MODEL PENDUGAAN BIOMASSA SENGON PADA HUTAN RAKYAT DI KECAMATAN KOLAKA SULAWESI TENGGARA
MODEL PREDICTION BIOMASS SENGON IN THE FOREST COMMUNITY IN SUBDISTRICT KOLAKA SOUTHEAST SULAWESI
Daud Irundu, Djamal Sanusi dan Beta Putranto Jurusan Ilmu Kehutanan Fakultas Kehutanan Universitas Hasanuddin
Alamat Korespondensi; Daud Irundu Fakultas Kehutanan Universitas Hasanuddin Makassar, 90245 HP; 085213334695 e-mail;
[email protected]
1
ABSTRAK Setiap ekosistem hutan dan jenis yang ada di dalamnya memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam menyerap CO2 dan menghasilkan biomassa. Penelitian ini bertujuan mendapatkan model matematik untuk menduga biomassa pohon sengon di Kecamatan Kolaka, Sulawesi Tenggara yang pelaksanaannya dilakukan pada bulan April hingga Juni 2013. Penelitian dilakukan dengan cara menebang 30 pohon sengon. Variabel yang diukur adalah diameter setinggi dada, tinggi total dan berat basah dari seluruh bagian pohon di atas permukaan tanah. Selain itu, dilakukan pengukuran kadar air dari setiap bagian pohon di laboratorium untuk mengetahui biomassa pohon. Model yang dianalisis sebanyak delapan persamaan dengan diameter setinggi dada dan atau tinggi total sebagai variabel bebas serta biomassa sebagai variabel tidak bebas. Sebanyak 70% dari data digunakan untuk penyusunan model dan 30% sisanya untuk validasi model. Penentuan model terbaik dilakukan dengan kriteria koefisien determinasi (R2) yang digabungkan dengan kriteria validasi (bias, EI dan MSEP). Hasil analisis menjelaskan bahwa semua model yang diuji mempunyai R2 ≥ 90%, sehingga seluruh penduga model dapat dijadikan kandidat model terpilih untuk menduga biomassa pohon sengon. Hasil skoring R2 dan uji validasi tertinggi diperoleh penduga model yang hanya menggunakan diameter sebagai variabel bebas dengan persamaan Ŷ = 1,852D1,381 sebagai model terbaik untuk menduga biomassa sengon di Kecamatan Kolaka Sulawesi Tenggara. Kata kunci
: Model, Pendugaan, Biomassa, Sengon, Kolaka
ABSTRACT Every forest ecosystem and species that lives inside of it has different ability to absorb C02 and produce biomass. The research aimed at obtaining a mathematic model of predict the biomass in Sengon tree at Kolaka District, South East Sulawesi. The research was conducted from April to June 2013. The research was carried out by cutting down 30 Sengon trees. Variable measured was at breast height, total height and wet weight of all parts of the trees above the ground. Wafer content measurement was conducted from every free part in the laboratory to find out the tree biomass. The models analysed were as many as eight equations with the diameter at breast height and or the total height as the independent variable and the biomass as the biomass as the dependent variable. As much as 70% of the data was used for the models arrangement and the remaining 30% was for the model validation. The determination of the best model was carried out by the determination coefficient criterion (R2) combined with the validation criterion (bias, EI and MSEP). The analysis result indicates that all the biomass prediction models tested have R2 ≥90%, however. The scoring result indicates the equation Ŷ = 1,852D1,381 as the best model to predict the biomass of Sengon tree at Kolaka District, South East Sulawesi Keyword : Model, Estimation, Biomass, Sengon, Kolaka
2
