox. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2013. Data yang

digunakan untuk validasi model adalah data lapangan yang terdiri dari kadar

ammonia, nitrit dan nitrat yang diambil dari kolam yang berbeda dengan perlakuan

yang berbeda. Analisis data untuk validasi model ini menggunakan T-test. Hasil dari

penelitian ini menunjukkan bahwa kadar ammonia yang paling tinggi sekitar 0,46

mg/l pada perlakuan kolam Kangkung III, dan kandungan terendah amonia ada pada

kolam Kangkung II sebesar 0,19 mg/l. Hasil T-test menunjukkan tidak adanya nilai

yang signifikan antara model dan data lapangan sehingga model ini dapat digunakan

untuk mengukur dan memprediksi proses nitrifikasi di kolam akuaponik.

Kata kunci : Model Matematis, Nutrien, Aquatox, Akuaponik, Resirkulasi.

ABSTRACT

SIMULATION OF NITROGEN CYCLE ON AQUAPONIC AQUACULTURE

SYSTEM

By

ANGGUN ERPIYANA

Aquaponic is a very efisient for utilize waste that come from uneaten food and

metabolism. The waste came in form ammonia naturally convert on nitrifying

bacteria too nitrite and then to nitrate which plant consume. The problem is how

many ammonia convert to nitrite and nitrate. The aim of this research is to quantify

nitrification process in aquaponic. Mathematical model used to calculated this process

is Aquatox. This research was conducted in December 2013. Datas to validation

model are field datas consist of concreate of ammonia, nitrite and nitrate that taken

from different pond with different treathment. Analyze data to validation this model

is using T-test. The result of this research shown that the highest concentration of

ammonia is about 0,04mg/l - 0,46 mg/l for treatment Kangkung III pond, and the

lowest is 0,19 mg/l from treatment Kangkung II pond. The result of T-test shown has

no significant value between model and field data, so this model could be using to

quantifying and predicting nitrification process in aquaponic.

Keywords: Mathematical Model, Nutrients, Aquatox, aquaponics, Recirculation.

MODEL SIKLUS NITROGEN PADA SISTEM BUDIDAYA AKUAPONIK

Oleh

ANGGUN ERPIYANA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA PERIKANAN

Pada

Jurusan Budidaya Perairan/Perikanan

Fakultas Pertanian Universitas Lampung

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2016

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Trimurjo pada tanggal 26 Januari

1991. Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara

dari pasangan Bapak Purwoto dan Ibu Erna Linza

Hariyani.

Penulis mulai pendidikan di Taman Kanak–kanak Dharma Wanita Bumi

Dipasena Makmur diselesaikan pada tahun 1997. Pendidikan Sekolah Dasar

Negeri I Purwo Adi diselesaikan pada tahun 2003. Sekolah Lanjutan Tingkat

Pertama Negeri I Trimurjo diselesaikan pada tahun 2006. Sekolah Menengah

Atas Negeri I Trimurjo diselesaikan pada tahun 2009.

Tahun 2009, penulis terdaftar sebagai mahasiswa jurusan Budidaya Perairan /

Perikanan Fakultas Pertanian UNILA melalui Jalur SNMPTN. Selama menjadi

mahasiswa penulis pernah menjadi asisten praktikum Limnologi, Fisiologi Hewan

Akuatik, Fisiologi Hewan Air dan Avertebrata pada tahun 2011/2012. Tahun 2011

penulis melakukan Praktek Kerja Lapang di Balai Layanan Usaha Produksi

Perikanan Budidaya (BLUPPB) Karawang, Jawa Barat. Penulis juga telah

melakukan kegiatan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Bumi Rejo, Kecamatan

Bara Datu , Way Kanan selama 40 hari yaitu dari bulan Juli – Agustus 2012.

Penulis Aktif di berbagai organisasi internal maupun eksternal antara lain FOSI

Fakultas Pertanian, BIROHMAH, BEM universitas Lampung, HIDRILLA,

KAMMI, PERSADA Lampung Tengah, Sahabat Pulau Lampung dan GEMABI.

