Dokumen tersebut membahas konsep carrying capacity perairan terbuka terkait fosfat (P) sebagai nutrient pembatas pertumbuhan algae. Dokumen menjelaskan pentingnya P bagi pertumbuhan ikan dan mekanisme kerugian P akibat budidaya perikanan intensif di jaring apung, serta menghitung jumlah P yang hilang ke lingkungan. Dokumen juga membahas model untuk memprediksi respons ekosistem perairan terhadap peningkatan beban P.

1. PENGELOLAAN
SUMBERDAYA PERAIRAN
1

2. KULIAH PSDP S2
CARRYING CAPACITY OPEN WATER
WITH RESPECT TO FOSFAT (P)
2

3. KONSEP DUKUNG PERAIRAN TERBUKA
ASUMSI
Populasi algae berkorelasi negatip terhadap kualitas
air secara umum, termasuk pertumbuhan dan
kelangsungan hidup stok ikan. Sedangkan P adalah
“limiting faktot” yang mengendalikan kelimpahan
plankton.
3

4. Mengapa limiting nutrient ?…
Konsep limiting nutrient atau nutrient pembatas muncul
dengan adanya kenyataan bahwa sejumlah nutrient
diperlukan oleh fitoplankton. Jika suply dari satu
diantara nutrient-nutrient tersebut jumlahnya kurang
dari permintaan (yang dibutuhkan) maka akan
menghambat pertumbuhan. Dalam banyak perairan,
pada umumnya P adalah pembatas. Karena ini adalah
element yang dibutuhkan fitoplankton dan tumbuhan
air yang paling jarang terdapat. (jumlahnya paling
sedikit).
4

5. Phosphor diperlukan untuk :
Merupakan element esensial yang diperlukan oleh
semua jenis ikan untuk pertumbuhan yang normal,
maintenance dari pengaturan hubungan asam-basa
dan lemak serta metabolisme karbohidrat
Umumnya kebutuhan P untuk setiap species
specifikasi dan umumnya P dalam pakan
berlebihan, tapi kemudian berkurang karena
tidak dapat dimanfaatkan ke perairan
kemudian hilang ke lingkungan perairan
5

6. Feed
Correct
pellet siz Fatern Assimilatd Utilized
Dust un eaten Faeces Exretion
Disolved P Disolved P Disolved P Disolved P
Particulate P Particulate P Particulate P SEDIMENS
Gamba 1.r: Principle P loses to the environment
associated with intensive cage culture
Note: FCR untuk cage culture ∼ 20% lebih tinggi dari di kolam
Beveridge 1984 6

7. Tabel 1: Kebutuhan Fosfor untuk ikan (% berat dari pakan)
Species Kebutuhan
Angguilla japanica 0,29 %
Salmo Trutta 0,71 %
Salmo Salam 0,30 %
Salmo gardneri 0,70 – 0,80 %
Onchorynchus Ketta 0,50 – 0,60 %
Cyprinus carpio 0,60 – 0,80 %
Ichalues pundatus 0,45 – 0,80 %
Chysohyrys major 0,68 %
Oreochrromis niloticus 0,90 %
Sumber : Beveridge et.al 1982.
- Untuk ikan Trout = 20 – 27% dari P  daging
- Sekitar 40% P waste dari cage cultur untuk ikan Trout terlarut, sisanya dalam
bentuk faeces dan pakan yang tidak termakan.
7

8. Tabel 2. : Penghitungan Total P yang hilang ke lingkunganperairan selama
jarng apung secara intensif
a. Rainbow Trout
Kandungan P dalam pellet 1.5% (sillva 1983- pakan komersial di Eropa)
Kandungan P dalam 1 ton pelet 15 kg
FCR = 1.0 : 1 P( Dlm makanan) 15 kg
FCR = 1.5 : 1 P( Dlm makanan) 22 kg
FCR = 2.0 : 1 P( Dlm makanan) 30 kg
FCR = 2.5 : 1 P( Dlm makanan) 37 kg
Kandungan P dalam ikan Tru = 0.48% dari berat badan ikan = 4.8 kg /ton ikan (Penczak et al 1982)
Jadi P yang hilang ke perairan untuk :
FCR = 1.0 : 1 = 15.0 – 4.8 = 10.2 per ton ikan
FCR = 1.5 : 1 = 22.5 – 4.8 = 17.7 per ton ikan
FCR = 2.0 : 1 = 30.0 – 4.8 = 25.2 per ton ikan
FCR = 2.5 : 1 = 37.5 – 4.8 = 32.7 per ton ikan
8

