Analisis diatom protokol Indonesia untuk rekonstruksi Danau Rawapening, Jawa Tengah Indonesia

SOEPROBOWATI, Tri Retnaningsih, Promotor Prof. Dr. S. Djalal Tandjung, MSc

2010 | Disertasi | S3 Ilmu Lingkungan

Potensi diatom sebagai bioindikator kualitas perairan sudah tidak diragukan lagi, telah banyak penelitian yang mendukungnya. Saat ini, penelitian diatom banyak dilakukan untuk analisis paleolimnologi. Namun, Indonesia belum memiliki metode standar analisis diatom yang dapat dijadikan sebagai protokol dalam rekonstruksi kualitas perairan di masa lampau. Selama ini metode mengacu pada standar dari Eropa, Amerika, Afrika, atau Australia, yang kondisi geografi, iklim maupun kondisi perairannya sangat berbeda dengan Indonesia. Oleh karena itu maka penelitian ini bertujuan untuk menentukan metode standar analisis diatom protokol Indonesia untuk rekonstruksi ekosistem lentik Danau Rawapening, khususnya jumlah valva minimal dalam tahap identifikasi; menggunakan metode standar analisis diatom protokol Indonesia tersebut di atas untuk merekonstruksi kondisi ekologis Danau Rawapening, khususnya pH, konduktivitas, dan konsentrasi total fosfor di masa lampau; dan mengkaji potensi pengembangan fungsi transfer berbasis diatom Danau Rawapening untuk rekonstruksi kualitas air di masa lampau. Guna mencapai tujuan tersebut di atas, maka telah dilakukan pengambilan sampel sedimen dengan hand auger pada 4 lokasi di Danau Rawa Pening dan pengambilan sampel air dengan water sampler. Selanjutnya sampel sedimen diris tiap 0,5 cm. Analisis laboratorium meliputi analisis kualitas air dan sedimen, analisis diatom, dan dating dengan Pb210. Analisis diatom dilakukan dengan 3 tahap, yaitu digesti, preparasi, dan identifikasi-enumerasi diatom. Ekstraksi dilakukan guna memisahkan diatom dari sedimen, dengan perlakukan HCl 10% dilanjutkan dengan perlakuan H2O2. Perekat Hyrax (indeks refraksi 1,7) digunakan untuk membuat preparat. Paket program ERNIE (Juggins, 2001) digunakan untuk rekonstruksi kondisi ekologis di masa lampau, PAST ( Hammer et al., 2004) untuk analisis Klaster, dan C2 (Juggins, 2003) untuk stratigrafi. Secara horizontal, pada sampel diatom 1 cm dari lokasi penelitian Asinan, Dangkel, Tuntang dan Panjang menunjukkan kecenderungan serupa, yaitu efisiensi bertutur-turut 0,93; 0,87; 0,93; dan 0,87 pada jumlah valva 200. Secara vertikal, pada identifikasi dengan jumlah valva minimal 200 diperoleh efisiensi 0,86; 0,86; 0,88; dan 0,82 berturut turut untuk lokasi penelitian Asinan, Dangkel, Tuntang, dan Panjang. Temuan pertama dalam penelitian ini adalah bahwa jumlah valva minimal di tahap identifikasi-enumerasi pada analisis diatom untuk kajian monitoring kualitas air adalah 200 valva dan untuk rekonstruksi kualitas air di masa lampau adalah 300 valva. Rekonstruksi kualitas air Danau Rawapening di masa lampau dilakukan dengan data set diatom Afrika dan Eropa dengan metode Weighted Averaging. Kondisi Danau Rawapening dapat dibedakan menjadi 4 zona: zona 1 (1967-1974), zona 2 (1974-1983), zona 3 (1984-1990) dan zona 4 (1990-2008). Dominannya Aulacoseira ambigua, A. distans dan A. granulata pada zona 3 dan 4 (atas) mengindikasikan kondisi yang eutrofik-hipereutrofik. Melimpahnya Eunotia pectinalis, Luticola mutica, Nitzschia umbonata, Gomphonema parvulum, G. xviii truncatum, Navicula radiosa dan L. goeppertiana, pada zona 1-2 (tengah dan bawah) juga mengindikasikan perairan yang kaya nutrien sehingga memberikan bukti status Rawapening saat ini sebagai danau yang kaya akan nutrien. Sejak tahun 1967, kondisi danau sudah eutrofik dengan kandungan bahan organik cukup tinggi, yang diindikasikan oleh melimpahnya Synedra ulna pada semua zona. Aulacoseira granulata dominan di zona 1 (sejak tahun 1990) mengindikasikan kondisi yang hipereutrofik dengan pH di atas 9. Kajian potensi pengembangan data set diatom Rawapening diawali dengan Principle Component Analysis (PCA) terhadap kualitas air. Selanjutnya Canonical Corrrespondence Analysis (CCA) dilakukan terhadap variabel lingkungan dan kemelimpahan relatif diatom. Berdasarkan CCA maka pola variasi kemelimpahan diatom di Danau Rawapening dikontrol oleh variabel fosfat, temperatur dan kalsium. Variabel yang paling kuat peranannya dalam menentuan variabilitas kumpulan diatom Danau Rawapening adalah fosfat dengan lambda 0,36 dan p > 0,005. Pengembangan model inferensi atau fungsi transfer dilakukan dengan teknik Weighted Averaging (WA) dengan inversed dan deshrinking. Model kalibrasi WA lebih tepat digunakan dibandingkan dengan WAT (Weighted Averaging with Tolerance-downweighting) sebagai model prediksi total fosfat (R2= 0,50, RMSE = 0,22). Temuan ke dua dari penelitian ini adalah Data set Rawapening (RP40) yang merupakan inisiasi data set diatom Indonesia untuk rekonstruksi total fosfor, sehingga penelitian lebih lanjut harus dilakukan guna menambah dan melengkapi dengan data kualitas air dan diatom dari danau lainnya di Indonesia, sehingga data set lebih representatif untuk diaplikasikan dalam rekonstruksi kondisi ekologis perairan tawar Indonesia. Berdasarkan data citra satelit, maka sejak tahun 1972 hingga 2009 terjadi perubahan tata guna lahan di daerah tangkaan air Danau Rawapening. Penurunan persentase sawah, kebun dan tegalan diikuti dengan kenaikan persentase permukiman. Persentase luas danau selalu tetap mengindikasikan bahwa tidak terjadi pengurangan luas danau sebagai akibat dari pendangkalan. Pemantauan kualitas perairan dan perubahannya secara temporar dapat dilakukan dengan menggunakan diatom. Pengembangan manajemen danau secara terpadu dan berkelanjutan dapat dikembangkan berbasis hasil rekonstruksi kondisi ekologi di masa lampau, sehingga prediksi perubahan di masa mendatang dapat diantisipasi.