Kupersembahkan Skripsi ini kepada Bapak

dan Ibu serta adikku tercinta yang selalu

mendoakan, memberikan dukungan dan

motivasi.

Almamater tercinta.

”Universitas Lampung”.

“..Tetapi Allah menjadikan kamu cinta kepada keimanan

dan menjadikan iman itu indah dalam hatimu serta

menjadikan kamu benci kepada kekafiran, kefasikan dan

kedurhakaan” (Al Hujuraat: 7)

“Maka nikmat tuhanmu manakah yang kamu dustakan?”

( Ar Rahman : 55)

Jangan menjelaskan tentang dirimu kepada siapapun.

Karena yang menyukaimu tidak butuh itu, dan yang

membencimu tidak percaya itu (Ali bin Abi Thalib)

Sebab, kebesaran suatu ummat hanya dapat tumbuh di

taman sejarah yang disirami air mata kesedihan dan darah

pengorbanan (M. Anis Matta)

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulisan skripsi ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “Model Siklus Nitrogen Pada Sistem Budidaya Akuaponik “

adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Perikanan di Universitas

Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ir. Siti Hudaidah, M.Sc., selaku Ketua Program Studi Budiadya Perairan

Fakultas Pertanian Universitas Lampung.

2. Wardiyanto, S.Pi.,MP selaku pembahas, terimakasih atas kritik dan sarannya.

3. Eko Efendi S.T, M.Si. selaku Pembimbing Utama yang telah memberikan

bimbingan, saran, ide, waktu, dan kesabarannya kepada penulis selama proses

penyelesaian skripsi ini.

4. Tarsim, S.Pi., M.Si selaku Pembimbing Kedua, yang telah memberikan

bimbingan serta saran, arahan, ilmu dan kesabaran kepada penulis selama

proses penyelesaian skripsi ini .

5. Henni Wijayanti, S.Pi, M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang telah

memberikan nasehat dan motivasi kepada penulis selama menjalani studi di

Jurusan Budidaya Perairan.

6. Bapak dan Mamak, terimakasih atas perjuangannya selama ini, semoga toga

ini menjadi salah satu persembahan terbaik dari ananda.

7. Sahabat – sahabatku Ayu, Ainul, Linda dan Rina, Jeffri, Euis terimakasih

banyak untuk bantuanya, perhatianya, pengertian, semangat dan doanya..

8. Keluarga besar Budidaya Perairan, terutama teman- teman angkatan 2009.

9. Adik Adik seperjuangan, Mella Septiana, Siti Aisyah, Guno Wiarti.

10. Prajurit PERSADA kak Haidir, Firman, Iskandar, Rahmawansyah, Maya,

Ana, Resty, Brian, Anjar kalian Luar biasa.

11. Kementrian Sosial Politik BEM Unila 2011/2012 kak Azzam, Bang Basrin,

Guno Wiarti, Davina terima kasih atas kebersamaannya.

12. Semua Pegawai PKPU Lampung Pak Agus Rin Wirawan, Sefrizal, Waskito,

Adriansyah, Tomy, Uyung, Aiz, Widati, Linda, Desy, Farah serta para

relawan, terimakasih atas kelonggaran waktu dan izin bolosnya demi

selesainya skripsi ini.

13. Member PKW Sumatra kak Yetno,Wildan, Cici, Nisa, Nurul, Risky, Riki,

Widya, Desy, Hanifah, Jaka, Helmi,si bungsu Putri teruslah menulis hingga

jari lumpuh lagi rapuh.

14. Semua teman di PPNSI, IMMPERTI, TPA Kawula, BPH Al Wasi’I, Sahabat

Pulau, DPW PKS, terimakasih atas ukhuwah yang terbina.

15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas doa dan

dukungannya.

Semoga Allah SWT memberikan balasan yang berlimpah atas semua kebaikan

yang diberikan oleh mereka.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi

sedikit harapan semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan bermanfaat

bagi kita semua. Amiin.

