PRINSIP-PRINSIP PERANCANGAN PERCOBAAN Ir. Hari Purnomo, MSi PhD DIC Ir. Martinus Pandutama, MSc. PhD Fakultas Pertanian Universitas Jember

Pendahuluan STATISTIKA ? Ilmu tentang Statistik Ilmu yang mempelajari cara‐cara: 1. mengumpulkan data 2. menyajikan data 3. mengolah data 4. menganalisis data 5. menarik kesimpulan STATISTIKA DESKRIPTIF STATISTIKA INFERESIAL

PARAMETER : ukuran‐ukuran yang diperoleh dari data populasi POPULASI : keseluruhan pengamatan yang menjadi perhatian SAMPEL/CONTOH : himpunan bagian dari populasi PARAMETER : ukuran‐ukuran yang diperoleh dari data populasi STATISTIK : ukuran‐ukuran yang diperoleh dari data sampel GALAT JENIS I. α = P(salah jenis I) = P(menolak H0; H0 benar) GALAT JENIS II. β = P(salah jenis II) = P(menerima H0; H0 salah)

Metode Pengumpulan Data Percobaan Peneliti memiliki keleluasaan untuk melakukan pengawasan terhadap sumber keragaman data, dapat menciptakan jenis perlakuan yang diinginkan dan mengamati perubahan yang terjadi pada responsnya. Data diciptakan. Observasi Peneliti tidak memiliki kendali dalam pengumpulan data kecuali dalam menentukan faktor yang diamati dan memeriksa ketelitian data, sulit dalam melihat perubahan yang terjadi pada respons karena mungkin disebabkan oleh faktor yang tidak diamati atau bahkan belum diketahui oleh peneliti. Survei Peneliti mengambil sampel data dengan teknik penarikan sampel tertentu dari suatu populasi yang telah didefinisikan. Jumlah data besar. Data sudah ada di lapangan tinggal dikumpulkan.

Metode Ilmiah & Metode Percobaan Metode Ilmiah adalah studi terhadap kebenaran yang diatur oleh pertimbangan logis Metode Percobaan adalah salah satu metode ilmiah dalam pengumpulan data empiris untuk memperoleh pengetahuan baru. Jadi metode ilmiah itu bermacam-macam jenisnya salah satunya adalah metode percobaan.

Percobaan : Suatu keadaan yg dicoba pada kondisi/situasi tertentu yg tetapkan oleh si pencoba. Suatu uji atau sederetan uji yang bertujuan merubah peubah input menjadi suatu output yang merupakan respon dari percobaan tersebut Suatu kegiatan yang dilakukan untuk membangkitkan data yang merupakan respon dari objek/individu/unit yang dikondisikan tertentu

Perancangan Percobaan Perencanaan (planning) suatu percobaan untuk memperoleh informasi yang relevan dengan tujuan dari penelitian Mengapa perlu dirancang? Untuk mendapatkan penduga yang tidak berbias (misal systematic error) Untuk meningkatkan presisi kesimpulan Kesimpulan dapat digeneralisasi ke populasi target Tujuan Perancangan Percobaan Memilih peubah terkendali (X) yang paling berpengaruh terhadap respon (Y) Memilih gugus peubah X yang paling mendekati nilai harapan Y Memilih gugus peubah X yang menyebabkan keragaman respon (s2) paling kecil Memilih gugus peubah X yang mengakibatkan pengaruh peubah tak terkendali paling kecil.

Tiga hal penting yang perlu diperhatikan dalam suatu percobaan Keadaan tertentu yang sengaja diciptakan untuk menimbulkan respons (Rancangan Perlakuan) Keadaan lingkungan serta keragaman alami objek yang dapat mengaburkan/mengacaukan penelaahan mengenai respons yang muncul (Rancangan Percobaan/Lingkungan). Respons yang diberikan oleh objek (dikenal dengan Rancangan Respons)

Rancangan Perlakuan Perlakuan dapat diartikan sebagai suatu keadaan tertentu yang diberikan pada satuan percobaan dan berkaitan dengan bagaimana perlakuan-perlakuan tersebut dibentuk (Faktor tunggal, Faktorial, Split plot, Split blok).

Rancangan Lingkungan (Rancangan Percobaan) Berkaitan dengan bagaimana perlakuan-perlakuan tersebut ditempatkan pada unit-unit percobaan (RAL, RAK, RBSL, Lattice) Rancangan percobaan merupakan pengaturan pemberian perlakuan kepada satuan-satuan percobaan dengan maksud agar keragaman respons yang ditimbulkan oleh keadaan lingkungan dan keheterogenan bahan percobaan yang digunakan dapat diwadahi dan disingkirkan.

