MODEL SIKLUS NITROGEN PADA SISTEM BUDIDAYA AKUAPONIK (Skripsi)
Oleh
ANGGUN ERPIYANA
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
ABSTRAK
MODEL SIKLUS NITROGEN PADA SISTEM BUDIDAYA AKUAPONIK
Oleh ANGGUN ERPIYANA
Akuaponik sangat efisien untuk memanfaatkan limbah yang berasal dari sisa pakan dan metabolisme. Limbah berasal dari ammonia alami yang dikonversi dari bakteri nitrifikasi kedalam bentuk nitrit dan kemudian dari nitrit dapat dikonsumsi oleh tumbuhan. Masalahnya adalah bagaimana proses ammonia itu berubah menjadi nitrit dan nitrat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkuantifkasi proses nitrifikasi di akuaponik. Model matematika yang digunakan untuk menghitung proses ini adalah Aquatox. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2013. Data yang digunakan untuk validasi model adalah data lapangan yang terdiri dari kadar ammonia, nitrit dan nitrat yang diambil dari kolam yang berbeda dengan perlakuan yang berbeda. Analisis data untuk validasi model ini menggunakan T-test. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa kadar ammonia yang paling tinggi sekitar 0,46 mg/l pada perlakuan kolam Kangkung III, dan kandungan terendah amonia ada pada kolam Kangkung II sebesar 0,19 mg/l. Hasil T-test menunjukkan tidak adanya nilai yang signifikan antara model dan data lapangan sehingga model ini dapat digunakan untuk mengukur dan memprediksi proses nitrifikasi di kolam akuaponik.
Kata kunci : Model Matematis, Nutrien, Aquatox, Akuaponik, Resirkulasi.
ABSTRACT
SIMULATION OF NITROGEN CYCLE ON AQUAPONIC AQUACULTURE SYSTEM
By ANGGUN ERPIYANA
Aquaponic is a very efisient for utilize waste that come from uneaten food and metabolism. The waste came in form ammonia naturally convert on nitrifying bacteria too nitrite and then to nitrate which plant consume. The problem is how many ammonia convert to nitrite and nitrate. The aim of this research is to quantify nitrification process in aquaponic. Mathematical model used to calculated this process is Aquatox. This research was conducted in December 2013. Datas to validation model are field datas consist of concreate of ammonia, nitrite and nitrate that taken from different pond with different treathment. Analyze data to validation this model is using T-test. The result of this research shown that the highest concentration of ammonia is about 0,04mg/l - 0,46 mg/l for treatment Kangkung III pond, and the lowest is 0,19 mg/l from treatment Kangkung II pond. The result of T-test shown has no significant value between model and field data, so this model could be using to quantifying and predicting nitrification process in aquaponic.
Keywords: Mathematical Model, Nutrients, Aquatox, aquaponics, Recirculation.
MODEL SIKLUS NITROGEN PADA SISTEM BUDIDAYA AKUAPONIK
Oleh ANGGUN ERPIYANA
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA PERIKANAN Pada Jurusan Budidaya Perairan/Perikanan Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Trimurjo pada tanggal 26 Januari 1991. Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Purwoto dan Ibu Erna Linza Hariyani.
Penulis mulai pendidikan di Taman Kanak–kanak Dharma Wanita Bumi Dipasena Makmur diselesaikan pada tahun 1997. Pendidikan Sekolah Dasar Negeri I Purwo Adi diselesaikan pada tahun 2003. Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri I Trimurjo diselesaikan pada tahun 2006. Sekolah Menengah Atas Negeri I Trimurjo diselesaikan pada tahun 2009. Tahun 2009, penulis terdaftar sebagai mahasiswa jurusan Budidaya Perairan / Perikanan Fakultas Pertanian UNILA melalui Jalur SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa penulis pernah menjadi asisten praktikum Limnologi, Fisiologi Hewan Akuatik, Fisiologi Hewan Air dan Avertebrata pada tahun 2011/2012. Tahun 2011 penulis melakukan Praktek Kerja Lapang di Balai Layanan Usaha Produksi Perikanan Budidaya (BLUPPB) Karawang, Jawa Barat. Penulis juga telah melakukan kegiatan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Bumi Rejo, Kecamatan Bara Datu , Way Kanan selama 40 hari yaitu dari bulan Juli – Agustus 2012. Penulis Aktif di berbagai organisasi internal maupun eksternal antara lain FOSI Fakultas Pertanian, BIROHMAH,
BEM universitas Lampung, HIDRILLA,
KAMMI, PERSADA Lampung Tengah, Sahabat Pulau Lampung dan GEMABI.