Bandar Lampung, 13 April 2016

Penulis

Anggun Erpiyana

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... viii

iii

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. iv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................................... v

I. PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................................................. 1

1.2 Tujuan Peneltian............................................................................................................ 2

1.3 Manfaat Penelitian ........................................................................................................ 3

1.4 Kerangka Pemikiran ...................................................................................................... 3

II. METODE PENELITIAN ........................................................................................... 5

2.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ................................................................ 5

2.2 Alat dan Bahan ........................................................................................... 5

2.3 Pengambilan Data ...................................................................................... 5

2.4 Model ... ..................................................................................................... 5

2.4.1 Carbon ............................................................................................... 6

2.4.2 Nitrogen ............................................................................................ 6

2.4.3 Fosfat ................................................................................................ 8

2.5 Asumsi Model .............................................................................................................. 9

2.6. Uji Kecocokan ............................................................................................................. 9

III. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 11

3.1 Hubungan NO3 dan NH3 dalam Proses Nitrifikasi .................................... 11

3.1.1 Kolam Kontrol dan Kolam Filter Kimia ........................................... 10

3.1.2.Kolam Filter Biologi ........................................................................ 13

3.2 Korelasi NO3 dan NH3 dalam Siklus Nitrogen ........................................ 18

3.2.1 Kolam Kontrol dan Kolam Filter Kimia ........................................... 10

18

3.2.2.Kolam Filter Biologi ........................................................................ 12

21

3.3 Validasi Model Akuaponik ....................................................................... 22

IV. SIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 27

4.1 Kesimpulan ................................................................................................ 27

4.2 Saran ........................................................................................................... 27

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 28

LAMPIRAN ....................................................................................................................... 30

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Kerangka Pikir ........................................................................................................ 4

2. Daur Nitrogen di Air ............................................................................................... 8

3. Konsentrasi NO3 dan NH4+ hasil perhitungan model Kolam

Filter a.Kontrol b.Arang, c. Karang dan d. Zeolit ................................................. 10

4. Kandungan NH4+ dengan NO3 model Kolam Filter a.

Kangkung I, b. Kangkung II dan c. Kangkung III. ................................................ 13

5. Kandungan ammonia bebas (NH3) pada suhu 26o C dan pH 7

pada kolam a.kontrol, b. Arang, c. Karang, d. zeolit, e.

kangkung I, f. kangkung II dan g. kangkung III ..................................................... 17

6. Korelasi NO3 dan NH4+ Hasil Perhitungan Model Pada Kolam

a. Kontrol, b.Arang, c. Karang dan d. Zeolit ........................................................... 19

7. Korelasi NO3 dan NH4+ Hasil Perhitungan Model Pada Kolam

a. Kangkung I, b. Kangkung II dan c. Kangkung III ............................................. 21

8. Perbandingan NH3 model dengan NH3 data analisis

laboratorium pada kolam a.kontrol, b. Arang, c. Karang, d.

zeolit, e. kangkung I, f. kangkung II dan g. kangkung III. ...................................... 23

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Presentase (%) ammonia bebas (NH3) terhadap ammonia total 16

2. Hasil Uji T Menggunakan excel .................................................................................... 25

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kontrol. .........................................................

31

2. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Arang. .......................................................... 33

3. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Karang. ........................................................ 35

4. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Zeolit ............................................................ 37

5. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kangkung I .................................................. 39

6. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kangkung II ................................................. 41

7. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan

NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kangkung III ............................................... 43

8. Tabel Kualitas Air ........................................................................................................ 45

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Aktifitas budidaya ikan tidak terlepas dari siklus biogeokimia. Siklus biogeokimia

atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang

mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik.

Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan

reaksi kimia, fisika, maupun biologi dalam lingkungan abiotik sehingga disebut

siklus biogeokimia.

