B1J009160 5.
6
II.
MATERI DAN METODE PENELITIAN
1. Materi, Lokasi dan Waktu Penelitian
1.1. Materi Penelitian
1.1.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan meliputi daun pohon sengon sebagai sampel
yang terdapat di daerah Kecamatan Baturraden, Kabupaten Banyumas. Alkohol
70%, HCl 0,7%, pereaksi Cu, pereaksi Nelson, pereaksi karbohidrat, phenol merah,
aquades.
1.1.2. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tabung reaksi, pipet kaca
berskala, labu ukur, oven, spektofotometer dengan panjang gelombang 500 µm, silet,
gunting daun, plastik bening, timbangan analitik, soil tester, hygrometer, alat tulis
dan alat dokumentasi.
1.2. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di hutan rakyat berbasis pohon sengon yang berada di
wilayah Desa Kutasari dan Desa Pamijen, kecamatan Baturraden, Kabupaten
Banyumas, Jawa Tengah. Analisis massa karbohidrat sebagai dasar penentuan daya
serap karbon dioksida daundilakukan di Laboratorium Kimia Organik Program Studi
Kimia Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman.
Penelitian dilaksanakan selama 3 bulan (12 minggu). Dimulai pada minggu
ke empat bulan Juli sampai dengan minggu ke tiga bulan Oktober 2013.
7
2. Metode Penelitian
2.1. Rancangan Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode survei,
sedangkan teknik pengambilan sampel menggunakan stratified random sampling.
Strata yang digunakan adalah umur tegakan
sengon. Umur tegakan sengon
dikelompokkan kedalam 5 kelompok umur sebagai berikut:
1. Umur tegakan ≤ 1 tahun,
2. Umur tegakan > 1 sampai 2 tahun,
3. Umur tegakan > 2 sampai 3 tahun,
4. Umur tegakan > 3 sampai 4 tahun, dan
5. Umur tegakan > 4 sampai 5 tahun
Pada setiap kelompok umur tegakan tersebut ditentukan sebanyak 5 pohon
secara acak sebagai ulangan untuk pengambilan sampel daun. Pengambilan sampel
daun sengon dilakukan sebanyak dua tahap sebagai perbandingan. Pengambilan
sampel tahap pertama adalah menjelang proses fotosintesis antara pukul 03.00
sampai 04.00 WIB, sedangkan pengambilan sampel tahap kedua adalah ketika
proses fotosintesis optimal berlangsung yaitu pada pukul 10.00 sampai 11.00 WIB.
Jumlah karbon yang dianalisis selanjutnya adalah selisih antara data yang diperoleh
dari sampel yang diambil pada tahap kedua dan tahap pertama.
2.2. Variabel Penelitian
Variabel bebas yang digunakan dalam penelitian ini berupa umur tegakan
sengon dan variabel tergantungnya berupa daya serap sengon terhadap CO2.
Parameter yang diamati dalam penelitian ini adalah jumlah daun per pohon, luas
permukaan daun dan kandungan CO2 pada daun.
8
2.3. Cara Kerja
2.3.1. Pengambilan Sampel Daun (Purwaningsih, 2007)
a. Penentuan pohon yang diambil daunnya
Pohon sengon yang berada pada setiap sampling plot yang telah ditentukan
secara acak kemudian diambil daunnya sebanyak 30 g pada pukul 03.00 - 04.00 dan
pukul 10.00 - 11.00 WIB. Sampel daun dimasukkan ke dalam plastik yang berisi
alkohol 70% sampai terendam.Perendaman dengan alkohol ini bertujuan untuk
menghentikan laju metabolisme daun.
b.
Estimasi Penentuan Jumlah Daun Perpohon
Daya serap pohon terhadap karbon dioksida per individu pohon diantaranya
dipengaruhi oleh jumlah daun.Oleh karena itu diperlukan penentuan jumlah daun per
pohon. Langkah-langkah untuk menghitung jumlah daun per pohon mengikuti teknik
penghitungan dari Sinambela (2006) sebagai berikut:
1) jumlah cabang yang terdapat pada pohon dihitung lalu dikelompokkan
berdasarkan ukurannya.