Kupersembahkan Skripsi ini kepada Bapak dan Ibu serta adikku tercinta yang selalu mendoakan, memberikan dukungan dan motivasi.
Almamater tercinta. ”Universitas Lampung”.
“..Tetapi Allah menjadikan kamu cinta kepada keimanan dan menjadikan iman itu indah dalam hatimu serta menjadikan kamu benci kepada kekafiran, kefasikan dan kedurhakaan” (Al Hujuraat: 7)
“Maka nikmat tuhanmu manakah yang kamu dustakan?” ( Ar Rahman : 55)
Jangan menjelaskan tentang dirimu kepada siapapun. Karena yang menyukaimu tidak butuh itu, dan yang membencimu tidak percaya itu (Ali bin Abi Thalib)
Sebab, kebesaran suatu ummat hanya dapat tumbuh di taman sejarah yang disirami air mata kesedihan dan darah pengorbanan (M. Anis Matta)
SANWACANA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi dengan judul “Model Siklus Nitrogen Pada Sistem Budidaya Akuaponik “ adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Perikanan di Universitas Lampung. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ir. Siti Hudaidah, M.Sc., selaku Ketua Program Studi Budiadya Perairan Fakultas Pertanian Universitas Lampung. 2. Wardiyanto, S.Pi.,MP selaku pembahas, terimakasih atas kritik dan sarannya. 3. Eko Efendi S.T, M.Si. selaku Pembimbing Utama yang telah memberikan bimbingan, saran, ide, waktu, dan kesabarannya kepada penulis selama proses penyelesaian skripsi ini. 4. Tarsim, S.Pi., M.Si selaku Pembimbing Kedua, yang telah memberikan bimbingan serta saran, arahan, ilmu dan kesabaran kepada penulis selama proses penyelesaian skripsi ini . 5. Henni Wijayanti, S.Pi, M.Si., selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan nasehat dan motivasi kepada penulis selama menjalani studi di Jurusan Budidaya Perairan. 6. Bapak dan Mamak, terimakasih atas perjuangannya selama ini, semoga toga ini menjadi salah satu persembahan terbaik dari ananda. 7. Sahabat – sahabatku Ayu, Ainul, Linda dan Rina, Jeffri, Euis terimakasih banyak untuk bantuanya, perhatianya, pengertian, semangat dan doanya.. 8. Keluarga besar Budidaya Perairan, terutama teman- teman angkatan 2009. 9. Adik Adik seperjuangan, Mella Septiana, Siti Aisyah, Guno Wiarti. 10. Prajurit PERSADA kak Haidir, Firman, Iskandar, Rahmawansyah, Maya, Ana, Resty, Brian, Anjar kalian Luar biasa. 11. Kementrian Sosial Politik BEM Unila 2011/2012 kak Azzam, Bang Basrin, Guno Wiarti, Davina terima kasih atas kebersamaannya.
12. Semua Pegawai PKPU Lampung Pak Agus Rin Wirawan, Sefrizal, Waskito, Adriansyah, Tomy, Uyung, Aiz, Widati, Linda, Desy, Farah serta para relawan, terimakasih atas kelonggaran waktu dan izin bolosnya demi selesainya skripsi ini. 13. Member PKW Sumatra kak Yetno,Wildan, Cici, Nisa, Nurul, Risky, Riki, Widya, Desy, Hanifah, Jaka, Helmi,si bungsu Putri teruslah menulis hingga jari lumpuh lagi rapuh. 14. Semua teman di PPNSI, IMMPERTI, TPA Kawula, BPH Al Wasi’I, Sahabat Pulau, DPW PKS, terimakasih atas ukhuwah yang terbina. 15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas doa dan dukungannya. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang berlimpah atas semua kebaikan yang diberikan oleh mereka.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Amiin. Bandar Lampung, Penulis
Anggun Erpiyana
13 April 2016
DAFTAR ISI
Halaman iii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... viii iv DAFTAR TABEL ............................................................................................................. v DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................................