PENDAHULUAN Pemanasan global merupakan permasalahan yang kini semakin serius dihadapi oleh negara-negara di dunia. Hadirnya konsentrasi gas rumah kaca (CO2, CH4, N2O, CFC, HFC, PFC dan SF6) yang cukup tinggi di atmosfer memberikan dampak terhadap naiknya suhu di permukaan bumi dan perubahan iklim yang tidak menentu. Menurut Wardhana (2010), selama 30 tahun terakhir suhu dipermukaan bumi naik hingga 2oC. Hal ini mengakibatkan timbulnya permasalahan lokal, baik itu yang bersifat ekologis maupun ekonomis. Karbon menjadi unsur yang paling dominan dibandingkan dengan unsur beberapa penyusun gas rumah kaca lainnya. Karbon merupakan unsur yang dibutuhkan oleh vegetasi pada ekosistem hutan. Melalui proses fotosintesis karbon diserap dan ditransformasikan menjadi biomassa. Menurut Masripatin, dkk (2011), kemampuan ekosistem hutan dalam menyerap karbon berbeda-beda berdasarkan jenis dan tempat tumbuhnya. Hutan rakyat memiliki kemampuan yang baik dalam menyerap karena pada hutan rakyat terdapat vegetasi yang selalu terbaharukan. Sengon merupakan tanaman kehutanan yang banyak dibudidayakan oleh masyarakat pada hutan rakyat mereka di Kecamatan Kolaka. Menurut Hardiatmi (2010), selain memberi manfaat ekonomi, tanaman sengon ini juga memberikan manfaat ekologi seperti penyerapan CO2 sebagai gas emisi di udara. Kemampuan tanaman ini dalam menyerap dan menyimpan karbon pada bagian tubuhnya dapat diketahui dengan pendekatan biomassa. Biomassa dapat diketahui melalui kegiatan penimbangan berat kering seluruh bagian pohon yang terlebih dahulu harus melakukan kegiatan penebangan. Sehingga untuk lebih memudahkan dalam mengestimasinya, biomassa pohon sengon ini selanjutnya perlu dibuatkan model pendugaan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan persamaan matematik sebagai model penduga berdasarkan variabel yang memiliki pengaruh signifikan terhadap biomassa dalam hal ini adalah diameter dan tinggi pohon. BAHAN DAN METODE Lokasi penelitian Penelitian dilakukan pada hutan rakyat di Kecamatan Kolaka, Kabupaten Kolaka, Sulawesi Tenggara dan di Laboratorium Pemanfaatan dan Pengolahan Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Universitas Hasanuddin, Makassar. Lokasi berada pada ketinggian 400-900 meter di atas permukaan laut dengan kemiringan lereng antara 10% hingga 35% dengan suhu udara minimum sekitar 10 °C dan maksimum 31 °C. 3
Metode pengumpulan data Data pengukuran di lapangan diperoleh dari pengukuran pohon terpilih yang mewakili sepuluh kelas diameter. Setiap kelas diameter terdiri atas tiga pohon. Setiap pohon diukur diameter setinggi dada dan tinggi totalnya. Kemudian pohon ditebang untuk diukur berat basah dari bagian pohon diatas permukaan tanah (batang, cabang, ranting dan daun). Selanjutnya dipilih secara acak sepuluh pohon yang mewakili kelas diameter untuk pengukuran kadar air setiap bagian pohon. Contoh uji pengujian kadar air berukuran 5x5x5 cm masing-masing pada bagian pangkal, tengah dan ujung batang serta ± 300 gram masingmasing diambil dari bagian cabang, ranting dan daun. Contoh uji dari masing-masing bagian pohon dimasukkan ke oven pada suhu 103 ± 2oC selama 48 jam. Kemudian contoh uji didinginkan dalam desikator selama 15 menit lalu timbang berat kering tanurnya. Metode analisis data Penentuan kadar air dapat dihitung berdasarkan rumus (SNI, 2002) sebagai berikut: KA =
x 100% ………………………………………………………………………
1
Keterangan: KA
= Kadar air contoh uji (%)
Bo
= Berat awal contoh uji (gram)
Bkt
= Berat kering contoh uji (gram) Penentuan barat kering (biomassa) bagian pohon sengon dapat dihitung dengan
rumus (Haygreen. dkk, 1989) sebagai berikut: Berat kering (BK) =
....................................................................................................
