Pengolahan Limbah Nitrogen Dari Kegiatan Budidaya Ikan Nila (Oreochromis Niloticus) Pada Sistem Akuaponik

PENGOLAHAN LIMBAH NITROGEN DARI KEGIATAN
BUDIDAYA IKAN NILA (Oreochromis niloticus) PADA
SISTEM AKUAPONIK

SRI WAHYUNINGSIH

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengolahan Limbah
Nitrogen dari Kegiatan Budidaya Ikan Nila (Oreochromis niloticus) pada Sistem
Akuaponik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2015
Sri Wahyuningsih
NRP C251130031

RINGKASAN
SRI WAHYUNINGSIH. Pengolahan Limbah Nitrogen dari Kegiatan Budidaya
Ikan Nila (Oreochromis niloticus) pada Sistem Akuaponik. Dibimbing oleh HEFNI
EFFENDI dan YUSLI WARDIATNO.
Senyawa nitrogen (amonia, nitrit, dan nitrat) merupakan kontaminan utama
dalam air limbah budidaya. Amonia menjadi limbah nitrogen utama yang
dihasilkan oleh hewan air. Pakan merupakan sumber utama amonia dalam sistem
budidaya. Hal ini dikarenakan hanya sekitar 20-30% dari nutrisi pakan menjadi
biomassa, sedangkan sisanya diekskresikan ke lingkungan dalam bentuk amonia
dan urea. Meningkatnya pemberian pakan akan diikuti dengan buangan dan
akumulasi limbah nitrogen yang semakin tinggi, dan pada akhirnya menyebabkan
penurunan kualitas air. Untuk mempertahankan kualitas air budidaya yang baik,
diperlukan pengembangan dan penerapan metode baru. Metode yang dapat
digunakan salah satunya adalah sistem akuaponik. Sistem akuaponik dikenal

sebagai integrasi produksi tanaman hidroponik dengan budidaya ikan dalam sistem
resirkulasi. Tanaman pada sistem akuaponik dapat menyerap nutrien yang berasal
dari limbah budidaya, sedangkan bakteri mengurangi amonia melalui proses
nitrifikasi.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menilai efektivitas pengolahan limbah
nitrogen dari kegiatan budidaya ikan nila (Oreochromis niloticus) dalam sistem
akuaponik. Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari sampai April 2015 di Pusat
Penelitian Lingkungan Hidup Institut Pertanian Bogor (PPLH IPB). Percobaan
terdiri dari tiga perlakuan dengan tiga ulangan, tanpa tanaman sebagai kontrol (P1),
selada romain (Lactuca sativa L. var. longifolia) (P2), selada romain dan bakteri
komersial (P3).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi nutrien berfluktuasi selama
periode pengamatan. Secara deskriptif P3 menunjukkan hasil lebih baik dari P1 dan
P2. Kisaran nutrien anorganik dalam sistem adalah 0,91-6,49 mg/L untuk TAN,
0,0022-0,4522 mg/L untuk NH3, 0,91-6,46 mg/L untuk NH4+, 0,03-0,93 mg/L
untuk NO2-, dan 0,91-3,60 mg/L untuk NO3-. Integrasi budidaya ikan nila dan
selada romain dapat menghilangkan nutrien dengan efisiensi penghilangan terbaik
91,50%, 34,41%, 22,86%, dan 49,74% untuk amonia, amonium, nitrat, dan nitrit,
berturut-turut. Tingkat kelangsungan hidup ikan nila tertinggi adalah 96,11±1,44%
pada P3, diikuti P2 dan P1 yaitu 94,44±6,45% dan 89,17±0,96%, berturut-turut.

Hasil panen selada romain pada P2 dan P3 tidak berbeda nyata, dengan berat akhir
adalah 61,87±5,59 g pada P2 dan 57,74 ± 04,35 g pada P3.
Secara deskriptif P3 lebih baik dalam pengolahan limbah budidaya dan lebih
optimal dalam performa ikan nila dibandingkan P1 dan P2. Sementara itu analisis
statistik secara keseluruhan antara P1, P2, dan P3 tidak berbeda nyata.
Kata kunci: akuaponik, nitrifikasi, nutrien anorganik, Oreochromis niloticus