1 I. PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1.1 Latar Belakang .............................................................................................................. 1 1.2 Tujuan Peneltian............................................................................................................ 2 1.3 Manfaat Penelitian ........................................................................................................ 3 1.4 Kerangka Pemikiran ...................................................................................................... 3
5 II. METODE PENELITIAN ........................................................................................... 2.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ................................................................
5
2.2 Alat dan Bahan ...........................................................................................
5
2.3 Pengambilan Data ......................................................................................
5
2.4 Model ... .....................................................................................................
5
2.4.1 Carbon ...............................................................................................
6
2.4.2 Nitrogen ............................................................................................
6
2.4.3 Fosfat ................................................................................................
8
2.5 Asumsi Model .............................................................................................................. 9 2.6. Uji Kecocokan ............................................................................................................. 9
III. HASIL DAN PEMBAHASAN ...............................................................
11
3.1 Hubungan NO3 dan NH3 dalam Proses Nitrifikasi ....................................
11
3.1.1 Kolam Kontrol dan Kolam Filter Kimia ...........................................
10
3.1.2.Kolam Filter Biologi ........................................................................
13
3.2 Korelasi NO3 dan NH3 dalam Siklus Nitrogen ........................................
18
3.2.1 Kolam Kontrol dan Kolam Filter Kimia ........................................... 10
18
3.2.2.Kolam Filter Biologi ........................................................................ 12
21
3.3 Validasi Model Akuaponik .......................................................................
22
IV. SIMPULAN DAN SARAN ......................................................................
27
4.1 Kesimpulan ................................................................................................
27
4.2 Saran ...........................................................................................................
27
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
28
30 LAMPIRAN .......................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Kerangka Pikir ........................................................................................................ 4 2. Daur Nitrogen di Air ............................................................................................... 8 3. Konsentrasi NO3 dan NH4+ hasil perhitungan model Kolam Filter a.Kontrol b.Arang, c. Karang dan d. Zeolit ................................................. 10 4. Kandungan NH4+ dengan NO3 model Kolam Filter a. Kangkung I, b. Kangkung II dan c. Kangkung III. ................................................ 13 5. Kandungan ammonia bebas (NH3) pada suhu 26o C dan pH 7 pada kolam a.kontrol, b. Arang, c. Karang, d. zeolit, e. kangkung I, f. kangkung II dan g. kangkung III ..................................................... 17 6. Korelasi NO3 dan NH4+ Hasil Perhitungan Model Pada Kolam a. Kontrol, b.Arang, c. Karang dan d. Zeolit ........................................................... 19 7. Korelasi NO3 dan NH4+ Hasil Perhitungan Model Pada Kolam a. Kangkung I, b. Kangkung II dan c. Kangkung III ............................................. 21 8. Perbandingan NH3 model dengan NH3 data analisis laboratorium pada kolam a.kontrol, b. Arang, c. Karang, d. zeolit, e. kangkung I, f. kangkung II dan g. kangkung III. ...................................... 23
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Presentase (%) ammonia bebas (NH3) terhadap ammonia total
Halaman 16
2. Hasil Uji T Menggunakan excel .................................................................................... 25
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan
Halaman 31
NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kontrol. ......................................................... 2. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Arang. .......................................................... 33 3. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Karang. ........................................................ 35 4. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Zeolit............................................................ 37 5. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kangkung I .................................................. 39 6. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kangkung II ................................................. 41 7. Tabel Hasil Perhitungan NH3 & NH4+ dan NO3Menggunakan Aquatox pada kolam Kangkung III ............................................... 43 8. Tabel Kualitas Air ........................................................................................................ 45
I.
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Aktifitas budidaya ikan tidak terlepas dari siklus biogeokimia. Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi kimia, fisika, maupun biologi dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.
