PENGARUH INTENSITAS CAHAYA DAN LAMA PENY
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
berlangsungnya
ini
dikarenakan
penyatuan
CO2
intensitas
dan
cahaya
air
matahari
untuk
dibutuhkan
membentuk
untuk
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
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
6,74
6,71
6,68
6,80
6,95
6,99
6,68
6,72
6,32
6,92
6,46
7,01
6,49
6,66
6,86
7,18
6,36
6,82
Sesudah Perlakuan
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
9,23
8,16
8,20
8,55
8,22
8,92
10,90
8,16
9,13
9,33
9,53
9,13
2. Data Hasil Selisih Kadar DO (ppm) Sesudah dan Sebelum Perlakuan
9,39
10,21
12,36
9,40
9,78
12,11
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
3. Hasil Analisis Statistika
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
2,74
1,5
1,34
1,37
1,86
0,1
4,22
1,44
2,61
2,41
3,06
2,12
2,65
3,5
5,68
2,6
2,83
5,62
B. PEMABAHASAN
Rancangan penelitian yang kami gunakan pada penilitian faktor lama
pencahayaan, intesitas dan interaksinya terhadap DO (disolve oxygen) adalah rancangan
faktorial acak lengkap. Hal ini dimaksudkan agar selain mengetahui efek setiap faktor
dari penelitian juga mengetahui interaksi antar faktor terhdap produksi DO hasil
fotosintesis Ceratophyllum demersum. Untuk mengurangi tingkat kesalahan setiap
percobaan kami mengadakan tiga kali pengulangan.
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% (α).
Berdasarkan tabel anava hasil pengujian di atas, menunjukkan bahwa hasil
analisis univariate diperoleh Fo intensitas cahaya yaitu 5,506. Jika dibandingkan dengan
F0,05, 2, 12 maka Fo > F0,05, 2, 12 sedangkan pada output diperoleh p value 0,002 < α maka Ho
ditolak.
Hasil analisis univariate diperoleh Fo lama penyinaran yaitu 0,518. Jika
dibandingkan dengan F0,05, 2, 12 maka Fo < F0,05, 2, 12 sedangkan pada output diperoleh p value
0,486 > α maka Ho diterima.
Hari hasil analisis univariate diperoleh Fo lama penyinaran dengan intensitas
cahaya yaitu 0,087. Jika dibandingkan dengan F0,05, 2, 12 maka Fo < F0,05, 2, 12 sedangkan pada
output diperoleh p value 0,917 > α maka Ho ditolak.
Sehingga berdasarkan hasil uji statistika dan pengujian hasil tersebut terhadap
hipotesis statistika dapat disimpulkan bahwa intensitas cahaya berpengaruh terhadap
kadar DO. Sedangkan, lama penyinaran tidak terpengaruh terhadap kadar DO dan
interaksi antara intensitas cahaya dengan lama penyinaran tidak berpengaruh terhadap
kadar DO.
Uji Post Hoc
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.
Ju
m
la
hR
a
ta
-R
a
taD
O
Rata-Rata Pengaruh Kombinasi Intensitas Cahaya dengan Lama Waktu Penyinaran
4.5
4
3.5 R²
R² == 0.99
1
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
Intensitas Cahaya
5 jam
8 jam
Linear (5 jam)
Linear (8 jam)
Linear (5 jam)
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. dalam“Pengaruh 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
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
6,74
6,71
6,68
6,80
6,95
6,99
6,68
6,72
6,32
6,92
6,46
7,01
6,49
6,66
6,86
7,18
6,36
6,82
Sesudah Perlakuan
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
9,39
10,21
12,36
9,40
9,78
12,11
10,90
8,16
9,13
9,33
9,53
9,13
9,23
8,16
8,20
8,55
8,22
8,92
5. Data Hasil Selisih Kadar DO (ppm) Sesudah dan Sebelum Perlakuan
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
6. Hail Analisis Statistika
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
2,65
3,5
5,68
2,6
2,83
5,62
4,22
1,44
2,61
2,41
3,06
2,12
2,74
1,5
1,34
1,37
1,86
0,1
D. Dokumentasi
Alat dan Bahan
DO Meter
Ceratophyllum demersum
Luxmeter
Neraca Analitik
Kertas minyak, label, slotip, gunting
dan alat tulis
Aquades
Penimbangan berat C. demersum
NaHCO3
Gelas Beker 500 ml
Penyiapan media tanam
Proses penyungkupan
Peletakan C. demersum pada media tanam
Pemberian perlakuan
Gelembung O2 hasil fotosintesis
Pengukuran oksigen