2) dari masing-masing kelompok cabang tersebut dipilih salah satu cabang
untuk dihitung daunnya.
3) jumlah daun pada cabang terpilih dikalikan jumlah cabang yang terdapat pada
tiap kelompoknya.
4) jumlah daun pada tiap kelompok cabang digabungkan, sehingga didapatkan
jumlah daun per individu pohon.
c. Pengukuran Massa Karbohidrat
Massa karbohidrat daun sengondiukur menggunakan cara kerja dari
Sinambela (2006) sebagai berikut:
9
1. Sampel daun 30 g ditimbang dan dihancurkan dengan cara menggerus
menggunakan mortar pada cawan porselin sampai halus. Sampel daun yang
halus dikeringkan dalam oven pada suhu ± 105°C selama 48 jam untuk
mendapatkan bobot kering mutlak.
2. 200 mg sampel daun yang sudah kering ditimbang dan ditambahkan dengan
20 ml HCl 0,7 N.
3. Sampel daun tersebut kemudian dimasukkan ke dalam penangas air agar
terjadi hidrolisis selama 2,5 jam, lalu disaring dalam labu ukur 100 ml..
4. Larutan ditetesi phenol merah, kemudian dinetralkan dengan NaOH 1N
dengan cara titrasi hingga terjadi perubahan larutan dari berwarna biru
menjadiwarna merah muda.
5. Larutan diendapkan proteinnya agar gugusan CHO yang terjadi benar-benar
karbohidrat. Pengendapan protein ini dilakukan dengan cara larutan
ditambah5 ml ZnSO4 5% dan 5 ml Ba(OH)2 0,3 N.
6. Larutan akuades ditambahkan sampai tanda tera 100 ml.
7. Larutan disaring kembali dan diambil larutan yang sudah jernih (super natan).
8. Pipet 1 ml larutan yang sudah jernih (super natan) dalam tabung kimia.
9. Deret standar karbohidrat 0, 5, 10, 15, 20, 25 ml dibuat.
10. Pereaksi Cu ditambahkan sebanyak 2 ml lalu dipanaskan dalam penangas air
selama 10 menit lalu didinginkan.
11. Pereaksi Nelson ditambahkan dengan 20 ml H2O sampai tanda tera
padamasing-masing deret standar lalu dikocok dan biarkan selama 20 menit.
12. Larutan diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 500 μ m.
13. Persentase karbohidrat dihitung menggunakan rumus:
Persentase KH =
,
100% ÷ 1000000 …………. 1
10
A : Absorbsi karbohidrat contoh
S : rata-rata standar karbohidrat
100
0,2
20
1
14. Massa karbohidrat dihitung dari persentase yang telah ditemukan.
Massa KH = Persentase Karbohidrat x Bobot Basah daun
………
2
Massa karbohidrat (setara glukosa) yang diperoleh dari metode karbohidrat
dikonversikan ke massa karbon dioksida dari perbandingan mol setelah
disetarakan koefisien reaksinya berdasarkan persamaan reaksi fotosintesis:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
15. Dari persamaan reaksi tersebut dapat dilihat 1(satu) mol glukosa (C 6H12O6)
setara dengan 6 (enam) mol karbon dioksida (CO2). Cara perhitungannya
adalah sebagai berikut:
1.Mol C6H12O6 = Massa C6H12O6: Mr C6H12O6
2.Massa CO2 = 6 Mol C6H12O6x Mr CO2
………… 3
Keterangan : Ar C = 12; Ar H = 1, Ar O = 16
Mr C6H12O6 = (6xAr C)+(12xAr H)+(6xAr O)
= (6x12)+(12x1)+(6x16) = 180
Mr. CO2
= Ar C+(2xAr O)
= 12+(2x16) = 44
d. Pengukuran Luas Daun
Luas daun diukur dengan menggunakan metode gravimetri (Sitompul dan
Guritno, 1995) sebagai berikut:
1. Ambil daun untuk dihitung luas daunnya.
2. Mengukur luas kertas yang dijadikan sebagai cetakan daun yaitu dengan
rumus panjang x lebar sehingga diperoleh nilai luas kertas (LK).
