Penentuan Daya Dukung Budidaya Sistem KJA Berdasarkan Dinamika Arus, Lee current, Limbah Organik dan Oksigen Terlarut di Laguna Semak Daun, Kepulauan Seribu, DKI Jakarta

Abstract

Kegiatan budidaya laut dengan sistem keramba jaring apung (FNC) saat ini sedang populer. Di Indonesia penerapan sistem ini dilakukan di beberapa jenis perairan yang terlindung seperti teluk, selat, dan laguna. Salah satu perairan laguna yang ada di Indonesia adalah laguna Semak Daun (LSD) dan ini adalah lokasi penelitian ini. Pengukuran kedalaman, pasang surut, kecepatan dan pola arus, dan kualitas air (amoniak nitrit, nitrat, oksigen terlarut) telah dilakukan selama 3 x 24 jam (12 – 15 Juli 2018) di perairan LSD dan data tersebut digunakan untuk validasi model. Model dinamika arus dijalankan selama 365 hari (1 Januari – 31 Desember 2018) untuk skenario 2-dimensi dan selama 30 hari (1 - 30 Desember 2018) untuk 3-dimensi sedangkan model sebaran limbah budidaya dilakukan skenario 3-dimensi selama 30 hari (1 - 30 Desember 2018). Input data untuk menjalankan model dinamika arus terdiri dari batimetri, angin dan pasang surut. Data angin berupa rekaman informasi deret waktu selama 2018 dengan interval waktu setiap 6 jam (sumber: www.http//ecmwf.com) sedangkan pasang surut menggunakan data global tide yang merupakan bawaan MIKE Zero. Perairan LSD memiliki luas sekitar 406 ha, serta luas karang penghalang (barrier reef) dan karang papan (reef flat) sekitar 258 ha sehingga keseluruhan sekitar 664 ha. Kedalaman perairan LSD berkisar antara 0,3 m sampai -15,9 m saat kondisi surut terendah. LSD memiliki karakteristik yang unik yaitu saat pasang, karang penghalang tergenang air laut dan terpapar saat surut (kedalaman 0,3 m). Pada kondisi surut terjadi penumpukan massa air di dalam laguna sehingga muka laut di dalam laguna lebih tinggi 0,04 m daripada di luar laguna. Hasil perhitungan menunjukkan volume LSD sekitar 14.329.282,15 m3 pada kondisi surut terendah dan 17.435.243,95 m3 pada kondisi pasang tertinggi. Waktu pembilasan masa air di LSD mencapai 2,81 hari (67,4 jam). Berdasarkan hasil pemodelan pola arus permukaan bergerak dari arah barat daya menuju timur laut pada kondisi pasang menuju surut dan sebaliknya pada kondisi surut menuju pasang dengan kecepatan yang berbeda. Kecepatan arus terendah ditemukan di tengah laguna pada kedalaman dekat dasar mencapai 0,010 m s-1 sedangkan tertinggi ditemukan di permukaan pada kanal utara mencapai 0,600 m s-1. Profil arus menegak hingga kedalaman -3 m kecepatan arus teringgi mencapai 0,060 m.s-1 sedangkan kecepatan arus 0,200 m s-1 ditemukan pada kedalaman -2,3 m. Kecepatan arus residu berkisar antara 0,001 – 0,043 m s-1 dengan rata-rata 0,013 m s-1. Pemodelan pelacakan partikel pakan yang tidak termakan (asumsi: tidak ada konsumsi pakan oleh ikan di luar KJA) di LSD menunjukkan sebagian kecil partikel (11 %) mengalami pengendapan pada jam pertama simulasi pada jarak 46,3 m dari titik awal simulasi, pengendapan 53 % pada jam kedua dengan jarak 55,2 m dan pengendapan 100% pada jam ketiga dengan jarak 84,9 m. Dominan jarak pengendapan pakan pada jarak 46,3 sampai 71,3 m dengan rata-rata jarak pengendapan adalah 65,6 pada kedalaman 9 – 10 m. Rata-rata jarak pengendapan menjadi salah satu faktor yang menentukan jarak antar KJA, hal ini disebabkan karena sebaran kedalaman laguna dominan pada kisaran angka 9 - 10 m. Vektor pengendapan partikel searah arus pasang surut. Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa partikel pakan mengalami kelarutan 4,3 % sejak jam kedua belas simulasi dan larut secara keseluruhan (100 %) pada jam keempat belas waktu simulasi. Pemodelan sebaran total ammonia nitrogen (TAN) dari limbah budidaya ditemukan pada kisaran 0,01996 – 0,02040 mg l-1 dan nitrat 0.00278 – 0.00283 mg l-1 sedangkan konsentrasi dissolved oxygen (DO) berkisar 5,38180 – 6,12940 mg l-1. Sementara konsentrasi TAN dan nitrat maksimum yang dipersyaratkan untuk budidaya laut adalah 0,3 mg l-1 dan 0,2 mg l-1 sedangkan konsentrasi DO minimum 4 mg l-1. Artinya konsentrasi TAN dan nitrat masih di bawah konsentrasi yang dipersyaratkan demikian pula DO masih di atas konsentrasi minimum yang dipersyaratkan untuk biota laut. Hal ini mengindikasikan bahwa kegiatan budidaya di perairan LSD masih dapat dikembangkan. Hasil pemodelan arus di sekitar KJA menunjukkan reduksi Lee current. Arus yang melewati panel jaring (samping kiri-kanan KJA) sejajar aliran arus mengalami reduksi kecepatan sepanjang panel jaring tersebut, akibatnya Lee current lambat mengalami pemulihan. Jarak pulih Lee current di bagian tengah aliran arus mencapai jarak 48 m sedangkan kepulihan Lee current di samping kiri dan kanan mencapai jarak 69 m, dengan demikian jarak efektif antar KJA adalah 69 m. Daya dukung fisik dan ekologi perairan LSD dilakukan dengan pendekatan luasan, kedalaman, Lee current, beban limbah organik dan oksgen terlarut. Simulasi daya dukung budidaya sistem KJA. Setiap KJA berukuran 3m x 3m x 3m. KJA diplot dalam bentuk grup dan masin-masing terdiri dari Sembilan unit KJA. Berdasarkan pendekatan luasan, kedalaman dan Lee current LSD dapat menampung sebanyak 75 grup KJA sedangkan berdasarkan pendekatan beban limbah orgnik dan oksigen terlarut LSD hanya dapat menampung sebanyak 33 grup KJA. Total KJA tersebut (33 grup KJA) terbagi dua kelompok yakni 4 grup (36 unit KJA) adalah budidaya udang vaname dan 29 grup (261 unit KJA) adalah budidaya ikan kerapu. Jumlah tersebut, diasumsikan setiap KJA udang vaname berisi 6.750 ekor dan KJA kerapu cantang berisi 598 ekor. Berdasarkan hal ini pengembangan budidaya laut menggunakan sistem KJA dengan organisme udang vaname dan kerapu masing-masing adalah 162.000 ekor atau 2.592 kg dan 104.052 ekor atau 58.109 kg untuk sekali tebar dalam kurun waktu yang bersamaan. Hal ini diasumsikan SR udang vaname mencapai 80 % dan 93 % untuk ikan kerapu. Simulasi dilakukan pada bobot udang vaname mencapai 20 g dan kerapu 600 g, yang mana bobot tersebut adalah umur panen.