SUMMARY
SRI WAHYUNINGSIH. Nitrogen Waste Treatment from Aquaculture Activities of
Tilapia (Oreochromis niloticus) on Aquaponic Systems. Supervised by HEFNI
EFFENDI dan YUSLI WARDIATNO.
Nitrogenous compounds (ammonia, nitrite, and nitrate) are considered as
major contaminants in aquaculture wastewater. Ammonia is the principal
nitrogenous waste produced by aquatic animals. Feed is a major source of ammonia
in the culture system. This is due to only about 20-30% of nutrition from feed is
harvested fish through biomass, while the remaining is excreted into the
environment in ammonia and urea form. Increased feeding will be followed by the
discharge and high accumulation of nitrogen waste, and eventually led to decrease
of water quality. To mantain good water quality in aquaculture system, required a
development and application of new method. The method can be used one of them

is aquaponics system. Aquaponics is known as integration hydroponic production
of plants and the aquaculture of fish in recirculation systems. At aquaponic system
plant can absorb nutrient from farming waste, whereas bacteria functions in
reducing the ammonia through the nitrification process.
The aim of study was to assess the effectiveness of nitrogen waste treatment
from aquaculture activities of tilapia (Oreochromis niloticus) in aquaponic system.
This experiment was carried out from February to April 2015 at Center for
Environmental Research of Bogor Agricultural University (PPLH IPB). The
experiment consisted of three treatments with three replications, without plant as
control (P1), romaine lettuce (Lactuca sativa L. var. longifolia) (P2), romaine
lettuce and inoculation with commercial bacteria (P3).
The result showed that the nutrient concentration fluctuated during the
observation periods. Descriptively P3 showed better results than P1 and P2. The
range of inorganic nutrient in systems was at 0,91-6,49 mg/L for TAN, 0,00220,4522 mg/L for NH3, 0,91-6,46 mg/L for NH4+, 0,03-0,93 mg/L for NO2-, and 0,913,60 mg/L for NO3-. Integration of tilapia fish farming and romaine lettuce can
reduce inorganic nitrogen with the best removal efficiency were 91,50%, 34.41%,
22,86%, and 49,74% for ammonia, ammonium, nitrate, and nitrite, respectively.
Tilapia highest survival rate was 96,11±1,44% at P3, followed by P2 and P1 were
94,44±6,45% and 89,17±0,96%, respectively. Romaine lettuce harvests between P2
and P3 showed no significantly difference, with a final weight was 61,87±5,59 g
for P2 and 57,74 ± 4,35 g for P3.

Descriptively P3 showed better than P1 and P2 in wastewater treatment and
more optimal in performance of tilapia. Meanwhile overall statistical analysis
between P1, P2, and P3 were not significantly different.
Keywords: aquaponic, inorganic nutrient, nitrification, Oreochromis niloticus

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

PENGOLAHAN LIMBAH NITROGEN DARI KEGIATAN
BUDIDAYA IKAN NILA (Oreochromis niloticus) PADA
SISTEM AKUAPONIK

SRI WAHYUNINGSIH

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Perairan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Penguji Luar Komisi Pada Ujian Tesis: Dr Ir Niken TM Pratiwi, MSi

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan dengan baik. Tema yang dipilih
pada penelitian yang dilaksanakan sejak Februari 2015 ini ialah pengolahan limbah
budidaya ikan pada sistem akuaponik, dengan judul Pengolahan Limbah Nitrogen
dari Kegiatan Budidaya Ikan Nila (Oreochromis niloticus) pada Sistem Akuaponik.
Penelitian ini dapat diselesaikan dengan bantuan dan dukungan dari semua

pihak. Oleh karena itu, terimakasih penulis sampaikan kepada:
1. Dr Ir Hefni Effendi, MPhil dan Dr Ir Yusli Wardiatno, MSc selaku dosen
komisi pembimbing yang selama ini telah banyak memberikan bimbingan,
semangat dan bantuan kepada penulis
2. Dr Ir Sigid Hariyadi, MSc selaku Ketua Program Studi SDP untuk tahun studi
2014-2017 yang telah banyak membantu kelancaran studi penulis
3. Dr Ir Niken TM Pratiwi, MSi selaku dosen penguji luar komisi pada ujian tesis
yang telah banyak memberikan masukan dan saran kepada penulis
4. Seluruh keluarga terutama kedua orang tua, Bapak Mukidin dan Ibu Arkami
serta adik-adik dan kakak-kakak untuk doa, bantuan dan kasih sayangnya
kepada penulis
5. Pihak DIKTI yang telah memberikan beasiswa, sehingga penulis dapat
menyelesaikan pendidikan dengan baik
6. PPLH IPB yang telah memberikan fasilitas dan bantuan penelitian, staff PPLH
terutama pak Nata dan mas Bagus yang banyak membantu selama proses
penelitian
7. Teman-teman seperjuangan SDP 2013 (terutama Putu, Desy, Mayanda,
Yuyun, Lusita, Luffisari, Iyat, dan Elinah), Diding Prastian, dan teman-teman
serta pihak lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu atas bantuan yang
diberikan.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2015