Pengembangan kegiatan budidaya untuk meningkatkan produksi dibatasi oleh beberapa faktor diantaranya adalah keterbatasan air, lahan dan polusi terhadap lingkungan. Air sebagai media pemeliharaan ikan harus selalu diperhatikan kualitasnya. Usaha yang dapat dilakukan untuk menanggulangi permasalahan diatas adalah mengaplikasikan sistem resirkulasi akuakultur. Sistem resirkulasi pada prinsipnya adalah penggunaan kembali air yang dikeluarkan dari kegiatan budidaya (Putra, 2011)
Pengelolaan kualitas air menggunakan sistem filter atau dikenal dengan resirkulasi merupakan salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk menjaga kualitas air tetap optimal. Resirkulasi adalah sistem yang menggunakan air yang sama secara terus menerus dengan cara diputar alirkan ke filter untuk dibersihkan kemudian dialirkan kembali ke kolam. Sistem ini mempunyai keuntungan yaitu hemat dalam menggunakan air. Namun, memelihara dengan sistem resirkulasi mempunyai masalah yaitu menumpuknya zat-zat organik, terutama ammonia, di perairan dan juga
terbatasnya
oksigen
terlarut
yang
tersedia
(Tanjung,
2004).
Setiap budidaya dapat menghasilkan limbah yang dapat mencemari perairan budidaya. Limbah tersebut dapat berasal dari ikan seperti sisa pakan dan sisa metabolisme. Limbah yang berlebihan akan menyebabkan penumpukan zat-zat nutrien. Salah satu zat nutrien yang dimaksud yaitu berupa ammonia. Ammonia
1
merupakan salah satu parameter yang dapat mempengaruhi kualitas perairan. Kehadiran ammonia dalam jumlah yang berlebihan dapat menjadi penyebab kualitas air menurun sehingga dapat mengganggu perkembangan tubuh ikan dan dapat terjadinya kegagalan budidaya ikan (Ebeling et al., 2006)
Pada sistem budidaya akuaponik seperti pada kolam air tenang, konsentrasi limbah budidaya seperti ammonia (NH3), nitrit (NO2), dan CO2 akan meningkat sangat cepat dan bersifat toksik bagi organisme budidaya (Surawidjaja, 2006). Bagaimanapun sebagai sistem budidaya kolam terdiri atas interaksi yang kompleks atara nutrient dasar khususnya ammonia, bakteri, produsen primer dan sekunder. Amonia dalam perairan sangat berkaitan erat dengan nutrient lainnya. Dalam dinamika kolam akuoponik ammonia (NH4+) bergerak ke berbagai arah, dari air, ke plankton ataupun tanaman sendiri. Dinamika nutrien dalam sebuah kolam akuoponik jumlah dan kualitas nutriennya belum diketahui secara pasti. Model ekosistem diperlukan untuk menguraikan hubungan antara sistem akuaponik, penyaringan, nutrisi dan penyerapan nutrisi oleh biota serta tanaman yang ada pada sistem tersebut.
Li et al (1998),
mengembangkan sebuah model dinamika nutrient untuk
menyelidiki produksi nutrien dalam menyelidiki produksi nutrien dalam kolam budidaya. Model baru ini menangkap dinamika penting pada siklus nutrien dasar, produksi nutrient dan pertumbuhan ikan. Berdasarkan pada analisis dan integrasi, model diaplikasikan menggunakan peralatan simulasi Aquatox. Siklus nutrient dasar seperti ammonia (NH3) jumlah nutrisinya belum diketahui secara pasti. Untuk itu diperlukan pendekatan matematis agar diketahui berapa jumlah nutrisi yang diserap oleh tanaman dan berapa yang terlarut dalam air dan dimanfaatkan oleh biota air.
1.2
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian model siklus nutrient ini antara lain adalah : 1. Mengkuantifikasi nitrogen dalam budidaya dengan sistem akuaponik.
2
2. Mengetahui korelasi antara NH3 dan NO3 di perairan kolam tertutup. 3. Membandingkan nilai antara kandungan NH4+ hasil hitung model dengan NH4+ hasil pengukuran.