3. Menimbang kertas yang dijadikan sebagai cetakan daun sehingga diperoleh
bobot kertas (Wt).
11
4. Membuat pola daun yang dijadikan sebagai sampel diatas kertas cetakan yang
telah diketahui luas dan bobotnya, setelah itu pola daun kertas yg telah
digunting ditimbang sehingga diperoleh bobot kertas replika daun (Wt).
=
…………… 4
Keterangan:
LD = luas daun
Wr = berat kertas replika daun
Wt = berat total kertas
LK = luas total kertas
e. Perhitungan Daya Serap Karbon dioksida
Daya serap karbon dioksida pohon sengon akan dihitung berdasarkan metode
yang digunakan oleh Purwaningsih (2007) dan Sinambela, (2006). Untuk mengetahui
besarnya daya serap karbon dioksida tanaman sengon, maka data yang dihasilkan
dari uji Laboratorium dimasukkan kedalam persamaan sebagai berikut:
( )=
(
30
)
Penentuan daya serap karbon dioksida per luas daun per jam dihitung dengan
menggunakan rumus:
=
…………... 5
Keterangan:
Dt = daya serap bersih karbon dioksida per luas daun per jam
D = daya serapan karbon dioksida per luas sampel daun
t = selisih waktu pengambilan sampel yaitu pukul 04.00 dan pukul 11.00
Penentuan Karbon dioksida yang diserap bersih per Helai Daun (Dl) per jam
dihitung menggunakan rumus:
=
Keterangan:
Dl = Daya serap per helai daun
Dt = Daya serap bersih CO2 per luas daun per jam
………… 6
12
Penentuan karbon dioksida yang di serap bersih per pohon per jam dihitung
menggunakan rumus:
=
………… 7
Keterangan:
Dn = Daya serap bersih CO2 per pohon per jam
Σd = Jumlah daun tiap pohon.
Dl = Daya serap per helai daun
Penentuan Karbon dioksida yang diserap bersih per hektar lahan (Dh) di
hitung menggunakan rumus:
=
/
………… 8
Keterangan :
Dh = Daya serap bersih CO2 per hektar lahan per jam
Dn = Daya serap bersih CO2 per pohon per jam
K = Kerapatan pohon per Ha lahan (10000 : jarak tanam)
Penentuan karbon dioksida yang diserap bersih per hektar per tahun dihitung
menggunakan rumus:
= [(
)+ (
(12,07
)
0,46)]
365 ……….. 9
Keterangan :
Dy = Daya serap CO2 per hektar
Dn= Daya serap per pohon per jam
A = nilai rata-rata lama penyinaran maksimum per hari, (12,07 jam/hari), (Sitompul
danGuritno).
t = nilai rata-rata lama penyinaran aktual per hari ( 4,05 jam/hari)
0,46 = perbandingan antara rata-rata per hari laju fotosintesis pada hari mendung dengan hari
cerah ( Sitompul dan Guritno, 1995)
365 = jumlah hari dalam satu tahun
3. Metode Analisis
3.1. Analisis Varian (ANOVA)
Analisis Varian (ANOVA) digunakan untuk mengetahui pengaruh umur
tegakan pohon sengon terhadap daya serap karbon dioksida pada tegakan sengon.
Hasil analisis varian menunjukkan perbedaan yang nyata sehingga dilakukan uji
lanjut pada tingkat kepercayaan 95% atau 99%. Koefisien keragaman yang
13
dihasilkan dalam penelitian ini diatas 20 %, maka uji lanjut yang digunakan adalah
uji Duncan (Hanafiah, 2003).
3.2. Analisis Korelasi dan Regresi
Analisis korelasi digunakan untuk menguji hubungan antara umur tegakan
hutan rakyat sengon dengan daya serap karbon dioksida, sedangkan analisis regresi
digunakan untuk mengetahui pola hubungan antara umur tegakan sengon dan
kemampuan
tegakan
sengon
dalam
menyerap
karbon
terssebutmenggunakan persamaan umum sebagai berikut :
y = a + bX
Keterangan :
y = Daya serap karbon dioksida
a = Konstanta
b = Koefisien peubah bebas
X = Umur Tegakan
dioksida.
Analisis
II.