Sri Wahyuningsih

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN

vi
vi
vi

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan

Manfaat
Hipotesis

1
2
3
3
4

METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Rancangan Penelitian
Prosedur Penelitian
Persiapan sistem percobaan
Penebaran ikan nila
Penambahan bakteri komersial
Penanaman selada romain
Parameter pengamatan
Kualitas air
Persentase amonia tidak terionisasi

Persentase penghilangan nutrien
Pertumbuhan, kelangsungan hidup, dan rasio konversi pakan
Pertumbuhan selada romain
Analisis Data

4
4
4
4
5
5
6
6
7
7
7
8
9
9

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pengaruh kualitas air terhadap proses biofiltrasi
Kelimpahan bakteri pada sistem akuaponik
Penghilangan nutrien pada sistem akuaponik
Performa ikan nila pada sistem akuaponik
Pertumbuhan selada romain
Pembahasan

10
10
15
16
17
19
21

SIMPULAN
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

29
29
30
35
45

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5

Metode/alat dan waktu pengukuran parameter
Nilai pKa untuk mencari amonia tidak terionisasi
Rata-rata ± standar deviasi parameter kualitas air
Persentase penghilangan nutrien pada sistem akuaponik
Performa ikan nila pada sistem akuaponik

7
7
11
16
17

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Perumusan masalah
Rangkaian instalasi sistem percobaan
Selada romain
Fluktuasi pH
Fluktuasi TAN
Fluktuasi NH3
Fluktuasi NH4+
Fluktuasi NO2Fluktuasi NO3Kelimpahan bakteri
Rasio konversi pakan (FCR)
Tingkat kelangsungan hidup (SR)
Pertumbuhan bobot ikan nila dan pakan
Tinggi selada romain selama periode pengamatan
Laju pertumbuhan harian tinggi tanaman dan lebar daun

3
5
6
12
12
13
14
14
15
16
18
18
19
20
20

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Gambar percobaan
Contoh ukuran ikan nila
Ukuran selada romain awal dan akhir percobaan
Rata-rata ± standar deviasi performa ikan nila
Rata-rata ± standar deviasi performa selada romain
Desain dan evaluasi sistem akuaponik
Uji ANOVA kekeruhan
Uji ANOVA suhu
Uji ANOVA pH
Uji ANOVA TAN
Uji ANOVA NH3
Uji ANOVA NH4+
Uji ANOVA NO2Uji ANOVA NO3Uji ANOVA alkalinitas total
Uji ANOVA bakteri total
Uji ANOVA kelangsungan hidup ikan nila

