Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Metode Penelitian Analisis Data a Analisis Vegetasi Rerumputan

BAB 3 BAHAN DAN METODE

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada April sampai dengan Juli 2012 di Kawasan Danau Toba Desa Haranggaol Kecamatan Haranggaol Horison Kabupaten Simalungun Sumatera Utara, Laboratorium Sistematika Tumbuhan Departemen Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Laboratorium Ilmu Tanah Fakultas Pertanian dan Laboratorium Ilmu Dasar Universitas Sumatera Utara.

3.2 Deskripsi Area

3.2.1 Letak dan Luas

Kawasan Danau Toba Desa Haranggaol Kecamatan Haranggaol Horison Kabupaten Simalungun Sumatera Utara memiliki luas 9,75 km 2 , secara administratif terletak pada 2° 69’ LU dan 98° 92’ BT dengan batas sebagai berikut Lampiran 1. Sebelah Barat : Kecamatan Silimakuta Sebelah Utara : Kecamatan Purba Sebelah Timur : Kecamatan Dolok Pardamean Sebelah Selatan : Kecamatan Danau Toba

3.2.2 Topografi

Berdasarkan pengamatan di lapangan, pada umumnya kawasan Danau Toba memiliki topografi datar, bergelombang dan terjal.

3.2.3 Tipe Iklim

Secara fisik, kawasan Danau Toba memiliki tipe iklim A berdasarkan Schmidt Fergusson, yaitu kondisi bulan basah curah hujan ≥ 200 mmbulan terjadi 3-9 bulan, Universitas Sumatera Utara sedangkan bulan kering curah hujan ≤ 100 mmbulan terjadi 2 -3 bulan per tahun. Suhu udara rata-rata selama tahun 1992-1996 selama 5 tahun berkisar 20,63- 21,46ºC sedangkan angka kelembaban tahunannya berkisar antara 79-95 .

3.2.4 Curah Hujan

Berdasarkan informasi dari Badan Meteorologi dan Geofisika BMG Marihat, diperoleh data curah hujan rata-rata berkisar 246.83 mmtahun dengan jumlah hari hujan setiap tahunnya berkisar 170-210 hari serta penyebaran hujan bulanan hampir merata setiap tahun.

3.2.5 Vegetasi

Vegetasi yang umum ditemukan pada lokasi penelitian terdiri dari Eucalyptus urophylla, Pinus mercusii, Alleurites mollucana, Calliandra calithyrsus, Cinnamomum burmanii, Toona sureni, Ficus benjamina, Mangifera sp., Coffea sp. Casuarina sp. dan Gramineae.

3.3 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian adalah meteranpita ukur, bor tanah, parang, alat tulis, buku lapangan buku identifikasi, timbangan, oven, kuadrat bambu, sekop, lakban, tali, soil tester, lux meter, higrometer, termometer, kompas, kamera dokumentasi, altimeter, pH meter, dan GPS. Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah alkohol 70, kantung plastik 30 kg, kantung plastik 10 kg, kantung kertas, kertas koran dan label gantung.