1.3 Manfaat Penelifian Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi tentang jumlah kandungan nitrogen dalam sistem akuaponik, juga korelasi antar ammonia dan nitrit sehingga dapat digunakan untuk memprediksi produktivitas kolam pemeliharaan.
1.4 Kerangka Pemikiran Dalam sebuah ekosistem kolam akuaponik, terdapat interaksi fisika, kimia, biologi yang saling berkaitan erat. Interaksi ini mengakibatkan adanya dinamika nutrisi dasar seperti nitrogen (dalam bentuk ammonia) yang terus menerus. Nutrisi ini bergerak dari air ke berbagai arah, seperti fitoplankton, tanaman air, dan yang lainnya. Tapi jumlah yang bergerak itu tidak bisa dihitung secara pasti. Pendekatan matematis ini dilakukan dengan cara membuat sebuah model perhitungan yang diaplikasikan menggunakan Aquatox 3.1, kemudian diketahui jumlah flukultrasi energi atau nutrien dasarnya .
3
Ekosistem Kolam Akuaponik
Fisika
Kimia
Biologi
Siklus Biogeokimia (Nitrogen)
Model Matematis
Kuantifikasi aliran bahan dan energi kolam akuaponik
Produktivitas Kolam Akuaponik Gambar 1. Kerangka Pemikiran
4
II.
METODE PENELITIAN
2.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilakukan mulai bulan Desember 2013 dengan dilakukan pengambilan data lapangan yang dibutuhkan. Simulasi model dilakukan pada bulan Januari sampai Desember 2015. Penelitian bertempat di Jurusan Budidaya Perairan Fakultas Pertanian Universitas Lampung.
2.2Alat dan Bahan Penelitian ini dilakukan menggunakan sistem permodelan aquatox.
2.3 Pengambilan Data Data yang semula digunakan dalam penelitian ini terdiri dari data primer dan data sekunder. Data primer yang berupa pengukuran kondisi fisika, kimia, dan biologi perairan kolam akuaponik yang diperoleh dari penelitian dari hasil analisis di laboratorium. Data sekunder diperoleh dari berbagai sumber seperti hasil penelitian terdahulu, hasil studi pustaka, laporan serta dokumen dari berbagai instansi yang berhubungan dengan topik yang dikaji.
2.4 Model 2.4.1 Karbon Konseptual Model Banyak model mengabaikan karbon dioksida sebagai komponen ekosistem (Bowie et al., 1985). Namun, hal itu bisa menjadi faktor penting pembatas nutrisi. Serupa dengan nutrisi lain yang dihasilkan oleh dekomposisi dan diasimilasi oleh tanaman juga dihembuskan oleh organisme. Perubahan karbon dalam air selama simulasi model dinyatakan dengan rumus : = L + R + D + Ass + Wout + Win ± CO2AE + Tdiff + DiffSeg ..........................(1) Dimana : dCO2/dt
= perubahan konsentrasi karbon dioksida ( g / m3. d)
L
= pemuatan karbon dioksida dari inflow ( g / m3. d) 5
R
= karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi ( g / m3.d)
D
= karbon dioksida yang berasal dari dekomposisi (g/ m3. d)
Ass
= asimilasi karbon dioksida oleh tanaman ( g /M3. d)
Wout
= kerugian karena dibawa hilir ( g/M3. d)
Win
= beban dari segmen hulu terkait (g/M3. d)
DiffSeg
= keuntungan atau kerugian akibat transportasi difusi melalui umpan balik hubungan antara dua segmen , (g/M3. d ) = pertukaran karbon dioksida dengan atmosfer ( g/M3. d)
CO2AE
2.4.2
Nitrogen
Konseptual model Di dalam kolom air ammonia dan nitrat terbentuk. Pembentukan nitrit dalam konsentrasi yang paling rendah dan dengan perubahan nitrifikasi dan denitrifikasi yang cepat (Wetzel,1975). Ammonia yang tidak terurai (NH3) tidak terbentuk dengan variabel terpisah tetapi ini diperkirakan sedikit dari bagian ammonia didasar sedimen terbentuk dari endapan nitrogen organik yang terbentuk. Sebaliknya nitrogen anorganik yang terdapat pada endapan, terbuang. Tetapi nitrogen organik terbentuk secara sempurna pada komponen endapan detritus.