35
35
36
37
37
38
39
39
40
41
41
42
42
43
43
43
44

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Permasalah utama pada usaha perikanan adalah penurunan kualitas air yang
disebabkan oleh tingginya akumulasi limbah budidaya. Menurut Avnimelech
(2006), ikan budidaya dapat tumbuh pada kepadatan yang tinggi dengan diaerasi,
akan tetapi ketika biomassa ikan semakin meningkat menyebabkan kualitas air
menjadi faktor pembatas. Sarwono dan Agustina (2002) melaporkan bahwa
penurunan kualitas air pada sistem budidaya disebabkan oleh padat penebaran dan
dosis pakan tinggi, yang berakibat pada akumulasi buangan metabolit dan sisa
pakan. Dekomposisi sisa pakan dan buangan metabolit akan menghasilkan produk
samping, yaitu amonia. Selanjutnya menurut Francis-Floyd et al. (1996), dari
semua parameter kualitas air yang mempengaruhi ikan, amonia menjadi faktor
pembatas kedua setelah oksigen.
Pakan dan urea menjadi sumber utama nitrogen pada limbah budidaya
(Hargreaves dan Tucker 2004). Menurut Avnimelech (2006), ikan hanya mampu
menyerap 20-30% nutrisi dari pakan, sedangkan sisanya diekskresikan ke
lingkungan dalam bentuk amonia dan protein organik. Selanjutnya Ebeling et al.
(2006) menambahkan bahwa dari 80% nitrogen yang diekskresikan, 90% terdapat
sebagai amonia dan 10% sebagai urea
Amonia di perairan terdapat dalam dua bentuk yang bersama-sama disebut
sebagai amonia nitrogen total (TAN), dan direpresentasikan sebagai amonia tidak
terionisasi (NH3) dan amonia terionisasi (NH4+) (Francis-Floyd et al. 1996; Körner
et al. 2001; Rahmani et al. 2004; Eshchar et al. 2006; Rijn et al. 2006; Titiresmi
dan Sopiah 2006). Suhu dan pH mempengaruhi kesetimbangan TAN, ketika terjadi
peningkatan pH dan suhu, bentuk NH3 menjadi lebih dominan. Toksisitas NH3
diperlihatkan dari ciri-ciri, seperti hiperaktif dan kehilangan keseimbangan
(Hargreaves 1998). Senyawa NH3 juga menyebabkan pertumbuhan ikan menjadi
lambat akibat tingkat kecernaan pakan yang buruk, dan resistensi terhadap penyakit
berkurang (Hargreaves dan Tucker 2004). Chen et al. (2006) melaporkan tingkat
NH3 yang dapat ditoleransi dalam sistem budidaya hanya 0,025 mg/L N.
Pada umumnya untuk mempertahankan kualitas air yang baik, 5-10% volume
air yang kaya nitrogen diganti dengan air baru (Masser et al. 1999). Menurut Hu et
al. (2015) hal tersebut hanya akan meningkatkan konsumsi air, dan air yang
dibuang ke ekosistem akan menyebabkan masalah lingkungan seperti eutrofikasi.
Dengan demikian diperlukan suatu pengolahan untuk mempertahankan kualitas air
budidaya, dan mengurangi buangan limbah ke lingkungan. Salah satu alternatif
yang dapat diterapkan adalah menggunakan sistem akuaponik. Sistem akuaponik
dikenal sebagai kombinasi budidaya ikan dengan tanaman hidroponik dalam sistem
resirkulasi (Diver 2006; Rakocy et al. 2006; Endut et al. 2010; Roosta dan
Hamidpour 2011; Zheljazkov dan Horgan 2011; Liang dan Chien 2013). Amonia
dalam sistem akuaponik diubah menjadi nitrat (NO3-) oleh bakteri nitrifikasi
(Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp.), kemudian nitrat diserap oleh tanaman,
menghasilkan kualitas air yang lebih baik, dan air dapat digunakan kembali untuk
pemeliharaan ikan (Rakocy et al. 2006; Tyson et al. 2011; Liang dan Chien 2013).
Tanaman dapat memberikan peran biofiltrasi dengan menyerap amonium,

2

sedangkan bakteri nitrifikasi memberikan peran ganda dengan mengurangi
konsentrasi amonia melalui oksidasi, dan mengkonversi amonia menjadi nitrat yang
dibutuhkan tanaman (Tyson et al. 2011).
Tanaman yang dapat digunakan dalam sistem akuaponik, salah satunya
adalah selada varietas romain (Lactuca sativa L. var. longifolia). Hasil penelitian
Trang et al. (2010) menunjukkan bahwa kapasitas serapan nitrogen oleh selada
sebesar 2,2 g/m2 selama 60 hari periode budidaya. Menurut Rakocy et al. (2006)
selada merupakan tanaman yang banyak digunakan pada sistem akuaponik, karena
dapat dipanen dalam waktu singkat (tiga sampai empat minggu dalam sistem), dan
relatif lebih sedikit bermasalah dengan hama dibandingkan dengan tanaman
berbuah. Demikian pula halnya dengan ikan nila (Oreochromis niloticus) yang
digunakan memiliki tingkat toleransi yang baik, dan banyak diadaptasikan pada
sistem resirkulasi dengan kondisi air yang berfluktuasi, serta memiliki nilai
ekonomis yang tinggi (Diver 2006).
Kajian mengenai pengolahan limbah budidaya dengan sistem akuaponik telah
banyak dilakukan di negara lain. Hasil penelitian Dediu et al. (2012) menunjukkan
bahwa tingkat penghapusan TAN dalam sistem akuaponik menggunakan selada
mencapai 0,32 g/m2/hari untuk laju aliran tinggi (HFR), dan 0,27 g/m2/hari untuk
laju aliran rendah (LFR). Penelitian lain menggunakan sistem akuaponik dengan
tanaman kangkung air (Ipomoea aquatica) dilakukan oleh Endut et al. (2010),
menunjukkan persentase penghapusan TAN dan nitrat melebihi 50%. Tyson et al.
(2008) pada penelitiannya menggunakan tanaman mentimun (Cucumis sativa)
menunjukkan bahwa kehilangan TAN lebih tinggi terjadi pada sistem akuaponik
dibandingkan dengan sistem hidroponik dan akuakultur. Penelitian ini dilakukan
untuk menilai efektivitas sistem akuaponik menggunakan selada romain dalam
pengolahan limbah nitrogen hasil budidaya ikan nila.