Beberapa hal yang perlu diketahui dalam Rancangan Lingkungan, yaitu Bahan Percobaan: dapat berupa organisme (hewan, tumbuhan, manusia), benda atau substansi lainnya seperti pupuk, pestisida, tanah. Satuan Percobaan. Satuan percobaan adalah satuan/obyek terkecil (petakan, pot, polibag, hewan, tanaman) yang ditempatkan secara acak pada perlakuan. Misalnya: (1) Tanaman yang tumbuh dalam pot diberi perlakuan tiga tipe pemupukan yang diberikan pada masing-masing pot. Respons yang diukur adalah bobot kering tanaman. Satuan percobaan = pot; pemupukan yang diberikan pada pot-pot percobaan dan bukan tanaman. Satuan percobaan ada 2 macam, yaitu: tunggal; satu bahan percobaan dalam satu satuan percobaan, misalnya dalam polybag. kelompok; satuan percobaan dalam petakan.

Rancangan Respons Perancangan respons berkaitan dengan pemilihan/penentuan sifat atau karakteristik satuan percobaan yang akan digunakan untuk menilai atau mengukur pengaruh perlakuan serta cara bagaimana cara penilaian atau pengukurannya.

Hal-hal yang perlu diketahui dalam Rancangan Respons : Harus mencerminkan pengaruh yang dipelajari. Misalkan anda melakukan percobaan tentang pengaruh pemberian pupuk kandang kotoran sapi terhadap pertumbuhan jagung. Misanya tinggi tanaman, jumlah daun, luas daun, dsb. Ada skala ukur; Kualitatif: nominal dan ordinal (tidak bisa dianalisis ragam)‏. Skala ini bersifat subjektif serta pedoman pelaksanaan pengukurannnya kebanyakan belum baku. Kuantitatif: interval/selang dan rasio/nisbah. Skala ini bersifat objektif dan alat ukurnya sudah sering tersedia. Ada satuan pengamatan, yaitu satuan terkecil yang dipergunakan dalam pengukuran. Ada satuan evaluasi, yaitu satuan terkecil sebagai pewakil satuan percobaan yang dipergunakan dalam analisis data atau satuan evaluasi adalah rata-rata dari satuan pengamatan.

Metode percobaan di lapangan merupakan cara logik untuk menguji dan membandingkan perlakuan-perlakuan (Misalnya: varietas, dosis pupuk, dan lain-lain)

Seandainya kita akan membandingkan produksi varietas baru padi terhadap varietas tradisionil yang sudah diuji kemampuannya. Untuk percobaan tersebut, hipotesis kita adalah varietas padi baru “B” memberikan hasil lebih besar dari varietas tradisionil, “A”

Obyektif dari percobaan kita adalah menguji hipotesis tersebut. Bagaimana hal itu harus dilakukan?

Salah satu cara logik adalah me-lay out dua plot berukuran sama, berdampingan. Satu plot untuk varietas A dan plot lainnya untuk varietas B.

A B Hasil gabah kedua plot ditentukan dan kemudian dibandingkan. Seandainya plot dengan var. A menghasilkan 3.5 ton/ha, dan plot dengan var. B, 4 ton/ha.

Dapatkah kita mengatakan bahwa var. B lebih tinggi daripada var. A Dapatkah kita mengatakan bahwa var. B lebih tinggi daripada var. A?? Pada kondisi ini, kita mungkin ragu-ragu untuk menjawab “Ya”.  Mengapa begitu?

Karena, kita tahu bahwa walaupun kedua plot ditanami varietas yang sama sekalipun, hasilnya juga akan berbeda.

Kita juga tahu bahwa banyak faktor yang mempengaruhi hasil kedua plot tersebut, seperti: beda kesuburan tanah, kelembaban, dan kerusakan akibat serangan hama.

Perbedaan hasil antara kedua plot (satu ditanami var A & satu ditanami var B), dapat disebabkan oleh sesuatu selain/diluar perbedaan akibat perilaku VARIETAS.

B A Lalu, .. Bagaimana kita memisahkan faktor-faktor penyebab perbedaan hasil varietas yang satu dengan yang lain.

Perbedaan antara kedua plot yang ditanami dua varietas berbeda kita sebut perbedaan perlakuan yang diamati.

Perbedaan antara kedua plot yang ditanami dua varietas yang sama kita sebut Error Percobaan.