Di dalam kolom air, ammonia terasimilasi oleh alga dan macrophyta dan diubah menjadi nitrat dan terjadilah nitrifikasi. Perubahan ammonia dalam air selama simulasi model dinyatakan dengan rumus : = L+R+N+Assammonia–Wou+Wi±TurbDiff± DiffSeg+ FDiag................(1) Dimana : dAmonia
: pergantian konsentrasi ammonia dengan waktu (g/m3.d)
L
: muatan nutrient dari aliran masuk (g/M3 .d)
R
: Ammonia diturunkan dari detritus dan biota (g/m3 .d)
N
: nitrifikasi (g/m3.d)
Assammonia
: assimilasi nutrient oleh tanaman (g/M3 .d)
Wout
: kehilangan nutrient selama proses perjalanan kehilir (g/m3.d)
Win
: pemuatan dari hubungan keujung segmen. (g/m3.d) 6
Diffseg
: tambahan atau kehilangan pada transport penyebaran keluar di jalur arus batik diantara dua, segmen (g/m3.d)
TurbDiff
: kedalaman rata-rata, putaran difusi diantara, epilimnion dan hipolimnion jika distratifikasi (g/m3.d) : aliran potensial dari bentukan diagenesis sedimen (g/m3.d)
FDiag
Nitrat diasimilasi dari tumbuhan dan dikonversi ke N bebas dan hilang menyambut ke denitrifikasi.
= L+R+D+AssNitrite +Wou+Win ±TurbDiff± Diff + FDiag....................(3) Dimana : dNitrate/dt
: pergantian dam konsentrasi dari nitrat dengan waktu (g/m3.d)
Win
: pemuatan dari saluran keujung segmen (g/m3.d)
Wout
: kehilangan nutrient selama proses perjalanan kehilir (g/m3.d)
L
: muatan nutrient dari aliran masuk (g/m3.d)
Diffseg
: tambahan atau kehilangan pada transport penyebaran keluar di jalur arus balik diantara dua, segmen (g/m3.d)
FDiag
: aliran potensial dari bentukan diagenesis sedimen (g/m3.d)
D
: denitrifikasi (g/m3.d)
Nitrogen bebas dapat dibentuk oleh Cyanobakteria. Fixasi nitrogen dan denitrifikasi adalah subjek untuk kontrol lingkungan karena akan sulit untuk model dengan akurasi lain.
7
Gambar 2. Daur Nitrogen di Air
2.4.3
Fosfat
Konseptual Model Siklus fosfor lebih sederhana dari siklus nitrogen. Dekomposisi, ekskresi dan respirasi adalah proses yang sangat penting dan serupa untuk melukiskan proses diatas. Seperti keadaan ammonia dan nitrat jika mula-mula endapan terbentuk dan terlibat, perubahan fosfat dari sedimen dasar mungkin bertambah ke kolom air khususnya dibawah kondisi anoksik. Tambahannya adsorpsi kalsit mungkin punya efek yang signifikan pada prediksi fosfat di sistem pH tinggi pada pengendapan kalsium karbonat. Perubahan fosfor dalam air selama simulasi model dinyatakan dengan rumus : = L+R+N+AssNitrite –Wout +Win ±TurbDiff± Diffsrg –SorpP+FDiag.........(4)
Ass = ∑Plant (PhotosyntesisPlant . Uptake Phosporus) ....................................................(5) dPhospate/dt
: Pergantian konsentrasi Phospate dengan waktu (g/m3 .d)
L
: Muatan nutrient dari aliran masuk (g/m3 .d)
R
: Phospate diturunkan dari detritus dan biota (g/m3 .d)
N
: Nitrikasi (g/m3 .d)
8
Ass
: Assimilasi nutrient oleh tanaman (g/m3 .d)
Wout
: Kehilangan nutrient selama proses perjalanan kehilir (g/m3 .d)
Win
: Permuatan dari hubungan keujung segmen. (g/m3 .d)
Diff seg
: Tambahan atau kehilangan pada transport penyebaran keluar di jalur arus balik diantara dua segmen (g/m3 .d)
TurbDiff
: Kedalaman rata-rata putaran difusi diantara eplimnion dan hipolimnion jika distrafikasi (g/m3 .d)
SorpP
: Rata – rata sorpsi fosfor ke kalsit.