MATERI DAN METODE PENELITIAN
1. Materi, Lokasi dan Waktu Penelitian
1.1. Materi Penelitian
1.1.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan meliputi daun pohon sengon sebagai sampel
yang terdapat di daerah Kecamatan Baturraden, Kabupaten Banyumas. Alkohol
70%, HCl 0,7%, pereaksi Cu, pereaksi Nelson, pereaksi karbohidrat, phenol merah,
aquades.
1.1.2. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tabung reaksi, pipet kaca
berskala, labu ukur, oven, spektofotometer dengan panjang gelombang 500 µm, silet,
gunting daun, plastik bening, timbangan analitik, soil tester, hygrometer, alat tulis
dan alat dokumentasi.
1.2. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di hutan rakyat berbasis pohon sengon yang berada di
wilayah Desa Kutasari dan Desa Pamijen, kecamatan Baturraden, Kabupaten
Banyumas, Jawa Tengah. Analisis massa karbohidrat sebagai dasar penentuan daya
serap karbon dioksida daundilakukan di Laboratorium Kimia Organik Program Studi
Kimia Fakultas Sains dan Teknik Universitas Jenderal Soedirman.
Penelitian dilaksanakan selama 3 bulan (12 minggu). Dimulai pada minggu
ke empat bulan Juli sampai dengan minggu ke tiga bulan Oktober 2013.
7
2. Metode Penelitian
2.1. Rancangan Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode survei,
sedangkan teknik pengambilan sampel menggunakan stratified random sampling.
Strata yang digunakan adalah umur tegakan
sengon. Umur tegakan sengon
dikelompokkan kedalam 5 kelompok umur sebagai berikut:
1. Umur tegakan ≤ 1 tahun,
2. Umur tegakan > 1 sampai 2 tahun,
3. Umur tegakan > 2 sampai 3 tahun,
4. Umur tegakan > 3 sampai 4 tahun, dan
5. Umur tegakan > 4 sampai 5 tahun
Pada setiap kelompok umur tegakan tersebut ditentukan sebanyak 5 pohon
secara acak sebagai ulangan untuk pengambilan sampel daun. Pengambilan sampel
daun sengon dilakukan sebanyak dua tahap sebagai perbandingan. Pengambilan
sampel tahap pertama adalah menjelang proses fotosintesis antara pukul 03.00
sampai 04.00 WIB, sedangkan pengambilan sampel tahap kedua adalah ketika
proses fotosintesis optimal berlangsung yaitu pada pukul 10.00 sampai 11.00 WIB.
Jumlah karbon yang dianalisis selanjutnya adalah selisih antara data yang diperoleh
dari sampel yang diambil pada tahap kedua dan tahap pertama.
2.2. Variabel Penelitian
Variabel bebas yang digunakan dalam penelitian ini berupa umur tegakan
sengon dan variabel tergantungnya berupa daya serap sengon terhadap CO2.
Parameter yang diamati dalam penelitian ini adalah jumlah daun per pohon, luas
permukaan daun dan kandungan CO2 pada daun.
8
2.3. Cara Kerja
2.3.1. Pengambilan Sampel Daun (Purwaningsih, 2007)
a. Penentuan pohon yang diambil daunnya
Pohon sengon yang berada pada setiap sampling plot yang telah ditentukan
secara acak kemudian diambil daunnya sebanyak 30 g pada pukul 03.00 - 04.00 dan
pukul 10.00 - 11.00 WIB. Sampel daun dimasukkan ke dalam plastik yang berisi
alkohol 70% sampai terendam.Perendaman dengan alkohol ini bertujuan untuk
menghentikan laju metabolisme daun.
b.
Estimasi Penentuan Jumlah Daun Perpohon
Daya serap pohon terhadap karbon dioksida per individu pohon diantaranya
dipengaruhi oleh jumlah daun.Oleh karena itu diperlukan penentuan jumlah daun per
pohon. Langkah-langkah untuk menghitung jumlah daun per pohon mengikuti teknik
penghitungan dari Sinambela (2006) sebagai berikut:
1) jumlah cabang yang terdapat pada pohon dihitung lalu dikelompokkan
berdasarkan ukurannya.