Pengembangan kegiatan budidaya untuk meningkatkan produksi dibatasi oleh

beberapa faktor diantaranya adalah keterbatasan air, lahan dan polusi terhadap

lingkungan. Air sebagai media pemeliharaan ikan harus selalu diperhatikan

kualitasnya. Usaha yang dapat dilakukan untuk menanggulangi permasalahan

diatas adalah mengaplikasikan sistem resirkulasi akuakultur. Sistem resirkulasi

pada prinsipnya adalah penggunaan kembali air yang dikeluarkan dari kegiatan

budidaya (Putra, 2011)

Pengelolaan kualitas air menggunakan sistem filter atau dikenal dengan resirkulasi

merupakan salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk menjaga kualitas air

tetap optimal. Resirkulasi adalah sistem yang menggunakan air yang sama secara

terus menerus dengan cara diputar alirkan ke filter untuk dibersihkan kemudian

dialirkan kembali ke kolam. Sistem ini mempunyai keuntungan yaitu hemat dalam

menggunakan air. Namun, memelihara dengan sistem resirkulasi mempunyai

masalah yaitu menumpuknya zat-zat organik, terutama ammonia, di perairan dan

juga terbatasnya oksigen terlarut yang tersedia (Tanjung, 2004).

Setiap budidaya dapat menghasilkan limbah yang dapat mencemari perairan

budidaya. Limbah tersebut dapat berasal dari ikan seperti sisa pakan dan sisa

metabolisme. Limbah yang berlebihan akan menyebabkan penumpukan zat-zat

nutrien. Salah satu zat nutrien yang dimaksud yaitu berupa ammonia. Ammonia

2

merupakan salah satu parameter yang dapat mempengaruhi kualitas perairan.

Kehadiran ammonia dalam jumlah yang berlebihan dapat menjadi penyebab

kualitas air menurun sehingga dapat mengganggu perkembangan tubuh ikan dan

dapat terjadinya kegagalan budidaya ikan (Ebeling et al., 2006)

Pada sistem budidaya akuaponik seperti pada kolam air tenang, konsentrasi

limbah budidaya seperti ammonia (NH3), nitrit (NO2), dan CO2 akan meningkat

sangat cepat dan bersifat toksik bagi organisme budidaya (Surawidjaja, 2006).

Bagaimanapun sebagai sistem budidaya kolam terdiri atas interaksi yang

kompleks atara nutrient dasar khususnya ammonia, bakteri, produsen primer dan

sekunder. Amonia dalam perairan sangat berkaitan erat dengan nutrient lainnya.

Dalam dinamika kolam akuoponik ammonia (NH4+) bergerak ke berbagai arah,

dari air, ke plankton ataupun tanaman sendiri. Dinamika nutrien dalam sebuah

kolam akuoponik jumlah dan kualitas nutriennya belum diketahui secara pasti.

Model ekosistem diperlukan untuk menguraikan hubungan antara sistem

akuaponik, penyaringan, nutrisi dan penyerapan nutrisi oleh biota serta tanaman

yang ada pada sistem tersebut.

Li et al (1998), mengembangkan sebuah model dinamika nutrient untuk

menyelidiki produksi nutrien dalam menyelidiki produksi nutrien dalam kolam

budidaya. Model baru ini menangkap dinamika penting pada siklus nutrien dasar,

produksi nutrient dan pertumbuhan ikan. Berdasarkan pada analisis dan integrasi,

model diaplikasikan menggunakan peralatan simulasi Aquatox.

Siklus nutrient dasar seperti ammonia (NH3) jumlah nutrisinya belum diketahui

secara pasti. Untuk itu diperlukan pendekatan matematis agar diketahui berapa

jumlah nutrisi yang diserap oleh tanaman dan berapa yang terlarut dalam air dan

dimanfaatkan oleh biota air.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian model siklus nutrient ini antara lain adalah :

1. Mengkuantifikasi nitrogen dalam budidaya dengan sistem akuaponik.

3

2. Mengetahui korelasi antara NH3 dan NO3 di perairan kolam tertutup.

3. Membandingkan nilai antara kandungan NH4+

hasil hitung model dengan

NH4+

hasil pengukuran.

1.3 Manfaat Penelifian

Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi tentang jumlah

kandungan nitrogen dalam sistem akuaponik, juga korelasi antar ammonia dan

nitrit sehingga dapat digunakan untuk memprediksi produktivitas kolam

pemeliharaan.