Perumusan Masalah
Kegiatan budidaya menghasilkan limbah berupa bahan organik maupun
anorganik, yang berasal dari residu pakan, buangan metabolisme ikan, dan
organisme mati. Pada kondisi lingkungan anaerob, perombakan bahan organik
menghasilkan hidrogen sulfida (H2S) dan metan (CH4), yang merupakan gas toksik
bagi ikan. Sementara pada kondisi aerob, dekomposisi bahan organik menghasilkan
bahan anorganik terlarut seperti amonia, nitrit (NO2-), dan nitrat, yang merupakan
nutrien di perairan. Tingginya masukan bahan organik dapat berdampak negatif,
yaitu penurunan oksigen terlarut, akibat kebutuhan bakteri terhadap oksigen terlarut
untuk proses dekomposisi dan oksidasi meningkat. Selain itu air limbah dengan
kandungan nutrien terlarut tinggi, yang dibuang ke lingkungan dapat menyebabkan
eutrofikasi. Dampak negatif lainnya dapat terjadi ketika terdapat NH3 terlarut dalam
sistem. Senyawa NH3 dapat menganggu pertumbuhan ikan yang dipelihara, bahkan
dapat menyebabkan efek toksik. Oleh karena itu diperlukan suatu upaya untuk
menanggulangi dampak-dampak negatif ini. Salah satu metode yang dapat
diterapkan adalah menggunakan sistem akuaponik yang ramah lingkungan. Sistem
ini selain dapat mengurangi nutrien dalam sistem, juga dapat mengurangi buangan
limbah ke lingkungan karena menerapkan resirkulasi, dan menghasilkan produk
tambahan yaitu tanaman yang dipanen.

3

Limbah budidaya

Akumulasi bahan organik
Biofiltrasi
oleh bakteri
nitrifikasi dan
selada romain

Sistem akuaponik

Kualitas air
Performa ikan nila dan
selada romain
Biomassa ikan nila dan
selada romain
Alternatif pengolahan limbah
budidaya dan peningkatan multi
produk
Gambar 1 Perumusan masalah pengolahan limbah budidaya pada sistem akuaponik

Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menilai efektivitas sistem akuaponik dengan membandingkan perlakuan yang
diuji terhadap pengolahan limbah nitrogen hasil budidaya ikan nila.
2. Menganalisis pengaruh air hasil pengolahan terhadap pertumbuhan ikan nila
yang dibudidayakan.

Manfaat
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam penyediaan informasi
mengenai efektivitas akuaponik dalam pengolahan limbah budidaya,

4

mempertahankan kualitas air guna mendukung pertumbuhan, dan kelangsungan
hidup ikan yang dipelihara. Selanjutnya informasi ini diharapkan dapat
diaplikasikan secara berkelanjutan, sehingga mengurangi buangan limbah ke
lingkungan, dan diperoleh nilai tambah dari tanaman yang dipanen.

Hipotesis
Hipotesis yang diajukan adalah perbedaan perlakuan yang diuji pada sistem
dapat berimplikasi pada efektivitas penurunan limbah nitrogen, dan secara
sistematis berdampak pula pada pertumbuhan ikan yang dipelihara.

METODE PENELITIAN

Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pusat Penelitian Lingkungan
Hidup (PPLH) Institut Pertanian Bogor (IPB), selama tiga bulan mulai FebruariApril 2015. Analisis kualitas air dan perhitungan bakteri total dilakukan di
Laboratorium PPLH IPB dan Laboratorium Fisika-Kimia Perairan, Divisi
Produktivitas dan Lingkungan Perairan (Proling), Departemen Manajemen
Sumberdaya Perairan, IPB.

Rancangan Penelitian
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) in time yang
terdiri dari tiga perlakuan dan diulang sebanyak tiga kali. Perlakuan yang diberikan
pada percobaan ini adalah perlakuan I tanpa tanaman sebagai kontrol (P1),
perlakuan II adalah selada romain tanpa penambahan bakteri (P2), dan perlakuan
III selada romain dan penambahan bakteri komersial (P3). Pada RAL in time,
pengamatan dilakukan secara berulang, dengan waktu pengamatan dianggap
sebagai faktor tambahan pengamatan (Widiharih 2001).

Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian terdiri dari persiapan percobaan, penebaran ikan,
penambahan bakteri nitrifikasi, dan penanaman selada. Hal-hal tersebut disajikan
dalam uraian sebagai berikut.
Persiapan sistem percobaan
Konstruksi sistem percobaan terdiri dari kombinasi bak pemeliharaan ikan
dan wadah hidroponik. Untuk bak pemeliharaan ikan menggunakan akuarium
berukuran 80x40x40 cm3, dan diisi dengan 100 L air. Sementara wadah hidroponik

5

menggunakan talang air, yang dipasang pot-pot hidroponik berdiameter 5 cm.
Setiap sistem percobaan juga dilengkapi bak tandon air yang diisi 60 L air, dan
ditambahkan bioball, dengan jumlah sesuai dengan luas penutupan diameter bak
tandon. Rangkaian percobaan kemudian disusun untuk bekerja dengan metode
resirkulasi, yaitu air hasil budidaya dari akuarium dialirkan dengan debit air
dipertahankan 187 L/jam ke bagian talang melewati akar selada. Air kemudian
mengalir dari talang dan ditampung dalam tandon untuk dihomogenkan,
selanjutnya air dipompa secara vertikal untuk masuk kembali ke akuarium. Gambar
sistem akuaponik ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar

2

Rangkaian instalasi percobaan. Akuarium tempat
pemeliharaan ikan (a), tabung aliran (b), talang hidroponik
(c), tandon (d),
= arah aliran air

Penebaran ikan nila
Ikan nila sebanyak 20 ekor dengan bobot antara 20-25 g/ekor (panjang baku
9-10 cm), ditebar ke dalam akuarium. Kisaran kepadatan pemeliharaan ikan nila
yaitu 5 g/L, mengacu pada kisaran padat tebar ikan nila pada sistem akuaponik oleh
Sace dan Fitzsimmons (2013). Selama satu minggu ikan diaklimatisasi dan diberi
pakan komersial agar terjadi akumulasi nutrien untuk mengaktifkan bakteri, dan
menyediakan nutrien yang dapat dimanfatkan oleh tanaman. Setelah itu ikan
dipelihara selama 35 hari dan diberi pakan sebanyak 3% dari bobot rata-rata ikan,
dengan frekuensi pemberian pakan tiga kali sehari. Pengukuran panjang dan bobot
dilakukan setiap minggu.
Penambahan bakteri komersial
Bakteri komersial ditambahkan ke dalam sistem sebanyak 32 mL pada P3.
Penambahan bakteri dilakukan setelah ikan nila diaklimatisasi. Bakteri yang
ditambahkan berisi Nitrobacter sp. dan Nitrosomonas sp. dengan kepadatan ± 106
CFU/mL berdasarkan hasil perhitungan bakteri total di laboratorium. Komposisi
bakteri dan jumlah penambahan berdasarkan petunjuk pada kemasan. Penambahan
bakteri kemudian dilakukan setiap minggu.

6

Penanaman selada romain
Tanaman yang digunakan adalah selada dari varietas romain. Jenis selada ini
memiliki bentuk lonjong dan mampu mencapai tinggi 25 cm. Daunnya lebih tegak
dibandingkan daun selada pada umumnya. Bentuk selada romain disajikan pada
Gambar 3.

Gambar 3 Selada romain (Lactuca sativa L. var. longifolia) (Dok.pribadi)
Bibit selada berukuran tinggi 11 cm ditimbang bobotnya secara acak untuk
P2 dan P3 sebagai bobot awal. Media tanam yang digunakan adalah rockwool, dan
ditimbang bersama penimbangan bobot bibit selada romain. Berdasarkan
penimbangan secara acak, bobot awal selada romain pada P2 yaitu 18 g, sedangkan
pada P3 yaitu 20 g. Setiap pot-pot sebelumnya dipasang pada styrofoam, yang telah
diberi lubang sesuai dengan diameter pot yang digunakan. Selada romain dengan
umur tebar sekitar dua minggu kemudian ditanam di pot-pot yang telah diletakkan
pada talang air (P2 dan P3), dengan jarak tanam 20 cm mengikuti aturan jarak tanam
sayuran oleh petani hidroponik. Penanaman selada romain dilakukan setelah bakteri
ditambahkan dalam sistem. Masing-masing talang ditanam dengan lima selada
romain, menggunakan metode nutrient film technique (NFT). NFT merupakan
metode hidroponik dengan aliran air yang tipis setinggi ±1 cm, sehingga akar
tumbuh pada lapisan nutrisi yang dangkal, sedangkan akar yang tidak terendam
dapat menyerap oksigen melalui difusi (Rakocy et al. 2006).