2) dari masing-masing kelompok cabang tersebut dipilih salah satu cabang
untuk dihitung daunnya.
3) jumlah daun pada cabang terpilih dikalikan jumlah cabang yang terdapat pada
tiap kelompoknya.
4) jumlah daun pada tiap kelompok cabang digabungkan, sehingga didapatkan
jumlah daun per individu pohon.
c. Pengukuran Massa Karbohidrat
Massa karbohidrat daun sengondiukur menggunakan cara kerja dari
Sinambela (2006) sebagai berikut:
9
1. Sampel daun 30 g ditimbang dan dihancurkan dengan cara menggerus
menggunakan mortar pada cawan porselin sampai halus. Sampel daun yang
halus dikeringkan dalam oven pada suhu ± 105°C selama 48 jam untuk
mendapatkan bobot kering mutlak.
2. 200 mg sampel daun yang sudah kering ditimbang dan ditambahkan dengan
20 ml HCl 0,7 N.
3. Sampel daun tersebut kemudian dimasukkan ke dalam penangas air agar
terjadi hidrolisis selama 2,5 jam, lalu disaring dalam labu ukur 100 ml..
4. Larutan ditetesi phenol merah, kemudian dinetralkan dengan NaOH 1N
dengan cara titrasi hingga terjadi perubahan larutan dari berwarna biru
menjadiwarna merah muda.
5. Larutan diendapkan proteinnya agar gugusan CHO yang terjadi benar-benar
karbohidrat. Pengendapan protein ini dilakukan dengan cara larutan
ditambah5 ml ZnSO4 5% dan 5 ml Ba(OH)2 0,3 N.
6. Larutan akuades ditambahkan sampai tanda tera 100 ml.
7. Larutan disaring kembali dan diambil larutan yang sudah jernih (super natan).
8. Pipet 1 ml larutan yang sudah jernih (super natan) dalam tabung kimia.
9. Deret standar karbohidrat 0, 5, 10, 15, 20, 25 ml dibuat.
10. Pereaksi Cu ditambahkan sebanyak 2 ml lalu dipanaskan dalam penangas air
selama 10 menit lalu didinginkan.
11. Pereaksi Nelson ditambahkan dengan 20 ml H2O sampai tanda tera
padamasing-masing deret standar lalu dikocok dan biarkan selama 20 menit.
12. Larutan diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 500 μ m.
13. Persentase karbohidrat dihitung menggunakan rumus:
Persentase KH =
,
100% ÷ 1000000 …………. 1
10
A : Absorbsi karbohidrat contoh
S : rata-rata standar karbohidrat
100
0,2
20
1
14. Massa karbohidrat dihitung dari persentase yang telah ditemukan.
Massa KH = Persentase Karbohidrat x Bobot Basah daun
………
2
Massa karbohidrat (setara glukosa) yang diperoleh dari metode karbohidrat
dikonversikan ke massa karbon dioksida dari perbandingan mol setelah
disetarakan koefisien reaksinya berdasarkan persamaan reaksi fotosintesis:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
15. Dari persamaan reaksi tersebut dapat dilihat 1(satu) mol glukosa (C 6H12O6)
setara dengan 6 (enam) mol karbon dioksida (CO2). Cara perhitungannya
adalah sebagai berikut:
1.Mol C6H12O6 = Massa C6H12O6: Mr C6H12O6
2.Massa CO2 = 6 Mol C6H12O6x Mr CO2
………… 3
Keterangan : Ar C = 12; Ar H = 1, Ar O = 16
Mr C6H12O6 = (6xAr C)+(12xAr H)+(6xAr O)
= (6x12)+(12x1)+(6x16) = 180
Mr. CO2
= Ar C+(2xAr O)
= 12+(2x16) = 44
d. Pengukuran Luas Daun
Luas daun diukur dengan menggunakan metode gravimetri (Sitompul dan
Guritno, 1995) sebagai berikut:
1. Ambil daun untuk dihitung luas daunnya.
2. Mengukur luas kertas yang dijadikan sebagai cetakan daun yaitu dengan
rumus panjang x lebar sehingga diperoleh nilai luas kertas (LK).