1.4 Kerangka Pemikiran

Dalam sebuah ekosistem kolam akuaponik, terdapat interaksi fisika, kimia,

biologi yang saling berkaitan erat. Interaksi ini mengakibatkan adanya dinamika

nutrisi dasar seperti nitrogen (dalam bentuk ammonia) yang terus menerus. Nutrisi

ini bergerak dari air ke berbagai arah, seperti fitoplankton, tanaman air, dan yang

lainnya. Tapi jumlah yang bergerak itu tidak bisa dihitung secara pasti.

Pendekatan matematis ini dilakukan dengan cara membuat sebuah model

perhitungan yang diaplikasikan menggunakan Aquatox 3.1, kemudian diketahui

jumlah flukultrasi energi atau nutrien dasarnya .

4

Gambar 1. Kerangka Pemikiran

Ekosistem Kolam

Akuaponik

Kimia Biologi Fisika

Siklus Biogeokimia (Nitrogen)

Model Matematis

Kuantifikasi aliran bahan dan energi kolam akuaponik

Produktivitas Kolam

Akuaponik

5

II. METODE PENELITIAN

2.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan mulai bulan Desember 2013 dengan dilakukan

pengambilan data lapangan yang dibutuhkan. Simulasi model dilakukan pada

bulan Januari sampai Desember 2015. Penelitian bertempat di Jurusan Budidaya

Perairan Fakultas Pertanian Universitas Lampung.

2.2Alat dan Bahan

Penelitian ini dilakukan menggunakan sistem permodelan aquatox.

2.3 Pengambilan Data

Data yang semula digunakan dalam penelitian ini terdiri dari data primer dan data

sekunder. Data primer yang berupa pengukuran kondisi fisika, kimia, dan biologi

perairan kolam akuaponik yang diperoleh dari penelitian dari hasil analisis di

laboratorium. Data sekunder diperoleh dari berbagai sumber seperti hasil

penelitian terdahulu, hasil studi pustaka, laporan serta dokumen dari berbagai

instansi yang berhubungan dengan topik yang dikaji.

2.4 Model

2.4.1 Karbon

Konseptual Model

Banyak model mengabaikan karbon dioksida sebagai komponen ekosistem

(Bowie et al., 1985). Namun, hal itu bisa menjadi faktor penting pembatas nutrisi.

Serupa dengan nutrisi lain yang dihasilkan oleh dekomposisi dan diasimilasi oleh

tanaman juga dihembuskan oleh organisme. Perubahan karbon dalam air selama

simulasi model dinyatakan dengan rumus :

= L + R + D + Ass + Wout + Win ± CO2AE + Tdiff + DiffSeg ..........................(1)

Dimana :

dCO2/dt = perubahan konsentrasi karbon dioksida ( g / m3.

d)

L = pemuatan karbon dioksida dari inflow ( g / m3.

d)

6

R = karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi ( g / m3.

d)

D = karbon dioksida yang berasal dari dekomposisi (g/ m3.

d)

Ass = asimilasi karbon dioksida oleh tanaman ( g /M3.

d)

Wout = kerugian karena dibawa hilir ( g/M3.

d)

Win = beban dari segmen hulu terkait (g/M3.

d)

DiffSeg = keuntungan atau kerugian akibat transportasi difusi melalui

umpan balik hubungan antara dua segmen , (g/M3.

d )

CO2AE = pertukaran karbon dioksida dengan atmosfer ( g/M3.

d)

2.4.2 Nitrogen

Konseptual model

Di dalam kolom air ammonia dan nitrat terbentuk. Pembentukan nitrit dalam

konsentrasi yang paling rendah dan dengan perubahan nitrifikasi dan denitrifikasi

yang cepat (Wetzel,1975). Ammonia yang tidak terurai (NH3) tidak terbentuk

dengan variabel terpisah tetapi ini diperkirakan sedikit dari bagian ammonia

didasar sedimen terbentuk dari endapan nitrogen organik yang terbentuk.

Sebaliknya nitrogen anorganik yang terdapat pada endapan, terbuang. Tetapi

nitrogen organik terbentuk secara sempurna pada komponen endapan detritus.