3.4 Metode Penelitian

Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan metode kuadrat secara beraturan systematic sampling. Pengambilan contoh biomassa rumput dilakukan dengan Universitas Sumatera Utara memotong seluruh bagian tanaman destructive dan pengukuran kandungan unsur karbon dengan menggunakan metode Walkley Black, pengukuran kandungan unsur nitrogen dengan menggunakan metode Kjeldhal, pengukuran kandungan unsur fosfor dengan metode Bray II dan pengukuran kandungan Kalium dengan metode Kalium tukar tanah. 3.5 Pelaksanaan Penelitian 3.5.1 Di Lapangan a Struktur Rerumputan Penentuan areal lokasi penelitian dilakukan dengan menggunakan metode purposive sampling, yakni penentuan areal sampling berdasarkan survei areal pada daerah yang dianggap representatif. Pengamatan dilakukan dengan menggunakan metode kuadrat secara beraturan systematic sampling. Lokasi penelitian dibagi berdasarkan ketinggian, yaitu: • Lokasi I : ketinggian 900 mdpl • Lokasi II : ketinggian 1000 mdpl • Lokasi III : ketinggian 1100 mdpl Pada masing-masing lokasi dibuat jalur transek sepanjang 220 m, pada setiap transek dibuat 20 plot yang berukuran 1x1 m dengan jarak antar plot 10 m. Ukuran plot digunakan sesuai dengan pendapat Oosting 1956 dalam Soerianegara dan Indrawan 1998, yaitu berukuran 1x1 m Lampiran 2. Pengamatan untuk struktur rerumputan dilakukan dengan melakukan pengoleksian dan pencacahan sampel rerumputan yang terdapat di dalam plot 1x1 m. Spesimen rerumputan dibungkus dengan koran dan dimasukkan ke dalam kantong plastik, lalu diberi alkohol 70. Kantong plastik berisi spesimen ditutup dengan lakban dan dibawa ke laboratorium Sistematika Tumbuhan FMIPA USU untuk diidentifikasi. Universitas Sumatera Utara Dilakukan pengukuran faktor abiotik yang meliputi: pengukuran suhu udara dengan termometer, intensitas cahaya dengan lux meter, kelembaban udara dengan higrometer dan ketinggian tempat dengan alti meter. b Biomassa Rerumputan Pengambilan contoh biomassa rumput dilakukan dengan memotong seluruh bagian tanaman destructive. Pengambilan data biomassa dilakukan pada plot-plot contoh pada saat analisis vegetasi. Rerumputan dari setiap jenis yang terdapat di dalam plot 1x1 m dipotong dan ditimbang berat basahnya. Dimasukkan ke dalam kantong kertas, dan diberi label sesuai dengan plot. Semua kantong kertas yang berisi sampel rerumputan dimasukkan dalam karung besar untuk dibawa ke dalam laboratorium. c Kadar Air Tanah Pengambilan contoh biomassa tanah dilakukan pada plot-plot contoh dengan menggunakan bor tanah dengan kedalaman 20 cm. Tanah yang diperoleh dari masing- masing plot dihomogenkan lalu diambil 100 g sampel tanah. Dimasukkan ke dalam kantong kertas serta diberi label lalu dibawa ke laboratorium untuk dianalisis. d Pengambilan Sampel Tanah pH tanah diukur dengan soil tester. Pengambilan sampel tanah dilakukan dengan cara menggunakan bor tanah sampai kedalaman 20 cm dengan sistem diagonal, diambil sampel tanah tersebut dari masing-masing plot untuk dihomogenkan dan diambil sebanyak 100 g untuk dianalisis di laboratorium.