3. Menimbang kertas yang dijadikan sebagai cetakan daun sehingga diperoleh
bobot kertas (Wt).
11
4. Membuat pola daun yang dijadikan sebagai sampel diatas kertas cetakan yang
telah diketahui luas dan bobotnya, setelah itu pola daun kertas yg telah
digunting ditimbang sehingga diperoleh bobot kertas replika daun (Wt).
=
…………… 4
Keterangan:
LD = luas daun
Wr = berat kertas replika daun
Wt = berat total kertas
LK = luas total kertas
e. Perhitungan Daya Serap Karbon dioksida
Daya serap karbon dioksida pohon sengon akan dihitung berdasarkan metode
yang digunakan oleh Purwaningsih (2007) dan Sinambela, (2006). Untuk mengetahui
besarnya daya serap karbon dioksida tanaman sengon, maka data yang dihasilkan
dari uji Laboratorium dimasukkan kedalam persamaan sebagai berikut:
( )=
(
30
)
Penentuan daya serap karbon dioksida per luas daun per jam dihitung dengan
menggunakan rumus:
=
…………... 5
Keterangan:
Dt = daya serap bersih karbon dioksida per luas daun per jam
D = daya serapan karbon dioksida per luas sampel daun
t = selisih waktu pengambilan sampel yaitu pukul 04.00 dan pukul 11.00
Penentuan Karbon dioksida yang diserap bersih per Helai Daun (Dl) per jam
dihitung menggunakan rumus:
=
Keterangan:
Dl = Daya serap per helai daun
Dt = Daya serap bersih CO2 per luas daun per jam
………… 6
12
Penentuan karbon dioksida yang di serap bersih per pohon per jam dihitung
menggunakan rumus:
=
………… 7
Keterangan:
Dn = Daya serap bersih CO2 per pohon per jam
Σd = Jumlah daun tiap pohon.
Dl = Daya serap per helai daun
Penentuan Karbon dioksida yang diserap bersih per hektar lahan (Dh) di
hitung menggunakan rumus:
=
/
………… 8
Keterangan :
Dh = Daya serap bersih CO2 per hektar lahan per jam
Dn = Daya serap bersih CO2 per pohon per jam
K = Kerapatan pohon per Ha lahan (10000 : jarak tanam)
Penentuan karbon dioksida yang diserap bersih per hektar per tahun dihitung
menggunakan rumus:
= [(
)+ (
(12,07
)
0,46)]
365 ……….. 9
Keterangan :
Dy = Daya serap CO2 per hektar
Dn= Daya serap per pohon per jam
A = nilai rata-rata lama penyinaran maksimum per hari, (12,07 jam/hari), (Sitompul
danGuritno).
t = nilai rata-rata lama penyinaran aktual per hari ( 4,05 jam/hari)
0,46 = perbandingan antara rata-rata per hari laju fotosintesis pada hari mendung dengan hari
cerah ( Sitompul dan Guritno, 1995)
365 = jumlah hari dalam satu tahun
3. Metode Analisis
3.1. Analisis Varian (ANOVA)
Analisis Varian (ANOVA) digunakan untuk mengetahui pengaruh umur
tegakan pohon sengon terhadap daya serap karbon dioksida pada tegakan sengon.
Hasil analisis varian menunjukkan perbedaan yang nyata sehingga dilakukan uji
lanjut pada tingkat kepercayaan 95% atau 99%. Koefisien keragaman yang
13
dihasilkan dalam penelitian ini diatas 20 %, maka uji lanjut yang digunakan adalah
uji Duncan (Hanafiah, 2003).
3.2. Analisis Korelasi dan Regresi
Analisis korelasi digunakan untuk menguji hubungan antara umur tegakan
hutan rakyat sengon dengan daya serap karbon dioksida, sedangkan analisis regresi
digunakan untuk mengetahui pola hubungan antara umur tegakan sengon dan
kemampuan
tegakan
sengon
dalam
menyerap
karbon
terssebutmenggunakan persamaan umum sebagai berikut :
y = a + bX
Keterangan :
y = Daya serap karbon dioksida
a = Konstanta
b = Koefisien peubah bebas
X = Umur Tegakan
dioksida.
Analisis