Di dalam kolom air, ammonia terasimilasi oleh alga dan macrophyta dan diubah

menjadi nitrat dan terjadilah nitrifikasi. Perubahan ammonia dalam air selama

simulasi model dinyatakan dengan rumus :

= L+R+N+Assammonia–Wou+Wi±TurbDiff± DiffSeg+ FDiag................(1)

Dimana :

dAmonia : pergantian konsentrasi ammonia dengan waktu (g/m3.d)

L : muatan nutrient dari aliran masuk (g/M3 .d)

R : Ammonia diturunkan dari detritus dan biota (g/m3 .d)

N : nitrifikasi (g/m3.d)

Assammonia : assimilasi nutrient oleh tanaman (g/M3 .d)

Wout : kehilangan nutrient selama proses perjalanan kehilir (g/m3.d)

Win : pemuatan dari hubungan keujung segmen. (g/m3.d)

7

Diffseg : tambahan atau kehilangan pada transport penyebaran keluar di

jalur arus batik diantara dua, segmen (g/m3.d)

TurbDiff : kedalaman rata-rata, putaran difusi diantara, epilimnion dan

hipolimnion jika distratifikasi (g/m3.d)

FDiag : aliran potensial dari bentukan diagenesis sedimen (g/m3.d)

Nitrat diasimilasi dari tumbuhan dan dikonversi ke N bebas dan hilang

menyambut ke denitrifikasi.

= L+R+D+AssNitrite +Wou+Win ±TurbDiff± Diff + FDiag....................(3)

Dimana :

dNitrate/dt : pergantian dam konsentrasi dari nitrat dengan waktu (g/m3.d)

Win : pemuatan dari saluran keujung segmen (g/m3.d)

Wout : kehilangan nutrient selama proses perjalanan kehilir (g/m3.d)

L : muatan nutrient dari aliran masuk (g/m3.d)

Diffseg : tambahan atau kehilangan pada transport penyebaran keluar di

jalur arus balik diantara dua, segmen (g/m3.d)

FDiag : aliran potensial dari bentukan diagenesis sedimen (g/m3.d)

D : denitrifikasi (g/m3.d)

Nitrogen bebas dapat dibentuk oleh Cyanobakteria. Fixasi nitrogen dan

denitrifikasi adalah subjek untuk kontrol lingkungan karena akan sulit untuk

model dengan akurasi lain.

8

Gambar 2. Daur Nitrogen di Air

2.4.3 Fosfat

Konseptual Model

Siklus fosfor lebih sederhana dari siklus nitrogen. Dekomposisi, ekskresi dan

respirasi adalah proses yang sangat penting dan serupa untuk melukiskan proses

diatas. Seperti keadaan ammonia dan nitrat jika mula-mula endapan terbentuk dan

terlibat, perubahan fosfat dari sedimen dasar mungkin bertambah ke kolom air

khususnya dibawah kondisi anoksik. Tambahannya adsorpsi kalsit mungkin

punya efek yang signifikan pada prediksi fosfat di sistem pH tinggi pada

pengendapan kalsium karbonat. Perubahan fosfor dalam air selama simulasi

model dinyatakan dengan rumus :

= L+R+N+AssNitrite –Wout +Win ±TurbDiff± Diffsrg –SorpP+FDiag.........(4)

Ass = ∑Plant (PhotosyntesisPlant . Uptake Phosporus) ....................................................(5)

dPhospate/dt : Pergantian konsentrasi Phospate dengan waktu (g/m3 .d)

L : Muatan nutrient dari aliran masuk (g/m3 .d)

R : Phospate diturunkan dari detritus dan biota (g/m3 .d)

N : Nitrikasi (g/m3 .d)

9

Ass : Assimilasi nutrient oleh tanaman (g/m3 .d)

Wout : Kehilangan nutrient selama proses perjalanan kehilir (g/m3 .d)

Win : Permuatan dari hubungan keujung segmen. (g/m3 .d)

Diff seg : Tambahan atau kehilangan pada transport penyebaran keluar

di jalur arus balik diantara dua segmen (g/m3 .d)

TurbDiff : Kedalaman rata-rata putaran difusi diantara eplimnion dan

hipolimnion jika distrafikasi (g/m3 .d)

SorpP : Rata – rata sorpsi fosfor ke kalsit.