3.5.2 Di Laboratorium a Identifikasi Rerumputan

Spesimen yang telah kering diidentifikasi. Buku acuan dalam pengidentifikasian tumbuhan menggunakan buku acuan sebagai berikut: 1 Plant Classification Benson , 1957. 2 Key to The Native Perennial Grasses U.S Department of Agriculture, 1968. Universitas Sumatera Utara 3 Rumput Pegunungan Lembaga Biologi Nasional, 1981. 4 Gulma dan Pengendaliannya di Perkebunan Karet Sumatera Utara dan Aceh Usman, 1986. 5 Weeds of Rice in Indonesia Soerjani, Kostermans dan Tjitrosoepomo, 1987. 6 Tumbuhan Monokotil Guharja, 1996. b Pengukuran Biomassa Spesimen-spesimen rerumputan dari lapangan dibawa ke laboratorium untuk ditimbang berat basah daun dan batang serta dicatat beratnya. Biomassa daun dan batang pada plot contoh diambil lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 80 ºC selama 2 x 24 jam, ditimbang dan dicatat data berat kering serta dilakukan perhitungan biomassa rumput Hariah Rahayu, 2007. c Pengukuran Kadar Air Tanah Tanah yang dibawa dari lapangan dibawa ke laboratorium untuk dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 80 ºC selama 2 x 24 jam. Ditimbang dan dicatat berat keringnya. d Proses Analisis Tanah Proses analisis dan perhitungan kandungan unsur hara Karbon C, Nitrogen N, fosfor P, Kalium K dan Kalsium Ca pada tanah mengacu pada Mukhlis, 2007. Sampel tanah dikeringkan di ruang yang berfentilisasi dan tidak terkena sinar matahari secara langsung. Pengeringan di ruangan terbuka dapat dilakukan dengan menempatkan sampel tanah pada wadah yang luas permukaannya, misalnya baki talam. Wadah dilapisi dengan plastik agar tidak terkontaminasi. Sampel tanah ditabur secara merata agar lebih cepat kering. Temperatur udara tidak lebih dari 35º C selanjutnya sampel tanah dianalisis di laboratorium. Universitas Sumatera Utara Penetapan C-organik dengan Metode Walkley Black Sampel tanah kering ditimbang 0,5 g lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 cc, ditambahkan 5 ml K 2 Cr 2 O 7 1 N dan secara perlahan-lahan ditambahkan 10 ml H 2 SO 4 pekat, digoncang selama 3-4 menit, didiamkan selama 30 menit. Ditambahkan 100 ml aquadest dan 5 ml H 3 PO 4 85, NaF 4, ditambahkan 5 tetes diphenilamine lalu digoncang sehingga terbentuk larutan berwarna biru tua kehijauan selanjutnya dititrasi dengan FeNH 4 2 SO 4 2 0,5 N hingga larutan berubah warna menjadi hijau terang. Penetapan Nitrogen N dengan Metode Kjeldhal Pengukuran kandungan nitrogen pada tanah ada beberapa tahap, yaitu destruksi, destilasi dan titrasi. Pada tahapan destruksi dimulai dengan menimbang 2 g sampel tanah dan ditempatkan pada tabung digester, ditambahkan 2 g katalis campuran sebanyak sampel tanah dan ditambahkan 10 ml H 2 O, ditambahkan 10 ml campuran H 2 SO 4 -asam salisilat dan dibiarkan selama 24 jam. Didestruksi dengan menggunakan alat Digestor Kjeldhaltherm pada suhu rendah dan dinaikkan secara bertahap hingga larutan menjadi jernih temperatur 200 ºC, setelah larutan jernih suhu dinaikkan dan dilanjutkan selama 30 menit, didinginkan dan diencerkan dengan menambahkan 15 ml H 2 O. Pada tahapan destilasi, ditempatkan tabung destruksi pada alat destilasi, ditambahkan 25 ml H 3 BO 3 4 yang ditempatkan pada erlenmeyer 250 cc dan ditambahkan 3 tetes indikator campuran, yang ditempatkan sebagai penampung hasil destilasi. Ditambahkan 25 ml NaOH 40 ke tabung destilasi dan langsung didestilasi. Amoniak hasil destilasi ditampung pada erlenmeyer yang berisi H 3 BO 3 , destilasi dihentikan jika larutan pada erlenmeyer menjadi berwarna hijau dan volumenya mencapai ± 75 ml. Pada tahapan titrasi, dipindahkan erlenmeyer hasil destilasi dan dititrasi dengan HCl 0,02 N. Titik akhir titrasi ditandai dengan perubahan warna dari hijau menjadi merah. Universitas Sumatera Utara Penetapan P dengan Metode Bray II Sampel tanah ditimbang 2 g lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 cc, ditambahkan larutan Bray II sebanyak 20 ml dan digoncang dengan shaker selama 30 menit lalu disaring. Diambil filtrat sebanyak 5 ml dan ditempatkan pada tabung reaksi, tambahkan pereaksi fosfat B sebanyak 10 ml, dibiarkan selama 5 menit lalu diukur transmitan pada spectronic dengan panjang gelombang 660 nm. Pada saat yang bersamaan tambahkan masing-masing 5 ml larutan standar P 0-0,5-1,0-2,0-3,0-4,0 dan 5,0 ppm P ke tabung reaksi lalu ditambahkan 10 ml pereaksi fosfat B lalu ukur transmitan pada spectronic dengan panjang gelombang 660 nm. Penetapan Kalium Tukar Tanah Hasil per kolasi perkolat dari penetapan kapasitas tukar kation pada erlenmeyer ditampung dan diukur absorban perkolat pada Flamephotometer atau Atomic Absorbtion Spectrophotometer AAS. Diukur larutan standar K sengan konsentrasi 0, 10, 20, 30 dan 40 ppm K pada Flamephotometer atau Atomic Absorbtion Spectrophotometer AAS.