terlarut dengan DO meter
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
berlangsungnya
ini
dikarenakan
penyatuan
CO2
intensitas
dan
cahaya
air
matahari
untuk
dibutuhkan
membentuk
untuk
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
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
6,74
6,71
6,68
6,80
6,95
6,99
6,68
6,72
6,32
6,92
6,46
7,01
6,49
6,66
6,86
7,18
6,36
6,82
Sesudah Perlakuan
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
9,23
8,16
8,20
8,55
8,22
8,92
10,90
8,16
9,13
9,33
9,53
9,13
2. Data Hasil Selisih Kadar DO (ppm) Sesudah dan Sebelum Perlakuan
9,39
10,21
12,36
9,40
9,78
12,11
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
3. Hasil Analisis Statistika
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
2,74
1,5
1,34
1,37
1,86
0,1
4,22
1,44
2,61
2,41
3,06
2,12
2,65
3,5
5,68
2,6
2,83
5,62
B. PEMABAHASAN
Rancangan penelitian yang kami gunakan pada penilitian faktor lama
pencahayaan, intesitas dan interaksinya terhadap DO (disolve oxygen) adalah rancangan
faktorial acak lengkap. Hal ini dimaksudkan agar selain mengetahui efek setiap faktor
dari penelitian juga mengetahui interaksi antar faktor terhdap produksi DO hasil
fotosintesis Ceratophyllum demersum. Untuk mengurangi tingkat kesalahan setiap
percobaan kami mengadakan tiga kali pengulangan.
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% (α).
Berdasarkan tabel anava hasil pengujian di atas, menunjukkan bahwa hasil
analisis univariate diperoleh Fo intensitas cahaya yaitu 5,506. Jika dibandingkan dengan
F0,05, 2, 12 maka Fo > F0,05, 2, 12 sedangkan pada output diperoleh p value 0,002 < α maka Ho
ditolak.
Hasil analisis univariate diperoleh Fo lama penyinaran yaitu 0,518. Jika
dibandingkan dengan F0,05, 2, 12 maka Fo < F0,05, 2, 12 sedangkan pada output diperoleh p value
0,486 > α maka Ho diterima.
Hari hasil analisis univariate diperoleh Fo lama penyinaran dengan intensitas
cahaya yaitu 0,087. Jika dibandingkan dengan F0,05, 2, 12 maka Fo < F0,05, 2, 12 sedangkan pada
output diperoleh p value 0,917 > α maka Ho ditolak.
Sehingga berdasarkan hasil uji statistika dan pengujian hasil tersebut terhadap
hipotesis statistika dapat disimpulkan bahwa intensitas cahaya berpengaruh terhadap
kadar DO. Sedangkan, lama penyinaran tidak terpengaruh terhadap kadar DO dan
interaksi antara intensitas cahaya dengan lama penyinaran tidak berpengaruh terhadap
kadar DO.
Uji Post Hoc
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.
Ju
m
la
hR
a
ta
-R
a
taD
O
Rata-Rata Pengaruh Kombinasi Intensitas Cahaya dengan Lama Waktu Penyinaran
4.5
4
3.5 R²
R² == 0.99
1
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
Intensitas Cahaya
5 jam
8 jam
Linear (5 jam)
Linear (8 jam)
Linear (5 jam)
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. dalam“Pengaruh 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
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
6,74
6,71
6,68
6,80
6,95
6,99
6,68
6,72
6,32
6,92
6,46
7,01
6,49
6,66
6,86
7,18
6,36
6,82
Sesudah Perlakuan
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
9,39
10,21
12,36
9,40
9,78
12,11
10,90
8,16
9,13
9,33
9,53
9,13
9,23
8,16
8,20
8,55
8,22
8,92
5. Data Hasil Selisih Kadar DO (ppm) Sesudah dan Sebelum Perlakuan
Taraf lama
penyinaran
Lama
5 jam
penyinaran
8 jam
6. Hail Analisis Statistika
Ulangan
1
2
3
1
2
3
Intensitas cahaya
15.000 lux
20.000 lux
25.000 lux
2,65
3,5
5,68
2,6
2,83
5,62
4,22
1,44
2,61
2,41
3,06
2,12
2,74
1,5
1,34
1,37
1,86
0,1
D. Dokumentasi
Alat dan Bahan
DO Meter
Ceratophyllum demersum
Luxmeter
Neraca Analitik
Kertas minyak, label, slotip, gunting
dan alat tulis
Aquades
Penimbangan berat C. demersum
NaHCO3
Gelas Beker 500 ml
Penyiapan media tanam
Proses penyungkupan
Peletakan C. demersum pada media tanam
Pemberian perlakuan
Gelembung O2 hasil fotosintesis
Pengukuran oksigen
terlarut dengan DO meter