F Diag : Aliran potensial dari bentukan diagnesis sedimen (g/m3 .d)

Photosyntesis : Fotosintesis rata-rata.

Uptake : Fraksi fotosintesis terhadap fosfat.

2.5 Asumsi Model

Asumsi yang digunakan pada penelitian ini antara lain ukuran kolam ikan 2 x 1,5x

1,5 meter. Sumber nitrogen, phospat dan karbon awal berasal dari pemupukan.

Konsentrasi awal ammonia 8,15 mg/l, nitrat 0,05 mg/l, pospat 0,05 mg/l.

Sedangkan konsentrasi awal untuk CO2 1,5 mg/l, O2 8 mg/l. Kecepatan angin

yang berada di sekitar lingkungan kolam 2,7 m/s. Kadar bentos pada kolam 0

mg/L. Tumbuhan yang digunakan ialah kangkung dengan asumsi paling baik

menyerap zat hara. Ukuran awal ikan berkisar antara 2-3 gr/ekor. Pertumbuhan

ikan berkisar antara 2-3 gr/20 hari. Ikan yang digunakan pada penelitian ini adalah

ikan lele. Lama simulasi hingga hari ke 60. Pertukaran CO2 di permukaan perairan

dianggap konstan. Suhu air berkisar 23,5oC-27,5

oC serta volume kolam dianggap

konstan.

2.6 Uji Kecocokan

Uji kecocokan ialah pengujian paling penting untuk mengevaluasi hasil model.

Hasil uji kecocokan dapat diperkirakan dengan uji statistik dan grafik. Pengujian

perbandingan grafik model menghasilkan bentuk dinamika nutrien dalam kolam

saat uji statistik, ini menentukan ada tidaknya perbedaan yang signifikan dalam

sistem tingkah laku dari simulasi model dan pengamatan di lapangan. Salah satu

10

contoh uji T dan simulasi Pierson digunakan untuk memperkirakan kelebihan

pengamatan dan nilai simulasi. Uji T digunakan untuk menguji perbedaan yang

signifikan dalam nilai rata - rata dari nilai pengamatan dan simulasi. Korelasi

Pierson digunakan untuk meneliti perbedaan yang signifikan dalam nilai rata-rata

diantara nilai rata-rata dan simulasi pada poin sampling yang diteliti, juga

digunakan untuk memperkirakan persamaan dinamika dan waktu yang digunakan

selama penelitian.

.

11

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

1. Penggunaan filter terbukti mampu mengurangi kadar ammonia (NH3) di

perairan kolam tertutup.

2. NO3 berpengaruh terhadap keberadaan NH3 dalam proses nitrifikasi,

begitu juga sebaliknya dalam proses denitrifikasi.

3. Kadar Ammonia (NH3) bebas di kolam rata-rata berkisar antara 0,04 mg/l

sampai 0,46 mg/l.

4. Dari hasil uji T, diketahui model aquatox dapat digunakan menghitung

kadar nitrogen di perairan berbentuk ammonia sehingga dapat

mengkuantifikasi jumlah nitrogen di kolam tertutup.

4.2 Saran

Saran dari penulis adalah :

1. Penelitian sebaiknya dilakukan dengan menggunaka variabel-variabel

yang lebih spesifik.

2. Penelitian menggunakan persamaan validasi lebih dari satu cara, guna

mendapatkan validitas model yang tepat .

3. Untuk hasil yang maksimal, penelitian sebaiknya dilakukan di perairan

tertutup dengan skala budidaya yang lebih besar.

12

DAFTAR PUSTAKA

Arif Dwi Santoso, 2007. Kandungan Zat Hara Fosfat pada Musim Barat dan

MusimTimur di Teluk Hurun Lampung. Jurnal Lingkungan,(8) (3) :207-2 10

Brown, A.L.1987. Freshwater Ecology, Heinemann Educational Books,

London. 163p

Effendi, H. 2002. Pengantar Akuakultur. Penebar Swadaya 188 hal.

Effendi, H. 2002. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelola Sumberdaya dan

Lingkungan Perairan.. Penebar Kanisius 258 hal.