3.6 Analisis Data a Analisis Vegetasi Rerumputan

Data vegetasi yang dikumpulkan dianalisis untuk mendapatkan nilai Kerapatan K, Kerapatan Relatif KR, Frekuensi F, Frekuensi Relatif FR, Indeks Nilai Penting INP, Indeks Keanekaragaman H’, Indeks Keseragaman E dan Indeks Similaritas IS pada Lampiran 5, Kusmana, 1996. 1 Kerapatan Kerapatan K = Jumlah individu suatu spesies Luas Keseluruhan Plot K relatif KR = K suatu spesies K total seluruh spesies x 100 Universitas Sumatera Utara 2 Frekuensi Frekuensi F = Jumlah plot ditemukan suatu spesies Jumlah seluruh plot F relatif FR = F suatu spesies F seluruh spesies x100 3 Indeks Nilai Penting INP INP = K relatif KR + F relatif FR 4 Indeks Keanekaragaman dari Shannon-Wiener H ’ = - Σpi ln pi pi = ni N dengan, ni = Jumlah individu suatu spesies N = Jumlah total individu seluruh spesies Dimana, H’3 menunjukkan keanekaragaman jenis tinggi, H’1 ≤H’≤3 menunjukkan keanekaragaman jenis sedang, dan H’1 menunjukkan keanekaragaman rendah Mason, 1980. 5 Indeks Keseragaman E = H H maks dengan, E = Indeks Keseragaman H’ = Indeks Keanekaragaman Hmaks = Indeks Keanekaragaman maksimum sebesar ln S S = Jumlah genus atau spesies Dimana, 0E0.5 menunjukkan keseragaman rendah dan 0.5E1 menunjukkan keseragaman tinggi Krebs, 1985. Universitas Sumatera Utara 6 Indeks Similaritas IS = 2C A + B x 100 Keterangan: A = jumlah jenis yang terdapat pada lokasi A B = jumlah jenis yang terdapat pada lokasi B C = jumlah jenis yang terdapat pada kedua lokasi yang dibandingkan. Dimana, Kesamaan ≤ 25 : sangat tidak mirip Kesamaan 25-50 : tidak mirip Kesamaan 50-75 : mirip Kesamaan ≥ 75 : sangat mirip Suin, 2002. b Perhitungan Biomassa Rumput Perhitungan biomassa rumput dengan menggunakan rumus sebagai berikut. Total Biomassa = BK1 + BK2 + BK3....BKn Biomassa per satuan luas = Total berat kering g Luas Area m 2 x 100 c Perhitungan Kadar Air Tanah K adar Air = BB tanah- BK tanah BK tanah x 100 Dimana BB= berat basah rumput g, BK= berat kering rumput g. d Perhitungan Kandungan Unsur Hara Tanah 1 Perhitungan Kandungan Karbon C Organik Corg = 5 x �1 − � �� x 0,003 x 1 0,77 x 100 ��� Dimana T = volume titrasi FeNH 4 2 SO 4 2 0,5 N dengan tanah, S = volume titrasi FeNH 4 2 SO 4 2 0,5 N blanko tanpa tanah, 0,003= 1 ml K 2 Cr 2 O 7 1 N + H 2 SO 4 mampu mengoksidasi 0,003 g C-organik, 1 0,77 = pada metode ini hanya 77 C-organik yang dapat dioksidasi, BCT = Berat Contoh Total. Universitas Sumatera Utara 2 Perhitungan Kandungan Nitrogen N N = ml titrasi contoh – blanko x NHCL x 14 x 100 Berat Contoh Tanah x 1000 3 Perhitungan Kandungan Fosfor P P avl ppm = P lrt 20 2 x faktor pengencer 4 Perhitungan Kandungan Kalium K K tukar = K lrt 20 390 x faktor pengencer e Analisis Korelasi Analisis korelasi digunakan untuk mengetahui faktor intensitas cahaya, kadar air tanah dan kandungan unsur hara tanah terhadap produktivitas rerumputan di Kawasan Danau Toba Desa Haranggaol Kecamatan Haranggaol Horison Kabupaten Simalungun Sumatera Utara. Korelasi Pearson menggunakan metode komputerisasi spss ver. 17.00 Lampiran 11. Universitas Sumatera Utara

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kekayaan Jenis Rumput di Kawasan Danau Toba Desa Haranggaol Kecamatan Haranggaol Horison Kabupaten Simalungun Hasil penelitian menunjukkan kekayaan jenis rumput di Kawasan Danau Toba Desa Haranggaol Kecamatan Haranggaol Horison seperti tertera pada tabel berikut. Tabel 1.1 Komposisi Rumput di Kawasan Danau Toba Desa Haranggaol Kecamatan Haranggaol Horison Kabupaten Simalungun No Famili Jenis Lokasi I II III 1 Cyperaceae Cyperus compressus 6 12 - 2 C. cyperoides - 99 - 3 Fimbristylis alboviridis - - 19 4 Scleria lacustris 359 421 467 5 Scleria sp. 11 - - 6 Poaceae Brachiaria mutica 193 170 - 7 Capillipedium parviflorum 671 - - 8 Deyeuxia brachyathera - 2388 - 9 Deyeuxia sp. - - 380 10 Echinochloa colonum 35 - - 11 E. crus-galli - 302 - 12 Eleusine indica - 21 - 13 Eragrostis nigra - 11 - 14 Eragrostis tenella - 16 - 15 Imperata cylindrical 117 441 820 16 Leersia hexandra - - 1833 17 Manisuris granularis - 101 - 18 Microstegium ciliatum 2597 - - 19 Paspalum ciliatifolium 92 463 - 20 Setaria paspalidioides 58 - - 21 Setaria sp. 103 436 - 22 Sorghum nitidum - 19 219 23 Sporobolus sp. 27 - - 24 Themeda gigantean 525 58 50 Jumlah Individu 4794 4958 3788 Jumlah Jenis 13 15 7 Keterangan : Lokasi I : ketinggian 900 mdpl Lokasi II : ketinggian 1000 mdpl Lokasi III : ketinggian 1100 mdpl Universitas Sumatera Utara