F Diag
: Aliran potensial dari bentukan diagnesis sedimen (g/m3 .d)
Photosyntesis
: Fotosintesis rata-rata.
Uptake
:
Fraksi fotosintesis terhadap fosfat.
2.5 Asumsi Model Asumsi yang digunakan pada penelitian ini antara lain ukuran kolam ikan 2 x 1,5x 1,5 meter. Sumber nitrogen, phospat dan karbon awal berasal dari pemupukan. Konsentrasi awal ammonia 8,15 mg/l, nitrat 0,05 mg/l, pospat 0,05 mg/l. Sedangkan konsentrasi awal untuk CO2 1,5 mg/l, O2 8 mg/l. Kecepatan angin yang berada di sekitar lingkungan kolam 2,7 m/s. Kadar bentos pada kolam 0 mg/L. Tumbuhan yang digunakan ialah kangkung dengan asumsi paling baik menyerap zat hara. Ukuran awal ikan berkisar antara 2-3 gr/ekor. Pertumbuhan ikan berkisar antara 2-3 gr/20 hari. Ikan yang digunakan pada penelitian ini adalah ikan lele. Lama simulasi hingga hari ke 60. Pertukaran CO2 di permukaan perairan dianggap konstan. Suhu air berkisar 23,5oC-27,5oC serta volume kolam dianggap konstan.
2.6 Uji Kecocokan Uji kecocokan ialah pengujian paling penting untuk mengevaluasi hasil model. Hasil uji kecocokan dapat diperkirakan dengan uji statistik dan grafik. Pengujian perbandingan grafik model menghasilkan bentuk dinamika nutrien dalam kolam saat uji statistik, ini menentukan ada tidaknya perbedaan yang signifikan dalam sistem tingkah laku dari simulasi model dan pengamatan di lapangan. Salah satu
9
contoh uji T dan simulasi Pierson digunakan untuk memperkirakan kelebihan pengamatan dan nilai simulasi. Uji T digunakan untuk menguji perbedaan yang signifikan dalam nilai rata - rata dari nilai pengamatan dan simulasi. Korelasi Pierson digunakan untuk meneliti perbedaan yang signifikan dalam nilai rata-rata diantara nilai rata-rata dan simulasi pada poin sampling yang diteliti, juga digunakan untuk memperkirakan persamaan dinamika dan waktu yang digunakan selama penelitian.
.
10
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1. Penggunaan filter terbukti mampu mengurangi kadar ammonia (NH3) di perairan kolam tertutup. 2. NO3 berpengaruh terhadap keberadaan NH3 dalam proses nitrifikasi, begitu juga sebaliknya dalam proses denitrifikasi. 3. Kadar Ammonia (NH3) bebas di kolam rata-rata berkisar antara 0,04 mg/l sampai 0,46 mg/l. 4. Dari hasil uji T, diketahui model aquatox dapat digunakan menghitung kadar nitrogen di perairan berbentuk ammonia sehingga dapat mengkuantifikasi jumlah nitrogen di kolam tertutup.
4.2 Saran Saran dari penulis adalah : 1. Penelitian sebaiknya dilakukan dengan menggunaka variabel-variabel yang lebih spesifik. 2. Penelitian menggunakan persamaan validasi lebih dari satu cara, guna mendapatkan validitas model yang tepat . 3. Untuk hasil yang maksimal, penelitian sebaiknya dilakukan di perairan tertutup dengan skala budidaya yang lebih besar.