Eni, S dan Windarti.2009. Identifikasi Dan Analisis Isi Lambung Ikon-Ikon Yang

Tertangkap Di Sekitar Karamba Di Waduk Koto Panjang,

Kabupaten Kampar, Provinsi Riau. Jurnal Perikanan Dan Kelautan,

(14) (2):147-159

Fonny, J.L.R dan Hanif B.P. 2012.Kajian Zat Hara Fosfat, Nitric, Nitrat dan

Silikat di Perairan Kepulauan Matasiri, Kalimantan Selatan. ILMU

KELAUTAN (16) (3) :135-142

Gaudy, A.Fand Gaudy, E. T, “Microbiology for Environmental Scientisi and

Engineers, Mc.” Grauo Hil,1980. H

Houghton, R. A. 2005. The Contemporary Carbon Cycle. Pages 473-513 in W. H.

Schlesinger, editor. Biogeochemistry. Elsevier science.

I-lutagalung, Horas P, Deddy Setia Permana, Hadi Riyono. 1997. Metode Analisis

Air Laut, sedimaen dan Biota. Jakarta : LIPI.

Indriat-moko, HR. 2009. Membangun system dinamis untuk menghitung debit

puncak dengan menggunakan Stella. JAI Vol.5 No.9 : BPPT

Lingkungan Jakarta Pusat.

James, MP Lasser dan TM Lasordo. 2006. Recirculating Aquaculture Tank

Jorgense, S.E., Kamp-Niesen, L . 1986. Examination of the Generality

of eutrophication models. Ecological Modelling 32, 251-266

J. E. Rakocy and D. S. Bailey. 2003. Initial Economic Analyses of

Aquaponic Systems. University of the Virgin Islands, Agricultural

Experiment Station, RR 2, Box 10,000, VI 00850, USA.

13

Virgin Islands Agricultural Experiment Station RR 2, Box 10,000 Kingship, VI

00850, USA

Khiattudin M. 2007. Melestarikan Sumber Daya Air dengan Teknologi Rawa

Buatan. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

Kodiatie, RJ dan Syarief, R. 2008. Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu.

Penerbit Andi : Yogyakarta.

Lee,. 2005. Food Nutrient Dinamics Model For Fertilized Ponds Aquaculture –

An Internal Journale of Policy Modelling X (1 and 2 ), 85 – 115.

Martini, Nyoman Dian. 2009. Dasar – Dasar Budidaya Perairan. Singaraja :

Undiksa. Mason, C. F. 1992. Biology of Fresh Water Pollution. Long Man

Inc. London. 250 hal.

Matear, RJ. 1999. Climate of Change Feedback on The Future Oceanic.

Mortula, M.M & Gagnon, G.A. 2006. Alum residuals as a low technology for

phosphorus removal from aquaculture processing water.

Aquaculture Engineering, (36) :233-238

Nelson and Pde. 2010. Producing Organic Fish and Mint in an Acuaponic System.

Aquaponic Journal Issue 58 3'd qtr.

Odum, H.T., 1983. System Ecology : An Introduction. Wiley, New York, 664 pp.

Production System : Aquaponic Integrating Fish and -Pland Culture

(revision). Shourtherm Regional Aquaculture Center. 16pp.

Ratannanda, Ruly . 2011. Penentuan Waktu Retensi System Akuaponik Uuntuk

Mereduksi Limbah Budidaya Ikon Nila. Bogor : IPB.

Sigee, D.C. 2004. Freshwater Microbiology. West Sussex: Willey

Taufik, Imam. 2010. Uji Multi Lokasi pada Budidaya Ikon Nila dengan Sistim

Akuaponik. Balai Riset Perikanan Budidaya Air Tawar: Bogor

Viessman,W., Lewis, GL., Knapp. 1989. Itroduction To Hidrology. Harper

Collins Pub. New York.

Yosmaniar, 2010. Hubungan Konvensi Pakan dengan Beban Limbah Hara N dan

P yang Dibuang Ke Air Pemeliharaan. Prosiding Forum Inovasi akuakultur.

Bogo

29