9. Tabel2. : Penghitungan Total P yang hilang ke lingkunganperairan selama
jarng apung secara intensif
b. Tilapia
Kandungan P dalam pellet 1.3% (NRC 1983 & Santiago 1983)
Kandungan P dalam 1 ton pelet 13.0 kg
FCR = 1.5 : 1 P( Dlm makanan) 19.5 kg
FCR = 2.0 : 1 P( Dlm makanan) 26.0 kg
FCR = 2.5 : 1 P( Dlm makanan) 32.5 kg
FCR = 3.0 : 1 P( Dlm makanan) 45.5 kg
Kandungan P dalam ikan Tilapia = 0.34 % dari berat badan ikan = 3.4 kg /ton ikan (Mesk &Manthey
1983)
Jadi P yang hilang ke perairan untuk :
FCR = 1.5 : 1 = 19.5 – 3.4 = 16.1 kg per ton ikan
FCR = 2.0 : 1 = 26.0 – 3.4 = 22.6 kg per ton ikan
FCR = 2.5 : 1 = 32.5 – 3.4 = 29.1 kg per ton ikan
FCR = 3.0 : 1 = 45.5 – 3.4 = 35.6 kg per ton ikan
9

10. Tabel 2.: Penghitungan Total P yang hilang ke lingkunganperairan selama
jarng apung secara intensif
c. Carp
Kandungan P dalam pellet 3.09% (NRC 1983)
Kandungan P dalam 1 ton pelet 30.9 kg
FCR = 1.5 : 1 P( Dlm makanan) 46.4 kg
FCR = 2.0: 1 P( Dlm makanan) 61.8 kg
FCR = 2.5 : 1 P( Dlm makanan) 77.3 kg
FCR = 3.0 : 1 P( Dlm makanan) 92.7 kg
Kandungan P dalam ikan carp = 0.61% dari berat badan ikan = 6.1 kg /ton ikan (Ogino and Takeda
1976)
Jadi P yang hilang ke perairan untuk :
FCR = 1.5 : 1 = 46.4 – 6.1 = 40.3 kg per ton ikan
FCR = 2.0 : 1 = 61.8 – 6.1 = 55.7 kg per ton ikan
FCR = 2.5 : 1 = 77.3 – 6.1 = 71.2 kg per ton ikan
FCR = 3.0 : 1 = 92.7 – 6.1 = 86.6 kg per ton ikan
10

11. CATATAN:
Thus tabel before ees of give no information about quantities of P derived
from un eaten food or excretory or facel sources:
• Intensive Trout culture , total fed losses (dust and un eaten food)nare
estimated arround 20%
• When FCR values for pond and cage culture are compared, those cage
culture are usually at least 20% greater
• An estimated 20 – 27% of the P ingested by trout is retained in the carcas
(see table before assuming FCR = 1.5 – 2.0 : 1)
• If faecal production rate of 260 g dry weight faeces per kg food (Butz and
Vens Cappell,1982) and a faecal P content of 1.59% dry weight.(Penzack et
al 1982) are assumed, then more than 50% of egested and excreted P is
accounted for by excretion. (see nect diagram). Thus arround 40% of the
ttotoalP waste from cage trout farming are dissolved, the rest being in the
form of faeces and un eaten food.
11

12. A number of models have been develpoped to predict the respons
of aquatic ecosystems to increases in P loadings. Most are
empirical and have been elaborated and tsted, verified and
modified using a number of data bases. The two most widely used
and tested model are those of Dillon and Righter (1974) and
OECD (1982). The former is a modification of Vollenweider’s
original model (volllenweider,1968). And states that the
concentration of total P in a water body , [ P], is determined by P
loading, the size of the lake (area, mean depth)., water collumn
lost annually through the outflow) and thefraction of P lost
permanently to the sediments.
As steady state :
[P] = L (1 – R)
z.ρ
[P] = Total P  g/m3
L = Total P loading (gr/m2/y -1)
z = Rata-rata kedalaman (m)
R = Fraksi dari total P yang hilang ke sedimen
ρ = flusing rate- debit (volume/tahun)
12

13. INPUT PAKAN
100%
(22.5 kg)
SISA (PERAIRAN) DIMAKAN IKAN
(WASTE) (INGESTED)
20% 80%
(4,5 kg) (18 kg)
ENERGI HILANG Di ASSIMILASI
(EGESTED) (ASSIMILATED)
28% 52%
(6.2 kg) (11.8)
EKSKRESI DIMANFAATKAN
(EXCRETED) (UTILIZED)
31% 21%
(7Kg) 4.8 kg)
Penczak et al 1982 13