11
DAFTAR PUSTAKA
Arif Dwi Santoso, 2007. Kandungan Zat Hara Fosfat pada Musim Barat dan MusimTimur di Teluk Hurun Lampung. Jurnal Lingkungan,(8) (3) :207-2 10 Brown, A.L.1987. Freshwater Ecology, Heinemann Educational Books, London. 163p Effendi, H. 2002. Pengantar Akuakultur. Penebar Swadaya 188 hal. Effendi, H. 2002. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelola Sumberdaya dan Lingkungan Perairan.. Penebar Kanisius 258 hal. Eni, S dan Windarti.2009. Identifikasi Dan Analisis Isi Lambung Ikon-Ikon Yang Tertangkap Di Sekitar Karamba Di Waduk Koto Panjang, Kabupaten Kampar, Provinsi Riau. Jurnal Perikanan Dan Kelautan, (14) (2):147-159 Fonny, J.L.R dan Hanif B.P. 2012.Kajian Zat Hara Fosfat, Nitric, Nitrat dan Silikat di Perairan Kepulauan Matasiri, Kalimantan Selatan. ILMU KELAUTAN (16) (3) :135-142 Gaudy, A.Fand Gaudy, E. T, “Microbiology for Environmental Scientisi and Engineers, Mc.” Grauo Hil,1980. H Houghton, R. A. 2005. The Contemporary Carbon Cycle. Pages 473-513 in W. H. Schlesinger, editor. Biogeochemistry. Elsevier science. I-lutagalung, Horas P, Deddy Setia Permana, Hadi Riyono. 1997. Metode Analisis Air Laut, sedimaen dan Biota. Jakarta : LIPI. Indriat-moko, HR. 2009. Membangun system dinamis untuk menghitung debit puncak dengan menggunakan Stella. JAI Vol.5 No.9 : BPPT Lingkungan Jakarta Pusat. James, MP Lasser dan TM Lasordo. 2006. Recirculating Aquaculture Tank Jorgense, S.E., Kamp -Niesen, L . 1986. Examination of the Generality of eutrophication models. Ecological Modelling 32, 251-266 J. E. Rakocy and D. S. Bailey. 2003. Initial Economic Analyses of Aquaponic Systems. University of the Virgin Islands, Agricultural Experiment Station, RR 2, Box 10,000, VI 00850, USA.
12
Virgin Islands Agricultural Experiment Station RR 2, Box 10,000 Kingship, VI 00850, USA Khiattudin M. 2007. Melestarikan Sumber Daya Air dengan Teknologi Rawa Buatan. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Kodiatie, RJ dan Syarief, R. 2008. Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu. Penerbit Andi : Yogyakarta. Lee,. 2005. Food Nutrient Dinamics Model For Fertilized Ponds Aquaculture – An Internal Journale of Policy Modelling X (1 and 2 ), 85 – 115. Martini, Nyoman Dian. 2009. Dasar – Dasar Budidaya Perairan. Singaraja : Undiksa. Mason, C. F. 1992. Biology of Fresh Water Pollution. Long Man Inc. London. 250 hal. Matear, RJ. 1999. Climate of Change Feedback on The Future Oceanic. Mortula, M.M & Gagnon, G.A. 2006. Alum residuals as a low technology for phosphorus removal from aquaculture processing water. Aquaculture Engineering, (36) :233-238 Nelson and Pde. 2010. Producing Organic Fish and Mint in an Acuaponic System. Aquaponic Journal Issue 58 3'd qtr. Odum, H.T., 1983. System Ecology : An Introduction. Wiley, New York, 664 pp. Production System : Aquaponic Integrating Fish and -Pland Culture (revision). Shourtherm Regional Aquaculture Center. 16pp. Ratannanda, Ruly . 2011. Penentuan Waktu Retensi System Akuaponik Uuntuk Mereduksi Limbah Budidaya Ikon Nila. Bogor : IPB. Sigee, D.C. 2004. Freshwater Microbiology. West Sussex: Willey Taufik, Imam. 2010. Uji Multi Lokasi pada Budidaya Ikon Nila dengan Sistim Akuaponik. Balai Riset Perikanan Budidaya Air Tawar: Bogor Viessman,W., Lewis, GL., Knapp. 1989. Itroduction To Hidrology. Harper Collins Pub. New York. Yosmaniar, 2010. Hubungan Konvensi Pakan dengan Beban Limbah Hara N dan P yang Dibuang Ke Air Pemeliharaan. Prosiding Forum Inovasi akuakultur. Bogo
29 13