The potential use of diatom as bioindicator of water quality had been studied in many countries. Recently, many researches focus on using diatom for paleolimnological analysis. However, Indonesia does not has yet standard method for diatom analysis. The aims of this research were to determine Indonesian protocol of diatom analysis, particularly on the minimum number of identified valves; implement the Indonesian protocol of standard method for diatom analysis to reconstruct past ecological condition of Rawapening Lake, especially on the pH, conductivity, and total phosphorous; to assess transfer function and to develop diatom data set of Rawapening. Sediment samples had been taken from 4 sites in Rawapening Lake using hand auger, and were sliced every 0.5 cm. The analysis that has been done were analysis of water and sediment quality, diatom and Pb210 sediment dating. Diatom analysis consist of 3 steps: digestion process to separate the diatoms from sediment by treatment of 10% chloride acid followed by 10% peroxide, preparation to mount residual diatom on slide; and identification-enumeration. The program package of ERNIE (Juggins, 2001) was used to reconstruct past ecological condition, PAST (Hammer et al., 2004) for Cluster analysis, and C2 (Juggins, 2003) for stratigraphy graph. Horizontally, 1 cm upper sediment samples from 4 sites show similar trend, efficiency of 0.93; 0.87; 0.93; and 0.87 on the 200 valves were found from Asinan, Dangkel, Tuntang and Panjang sites, respectively. Vertically, on the 200 valves, the efficiency was 0.86; 0.86; 0.88; and 0.82 from Asinan, Dangkel, Tuntang, and Panjang sites respectively. The first new finding from this research was that the minimum valves of 200 were representatively for monitoring water quality activity, and 300 valves for paleolimnological assessment. The condition of Rawapening Lake may be divided into 4 zones, i.e. zone 1 (1967-1974), zone 2 (1974-1983), zone 3 (1984-1990) and zone 4 (1990-2008). The dominance of Aulacoseira ambigua, A. distans and A. granulata in the upper layers, Eunotia pectinalis, Luticola mutica, Nitzschia umbonata, Gomphonema parvulum, G. truncatum, Navicula radiosa and L. goeppertiana in the middle and lower layers indicate the enriched nutrient waters. that pH and total phosphorous tend to increase over time. The predominance of Synedra since 1967 to present indicates that Rawa Pening Lake has been fresh and meso-eutrophic throughout. Synedra ulna is a tolerant species, found in the Indonesian rivers and lakes with high organic content and so a total phosphorous content of 20 – 1,000 μg/L and pH of 5 – 9 can be inferred from local records. Aulacoseira granulata dominant at upper layer, (since 1990s), indicated hypereutrophic condition with pH more than 9. The development potency of Rawapening diatom data set was started by Principle Component Analysis (PCA) on the water quality, followed by Canonical Corrrespondence Analysis (CCA). Based on the CCA, variation Rawapening diatom was controlled by phosphate, temperature and calcium. Phosphate was the xx strongest variable that influences diatom assemblage in Rawapening Lake with lambda 0,36 and p > 0,005. Development of transfer function based on the Weighted Averaging (WA) with inversed and deshrinking. WA calibration was more suitable rather than WAT (Weighted Averaging with Tolerance-down weighting) as a predictive model of phosphate. Diatom assemblage correlated with phosphate (R2= 0.50, RMSE = 0.22). Phosphate contributes 50% on diatom assemblage , and the rest were another factors. The second new finding from this research is diatom data set of Rawapening (RP40) that was initial Indonesian diatom data set for past trophic status, therefore, research has to be continued spatially in various Indonesian tipical lake and temporary on specific Indonesian lake to develop Indonesia diatom data set. Based on the remote sensing, since 1972 – 2009, there were land use changes in the catchment area of Rawapening Lake. A decrease of paddy’s filed, plantation, and crop dry land followed by an increase of settlement. In 2009 the percentage of settlement was 19.03% , will be 32.78% in 2099. The percentage of Rawapening Lake remains stable, indicate that the shallowness and sedimentation lake did not reduce the lake vast. Ecohidrology concept could be implemented as a based on Rawapening Lake management. Water quality monitoring and temporal changes can be done using diatom. Integrated and sustainable lake management able to develop based on the reconstruction past ecological condition using diatom, to predict changes in the future.

Kata Kunci : Diatom,Efficiency,Reconstruction,Rawapening Lake