Marine cultivation activities using floating net cage (FNC) systems are currently popular. In Indonesia, the application of this system is carried out in several types of protected waters such as bays, straits, and lagoons. One of the lagoons in Indonesia is the Semak Daun lagoon (SDL). It was the location of this research. Measurements of depth, tides, current speed, and patterns, as well as water quality (ammonia nitrite, nitrate, and dissolved oxygen) were performed for 3 x 24 hours (12 - 15 July, 2018) and this data were harnessed for model validation. The current dynamics model was conducted for 365 days (1st January – 31st December, 2018) and 30 days (1st– 30st December, 2018), in both 2D and 3D environments, respectively. Meanwhile, cultivation waste distribution model was carried out in a 3-dimensional state for 30 days (1st– 30st December, 2018). Input data using current dynamics model comprises of bathymetry, wind, and tides. Furthermore, wind figures occur in the form of time series information records for every 6 hour interval (source: www.http//ecmwf.com), while tide uses global tide data the default of MIKE Zero. The LSD waters occupied an expansive area of approximately 406 ha, barrier reef and reef flat of 258 ha, therefore, total coverage arrived at 664 ha. In addition, the depth ranged from 0,3 m -15,9 m at the lowest tide. This lagoon demonstrates a unique characteristic, where barrier reefs are inundated by seawater at high tide and is exposed at low tide (0,3 m depth). However, at low current, water mass accumulates, with an internal sea level of 0,04 m higher than the external. The calculation results showed the volume was approximately 14.329.282,15 m3 at the lowest tide and 17,435,243.95 m3 at highest peak, although the flushing time was estimated at 2,81 days (67,4 hours). Based on the model analysis, surface current pattern navigated from south-west to north-east at high to low tide, and at low to high tide, respectively, with separate speeds. Also, lowest current speed occurred in the centre and at a depth close to the bottom, and is estimated at 0,010 m s-1, while the highest reside at the surface of the north canal at 0,600 m s-1. In addition, the current profile rose to a depth of -3 m, and the highest current speed reached 0,060 m s-1, while the current speed of 0,200 m s-1 existed at a depth of -2,3 m, as the residual current speed ranged from 0,001 – 0,043 m s-1, with an average of 0,013 m s-1. The tracking modeling of uneaten feed particles in SDL (assumption: there are not feed consumption by fish outside the cage) showed a lesser particle proportion (11%) experienced deposition in the first hour of simulation at a distance of 46,3 m from commencem ent point, 53% in the second hour with a distance of 55,2 m, and up to 100% in the third hour at a distance of 84,9 m. Consequently, the dominant feed deposition distance was obtained between 46,3 – 71,3 m with mean deposition value of 65,6 m at a depth of 9 - 10 m. The average deposition distance is one of the factors that determines the distance between marine cages, this is because the depth distribution of the dominant lagoon is in the range of 9 - 10 m. The particle vector was in the tidal current direction. However, simulation results showed the feed particles exhibited a 4,3% solubility from the twelfth hour, and were completely dissolved (100%) at the fourteenth hour. In modeling, total ammonia nitrogen (TAN) from cultivation waste ranged between 0,01996 – 0,02040 mg l-1, nitrate 0,00278 – 0,00283 mg l-1, and dissolved oxygen concentrations 5,38180 - 6,12940 mg l-1. Meanwhile, the maximum TAN and nitrate concentrations required for marine culture are 0,3 mg l-1 and 0,2 mg l-1, respectively, but the minimum dissolved oxygen is 4 mg l-1. This denoted TAN and nitrate fell below the standard in concentration and dissolved oxygen, but exceeded the minimum concentration for marine biota. Therefore, there is a critical need to develop marine cultivation activities in SDL for extensive economic and social benefits. The results of current modeling on FNC revealed a reduction in lee current. The current passing along the net panels (left-right side of the FNC) was parallel to the flow of current experiencing a limited speed, therefore, lee current becomes gradual to retrieve. This recovery in the middle of current flow extended to 48 m, while on the left and right sides, 69 m was attained, therefore, effective distance between KJA was estimated at 69 m. The physical and ecological carrying capacity of LSD waters is carried out by approaching area, depth, lee current, organic waste load and dissolved oxygen. This simulation employed the KJA system with a size of 3m x 3m x 3m. KJA is plotted in the form of groups and each consists of nine units. Based on the area, depth, and lee current, LSD showed significant ability to accommodate 75 KJA units. Meanwhile, from organic waste load and dissolved oxygen, only 33 were received. The total KJA (33 groups) is further divided into two classes, of 4 groups (36 units) of vannamei shrimp cultivation and 29 groups (261 units) of grouper cultivation. Moreover, with this number, each vannamei shrimp was assumed to involve 6.750 individuals, while Cantang grouper KJA encompassed 598. Therefore, the development of marine cultivation, using KJA system with the organisms of vannamei shrimp and grouper reported 162.000 individuals or 2.592 kg and 104.052 individuals or 58.109 kg, respectively, for single stocking at similar interval. Furthermore, the SR is expected to achieve 80% for shrimp and 93% for groupers. Based on the simulation, the weight of vannamei shrimp and grouper extended to 20 g and 600 g, respectively, known as the middle age prior to harvest.