Logikanya sederhana. Var A & B akan dipertimbangkan berbeda dalam kemampuan menghasilkan hanya jika perbedaan perlakuan yang diamati adalah lebih besar daripada error percobaan. Yang seharusnya kita lakukan adalah mengurangkan error percobaan dari perbedaan perlakuan terukur, menyisakan perbedaan perlakuan yang sebenarnya.

Jelas, bahwa kita sebagai peneliti, harus melakukan suatu percobaan sedemikian, sehingga error percobaan dapat diukur.

Error percobaan selalu muncul/ada, tanpa memperhatikan sebaik apa anda sebagai peneliti. Error percobaan tidak dapat dihilangkan total, tetapi dapat diminimumkan.

Kita dapat mengubah ukuran error percobaan, tetapi tidak dapat mengubah perbedaan antara varietas A dan B yang sebenarnya. Kemampuan untuk mendekteksi perbedaan perlakuan yang riil, sangat bergantung kepada kemampuan mengurangi error percobaan.

Error yang kecil menambah kesempatan untuk mendekteksi perbedaan yang diinginkan. Dalam percobaan tentang var A & B, kita mencari perbedaan varietas. Untuk menunjukkan perbedaan varietas yang riil, kita harus mengurangi error percobaan sedemikian sehingga lebih kecil daripada perbedaaan varietas.

Oleh karena itu, dua peneliti dapat melakukan percobaan dengan perlakuan-perlakuan yang sama, tetapi akan menghasilkan kesimpulan yang berbeda. Perbedaannya adalah dalam kemampuan mereka untuk mengukur dan mengontrol error percobaan.

Lalu, … Bagaimana kita mengukur dan mengontrol error percobaan???

Karena errror percobaan adalah perbedaan antara dua plot yang diperlakuan sama, maka cara mengukurnya adalah dengan memperlakukan sejumlah plot, mirip---

--yaitu dengan memiliki replikasi (pengulangan) --yaitu dengan memiliki replikasi (pengulangan). Setiap perlakuan harus diulang beberapa kali dalam plot-plot percobaan. Error percobaan dapat diukur hanya dalam percobaan berulangan. Karenanya, replikasi adalah suatu keharusan dalam setiap desain percobaan.

Suatu teknik yang sangat dibutuhkan/disyaratkan untuk setiap perancangan percobaan adalah pengacakan/ randomisasi/perandoman.

Randomisasi menjamin suatu kesempatan yang sama dan adil untuk semua plot-plot percobaan untuk menerima perlakuan. Hal itu untuk menghindarkan keberpihakan/terus-menerus terhadap satu atau lebih perlakuan.

Seandainya kita mengatur kedua perlakuan varietas A dan B, dengan dua ulangan.

Jika perbedaan kesuburan adalah searah dengan panjang lahan, secara graduil menurunkan kesuburan dari kiri ke kanan. Var B secara konstan diuntungkan. Kedua plot ditanami var B; mempunyai tingkat produktivitas yang lebih tinggi daripada kedua plot yang ditanami var A.

Yaitu, perbandingan antara hasil kinerja var A dan var B akan bias dengan keberpihakan pada B.

Untuk menghindarkan BIAS, kita harus melakukan perandoman perlakuan; yakni dengan menempatkan perlakuan-perlakuan dalam plot-plot percobaan secara random.

Replikasi dan randomisasi dibutuhkan untuk mengukur pendugaan yang tidak bias atas error percobaan. Replikasi menyiapkan suatu penduga dan randomisasi menjamin bahwa pendugaan adalah tidak bias.

Telah didiskusikan didepan, bagaimana memperoleh penduga error percobaan yang tidak bias. Tugas berikutnya adalah mengontrol/memperkecil error percobaan. Terdapat bermacam-macam teknik yang membantu kita untuk mengontrol error.

Salah satu teknik untuk mengontrol/mengawasi error percobaan adalah dengan pem-Blok-an/pengelompokan  pengawasan setempat ≈ kontrol lokasi

Blok 1 Blok 2 Blok 3 Arah Kesuburan

Blok 1 Blok 2 Blok 3 Arah Kesuburan

Selain, teknik pem-Blok-an, error percobaan dapat dikontrol dengan pemilihan yang tepat atas desain perancangan percobaan, teknik-teknik pengukuran. Hal ini tidak dibicarakan di sini.

Sejauh ini, kita telah menentukan bahwa desain percobaan yang sesuai harus meliputi: Replikasi Randomisasi Pengawasan/pengontrolan lokasi.

Produced By IRRI