Parameter pengamatan
Parameter pengamatan dalam penelitian ini terdiri dari pengukuran kualitas
air; persentase amonia tidak terionisasi; persentase penurunan nutrien;
pertumbuhan, kelangsungan hidup dan konversi pakan ikan; dan pertumbuhan
tanaman selada. Hal-hal tersebut disajikan dalam uraian sebagai berikut.

7

Kualitas Air
Pengambilan contoh dan pengamatan parameter dilakukan setiap minggu
selama 35 hari. Parameter kualitas air yang diukur terdiri atas parameter fisika (suhu
dan kekeruhan), kimia (pH, oksigen terlarut, alkalinitas, TAN, nitrat, dan nitrit),
dan biologi (bakteri total). Analisis kualitas air menggunakan metode yang
dipublikasikan APHA (2012).
Analisis parameter fisika dan kimia dilakukan dengan mengambil contoh air
kemudian dilakukan analisis di laboratorium. Analisis kelimpahan bakteri dengan
mengambil 100 mL contoh air, kemudian dilakukan analisis perhitungan di
laboratorium menggunakan metode total plat count (TPC). Parameter beserta alat
atau metode dan waktu pengukuran selengkapnya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Metode/alat dan waktu pengukuran parameter pengamatan (APHA 2012)
Parameter
Satuan
Metode/Alat
Waktu Pengukuran
Fisika
o
Suhu
C
Termometer
Setiap minggu
Kekeruhan
NTU
Turbidity meter
Setiap minggu
Kimia
pH
pH meter
Setiap minggu
TAN
mg/L
Spektrofotometer
Setiap minggu
Nitrat (mg/L)
mg/L
Spektrofotometer
Setiap minggu
Nitrit (mg/L)
mg/L
Spektrofotometer
Setiap minggu
Oksigen terlarut
mg/L
DO meter
Setiap minggu
Alkalinitas
mg CaCO3/l
Titrasi
Setiap minggu
Biologi
Kelimpahan bakteri
CFU/mL
TPC
Setiap minggu
Persentase amonia tidak terionisasi
Amonia tidak terionisasi dapat dicari dari hasil pengukuran TAN dengan
menggunakan data suhu dan pH yang diukur selama percobaan. Dengan data suhu
dapat ditentukan nilai pKa atau faktor pengali seperti yang tercantum dalam Tabel
2, sedangkan rumus untuk mencari persentase amonia tidak terionisasi adalah
sebagai berikut (Strickland & Parsons 1972):
% Amonia tidak terionisasi =

100
1 + antilog (pKa

pH)

Tabel 2 nilai pKa untuk mencari persentase amonia tidak terionisasi
Suhu (°C)
pKa

5
9,90

10
9,73

15
9,56

20
9,40

25
9,24

30
9,09

Persentase penghilangan nutrien (nutrient removal)
Persentase penghilangan nutrien dapat dicari dengan membandingkan nilai
pada kontrol dan perlakuan. Persentase penghilangan dapat dicari dengan
menggunakan rumus dari Effendi et al. (2015), yakni sebagai berikut:

8

% Penghilangan =

a

b
a

X 100%

Keterangan :
a = Konsentrasi nutrien kontrol pada waktu t
b = Konsentrasi nutrien perlakuan pada waktu t
Pertumbuhan, kelangsungan hidup, dan rasio konversi pakan ikan nila
Pengukuran panjang dan bobot ikan dilakukan dengan melakukan
pengambilan contoh ikan pada setiap akuarium percobaan (N=10 ekor). Contoh
ikan yang dipilih kemudian diukur panjangnya dengan penggaris dan bobot
ditimbang dengan timbangan digital.
a. Pertumbuhan
Laju pertumbuhan spesifik atau specific growth rate (SGR) dan harian atau
growth rate (GR) ikan nila dihitung menggunakan persamaan dari Zonneveld et al.
(1991), yaitu sebagai berikut:
SGR =

ln W
t

ln W
t

× 100%; GR =

W
t

W
t

Keterangan :
= Bobot basah awal (g)
W0
Wt
= Bobot basah pada waktu t (g)
t0
= Waktu awal pengamatan (hari)
t
= Waktu pengamatan ke t (hari)
b. Kelangsungan hidup
Kelangsungan hidup (SR) ikan nila dihitung untuk mengetahui persentase
jumlah ikan yang mati dan masih hidup sampai percobaan selesai. Kelangsungan
hidup ikan nila dihitung menggunakan persamaan berdasarkan Zonneveld et al.
(1991), yaitu sebagai berikut:
SR =