14. INPUT PAKAN
100%
(30.0 kg)
SISA (PERAIRAN) DIMAKAN IKAN
(WASTE) (INGESTED)
40% 60%
(12 kg) (18 kg)
ENERGI HILANG Di ASSIMILASI
(EGESTED) (ASSIMILATED)
21% 39%
(6.2 kg) (11.8)
EKSKRESI DIMANFAATKAN
(EXCRETED) (UTILIZED)
23 % 16%
(7Kg) 4.8 kg)
Penczak et al 1982 14

15. TERMINOLOGI (1)
L fish = P loading dari jaring apung
∆P = Selisih kandungan P sebelum exploitasi jaring apung (Pi) dan P yang dapat diterima
setelah ada jaring apung (P)f
∆ P = Pf – Pi = mg/m3
Pi ditentukan berdasakan pengamatan steady state dari P sepanjang tahun, musim kemrau dan
hujan.
Pf ditentukan berdasarkan aceptable P loading (lihat tabel pada slide berikut.)
∆ P = L fish (1 – R fish)/ z.ρ
L fish = (∆P).z. ρ /(1-R fish)
ρ = koefisien flushing rate air danau (kali/tahun)
R fish = proporsi dari P yang hilang secara
permanent ke sedimen (x) dan
R fish = [x + [(1-x)R]
15

16. Konsentrasi P dalam kaitannya dengan tingkat chloropyl yang
diperbolehkan adalah sebagai berikut :
Tabel. 3 Tentative Values for maximum accephable (P)i lenthic
island water bodies used for enclosure of fish
Water body Species Tentative maximum
Catagory Culture Acceptable [P] mg/m3
Temperate Salmonid 60
Tropical Carp 150
Carp and Tilapia 250
16

17. Ρ = Flushing rate dari air danau yang keluar
Z = rata-rata kedalaman = V/A ----- V = volume, A = area
Z = V/A
ρ = Qo/V
Qo = rata-rata volume (m3) yang mengalir keluar dari danau/th
R = Proporsi P terlarut yang hilang ke sedimen, dapat dihitung dengan rumus yang
sudah ditemukan dari hasil penelitian (tabel 5.5) untuk tambak dan reservoir = 0,76
 R = 1/(1 + P 0,5)
P loading  untuk jaring apung Tilapia dan Carp sekitar 45 – 55% dari
total P loading dalam bentuk P terlarut, sisanya hilang dan mengendap
di sedimen.
17

18. TERMINOLOGI 3
Calculation of Total O loses in the environment during intensive cage culture
1. Rainbow Trout
Kandungan P untuk pellet 1,5 %
1 ton pakan mengandung P 15 kg
Kandungan P dalam ikan trout 0,48% 4,8 kg/ 1 ton ikan
2. Tilapia
Kandungan P pellet 1,3 %
1 ton pakan mengandung P 13 kg
Kandungan P dalam daging ikan 0,34% 3,4 kg/1 ton ikan
3. Carp
Kandungan P pellet
1 ton pellet mengandung P ,09 %
Kandungan P dalam ikan 0,61%
0 Kg 18

19. Didasarkan dari tabel 2.
P yang hilang untuk setiap ton ikan (kg/ton ikan)
FCR FCR
1,5 : 1 2 : 1
1. Rainbow Trout 17,7 25,2
(22,5 – 4,8) (30,0 – 4,8)
2. Tilapia 16,1 22,6
(19,5 – 8,4) (26,0 – 3,4)
3. Carp 40,25 55,7
(46,3 – 6,1) (61,8 – 6,1)
L
Konsentrasi P dalam air [P] = I ----------- - s [P] - r [P]
V (gr/l)
19

20. P = loading
Luas area (danau/reservoir)
Debit air (jumlah/volume air yang keluar dari danau)
Flusing rate (Fraksi P yang hilang dalam sedimen
secara permanen)
Secara umum
[P] = L (1 – R)  steady state
z.ρ
[P] = Total P  g/m3
L = Total P loading (gr/m2/y)
z = Rata-rata kedalaman
R = Fraksi P yang hilang ke sedimen
ρ = rate of (dari flusing (volume/tahun) ∼ debit yang keluar)
20

21. TAHAPAN PENENTUAN CARRYING CAPACITY
Step 1) Ukur steady state P konsentrasi
Di daerah Tropis merupakan hasil pengukuran rata-rata tahunan
konsentrasi P di permukaan (air permukaan) dan harus diukur
dengan sejumlah sample.
Step 2) Penentuan konsentrasi P yang di tolerir, hal ini berkaitan dengan
jumlah Chlophyl, biomas. Hubungan konsentrasi P dengan
kandungan chlorophyl.
[Chl] = 0,416 P 0,675 ,r = 0.84 (Walmsley and Thorton ,1984)
TABEL 5.2
21

22. Konsentrasi P dalam kaitannya dengan tingkat chlorophyl yang
diperbolehkan adalah sebagai berikut :
Tentative Values for maximum accephable (P)i lenthic island water
bodies used for enclosure of fish
Water body Species Tentative maximum
Catagory Culture Acceptable [P] mg/m3
Temperate Salmonid 60
Tropical Carp 150
Carp and Tilapia 250
22

23. Step 3) Perhitungan ∆ P yang merupakan selisih dari P
sebelum exploitasi dan P setelah exploitasi.
∆ [P] = [P]f - [P]i
Step 4) Hitung L fish,P loading from the fish cage. ∆ P is
related to P loading for the fish cage (L fish), the size
of lake A and fraction of L fish retained by the
sedimen.
∆[P] = L fish ( 1 – R fish )/ z .ρ
L fish = ∆ [P]. z .ρ/(1 – R fish)
23

24. R fish is the most difficult parameter to estimate. Using the argument
proposed by Phillips et al 1985C) AT LEAST 45 -55% of the total P
wastes from cage rainbow trout are likely to be permanently lost to
the sediments asa result of solids (faeces and food) deposition , and
thus only 45 – 55% of the total P loadings are in the form
ofdissolved P. In the absence of any other data, these values will
also be used for tilapia and carp calcu;ations. A fraction of the
dissolved total P component will also be lost to the sediments, and it
is suggested that the most appropriate formula in Table 5.5 used to
calculate this.
R fish values are therefore much greater than R for conventional P
loading. And can be summarised as :
R fish = x + [ (1 – x ) R ]
Whwere, x = the net proportion of total P lost permanently to the
sediment as a result of solid deposition of (ie 0.45 – 0.55, ) and R
= proportion of dissolved total P lost to the sediment calculated from
tabel n5.5
24

25. R fish = x + [(1 – x) R ]
X = The net proportion of total P lost
permanenly to the sedimet
R = Proportion of disolved total P lost to
sedimen calculated losed, table 5,5
Utk. Natural lakes
P = flushing rate • (volume/year)
R = 1/(1 + 0.747 p 0.507 )
……lihat tabel 5.5
25

26. Step 5) Once the acceptable total P loading, L fish, has been
calculated, then the intensive fish production (tones/year) can be
estimated by dividing L fish by the average total P wastes per ton of fish
production.(table 5.2)
Carrying Capacity :
= Total Allowable Loading /17.7
Catatan :
Untuk setiap 1 ton ikan (trout) yang
diproduksi, dihasilkan 17,7 kg P dalam
perairan (Beverage 1987)- tabel 2.
(ikan trout FCR 1.5 : 1)
26

27. Contoh :
Luas danau A = 100 ha (dihitung dari map)
Rata-rata kedalaman z = 10 m
Flushing rate coefisient , ρ = 1/year
Steady state (P) dari hasil monitoring = 15 mg/m3
Total loading P per ton fish = 17,7 kg/ton (tabel 2. –Trout FCR 1.5 :1)
Tahapan penghitungan aya dukung :
• Tentukan/ukur steady state [P] prior to development [P] 15 mg/m3.
2. Set maximum acceptable P, [P]f, setelah nanti ada keramba apung ∼
60 mg/m2  sebagai target (P)  lihat tabel untuk daerah
temperate
27

28. 1. Determine ∆ P
∆ P = 60 – 15 mg/l = 45 mg/l
4. Loading P yang berasal dari kegiatan jaring apung
L fish = ∆ P.z .ρ /(1 – R fish)
R fish = X + [(1 – X) R]
R = 1/(1 + p ) = ½ = 0,5
0,5
R fish = 0,5 + (1,0 – 0,5) 0,5)
= 0,5 + (0,5 – 0,25) = 0,75
L fish = (45 x 10 x 1)/1 – 0,75 = 450/0,25
= 1800 mg/m2/y
= 1,8 g/m2/y
28

29. 5. Penentuan Total acceptable loading
(Luas Danau =106m2)
Total acceptable loading
= 1,8 x 106 = 1.800.000 g/y
6. Carrying Capacity
P loading untuk setiap 1 ton ikan = 17,7 kg (17,7 kg/ton ikan)
∴ Total acceptable production : 1.800.000 g/17.700 g
= 102 ton/y
29

30. MARINE SITE
• Keramba apung di laut  dapat digunakan model yang
sama, kecuali N yang biasanya sebagai pembatas di laut.
• Dan dilaut lebih banyak flushing rate pengaruh disolved
N untuk plankton lebih kecil.
• Sehingga pengaruh intensive culture untuk benthos
mungkin lebih penting
30