N

N
N

× 100%

Keterangan :
Nt
= Jumlah individu hari ke-t (g)
N0
= Jumlah individu awal (g)
c. Konversi pakan / Food Convertion Ratio (FCR)
Rasio konversi pakan ikan nila dihitung untuk mengetahui efektivitas pakan
yang diberikan kepada ikan terhadap pertumbuhan. Tingkat konversi pakan
dihitung dengan menggunakan rumus dari Ridha dan Cruz (2001), yaitu sebagai
berikut:
FCR =

P
W W

Keterangan :
FCR = Food convertion ratio
P
= Jumlah pakan selama pemeliharaan (g)

9

Pertumbuhan selada romain
Pengamatan pertumbuhan selada romain meliputi pengukuran lebar dan
jumlah daun selada yang diukur setiap minggu sejak penanaman. Pengamatan lebar
dan jumlah daun dilakukan saat tanaman berumur 7, 14, 21 dan 28, 35 hari setelah
tanam (HST). Bobot awal dan akhir selada setelah panen diukur kemudian
dilakukan perhitungan laju pertumbuhannya.
a. Pertumbuhan spesifik (SGR) selada dihitung mengikuti persamaan Gaudet in
Mitchell 1974 sebagai berikut:
ln X
ln X
SGR =
× 100%
t t
Keterangan :
= Berat basah akhir (g)
Xt
X0
= Berat basah awal (g)
t0
= Waktu awal pengamatan (hari)
t
= Waktu pengamatan ke t (hari)
b. Pertumbuhan relatif (RGR) selada mengikuti persamaan (Buzby dan Lin 2014)
sebagai berikut:
ln X
ln X
RGR =
t t
Keterangan :
= Berat basah akhir (g)
Xt
X0
= Berat basah awal (g)
t0
= Waktu awal pengamatan (hari)
t
= Waktu pengamatan ke t (hari)

Analisis Data
Data kualitas air dan pertumbuhan ikan yang diperoleh disajikan dalam
bentuk tabel dan gambar kemudian dianalisa secara deskriptif. Analisis statistik
menggunakan RAL in time. Pada RAL in time selain perlakuan yang diberikan,
perkembangan respon selama penelitian juga ingin dilihat, sehingga pengaruh
waktu perlu dikaji disamping perlakuan yang diberikan (Mattjik dan Sumertajaya
2013). Berikut model linier yang digunakan:
yijk = μ + αi + δik + βj + (αβ)ij + εijk
Keterangan:
yijk
: Nilai pengamatan pada perlakuan ke-i, waktu ke-j, ulangan ke-k; i=1,2,3
(Kontrol : tanpa tanaman; S : selada romaine; SB : selada romain dan
bakteri), j=1,2,...,6 (hari ke- 0, 7, 14, 21, 28, 35), k=1,2,3
μ
: Rataan umum
αi
: Pengaruh perlakuan ke-i
δik
: Komponen galat (a)
βj
: Pengaruh waktu ke-j
(αβ)jk : Pengaruh interaksi perlakuan ke-i dan waktu ke-j
εijk
: Pengaruh acak dari interaksi waktu dengan perlakuan yang menyebar
normal

10

Hipotesis
1.
Pengaruh perlakuan terhadap respon
Hipotesis :
H0
: αK = αS = αSB = 0 (tidak ada pengaruh perlakuan terhadap respon)
H1
: minimal ada satu αj ≠ 0 (ada pengaruh perlakuan terhadap respon)
2.
Pengaruh waktu pengamatan
Hipotesis :
: β0= β7= β14 = β ….= β35 = 0 (tidak ada pengaruh perlakuan terhadap
H0
respon)
H1
: minimal ada satu βk ≠ 0 (ada pengaruh waktu pengamatan terhadap
respon)
3.
Pengaruh interaksi perlakuan dan waktu pengamatan
Hipotesis :
H0
: (αβ)K0 = (αβ)K6 = … = (αβ)SB35 = 0 (tidak ada pengaruh perlakuan dan
waktu pengamatan)
H1
: minimal ada satu (αβ)jk ≠ 0 (ada pengaruh interaksi perlakuan dan waktu
pengamatan)
Berdasarkan hasil analisis, jika hipotesis nol ditolak atau ada pengaruh pada
respon yang diamati maka dilakukan uji lanjut untuk melihat perlakuan yang
berbeda. Uji lanjut yang digunakan adalah Uji Duncan pada taraf kepercayaan 95%
(P0,05), tetapi waktu pengamatan memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai
kekeruhan (P