2
Keterangan: BK = Berat kering (Kg) BB = Berat basah (Kg) KA = Persen kadar air (%) Penentuan koefisien determinasi
menggunakan sebanyak 70% dari data untuk
penyusunan model dan parameter model dianalisis menggunakan regresi linier. Penduga model yang dianalisis sebagai berikut: Ŷ
= aDb ........................................................................................................................... 3
Ŷ
= abD ............................................................................................................................ 4
Ŷ
= a + bD + cD2 ........................................................................................................... 5
1/ŷ = a + b(1-(1/D))............................................. ............................................................... 6 Ŷ
= a(D2H)b ..................................................................................................................... 7 4
Ŷ
= a + b(D2H) ................................................. ............................................................... 8
Ŷ
= aDbHc......................................................... ............................................................... 9
Ŷ
= a + b(logD)H.............................................. ............................................................... 10
Keterangan: Ŷ
= Penduga model
(a,b,c)
= Penduga perameter model
D
= Diameter pohon setinggi dada (cm)
H
= Tinggi total pohon (m) Penentuan calon penduga model berdasarkan koefisien determinasi dengan rumus
(Draper. dkk, 1992) sebagai berikut:
………………………………………………………………… 11 Keterangan : R2
= Koefisien determinasi
Yi
= Nilai Pengamatan ke i
Ŷ
= Nilai dugaan Ke i
Ῡ
= Nilai tengah yang diamati Uji validasi menggunakan 30% data atau sisa dari data penyusunan model.
Pemilihan model terbaik
dilakukan dengan analisis regresi kemudian akan dipilih
menggunakan motode skoring berdasarkan kriteria R2 dan uji validasi. Model yang memiliki skor tertinggi akan dipilih menjadi model terbaik untuk menduga biomassa pohon sengon. Kriteria uji validasi menurut Putranto (2010), terdiri atas bias, EI dan MSEP dengan rumus masing-masing sebagai berikut : ∑
Bias
=
EI
=∑
MSEP
=
∑
(
⎸ (
Ŷ )
………………………………..…………………………..……..
12
− Ŷ ⎸……………………………………………………...................
13
Ŷ)
…………………………………………………………………………
14
Keterangan : Yi
= pengamatan Ke-i
Ŷi
= nilai dugaan ke-i
n
= banyaknya pengamatan
5
HASIL PENELITIAN Perhitungan biomassa pohon dilakukan berdasarkan rumus (1) yang membutuhkan nilai kadar air pada setiap bagian pohonnya. Sehingga untuk mengetahui biomassa pohon sengon, dilakukan pengukuran kadar air masing-masing bagian pohon yang hasilnya seperti terlihat pada Gambar 1. Hasil pengukuran kadar air rata-rata bagian pohon sengon berkisar 192,57% hingga 242,75% dengan rata-rata 207,41%. Berdasarkan kadar air kayu segar yang diporoleh, maka didapatkan biomassa total atau berat kering total yang bervariasi pada tiap kelas diameter dan tinggi sehingga memberikan informasi hubungan biomassa dengan diameter dan tinggi pohon seperti terlihat pada Gambar 2 dan 3. Kandungan biomassa terbesar adalah 544,70 kg dengan diameter 60,51 cm dan tinggi 27,3 m. Sedangkan biomassa terkecil adalah 24,84 kg dengan diameter 6,37 cm dan tinggi 6,1 m. Berdasarkan analisis ragam, model penduga biomassa dipengaruhi oleh diameter dan tinggi total pohon pada taraf 1% dengan R2 90,7% hingga 99,9%. Akumulasi hasil skoring uji validasi dan R2 pada keseluruhan model penduga biomassa pohon sengon berkisar antara 8 hingga 30 seperti terlihat pada Tabel 1. Pemberian skor tertinggi hingga terendah untuk uji validasi berdasarkan nilai terendah hingga tertinggi dari bias, EI, dan MSEP. Pemberian skor tertinggi hingga terendah untuk R2 didasarkan pada nilai R2 tertinggi hingga terendah. PEMBAHASAN Penelitian ini memperlihatkan persamaan Ŷ = 1,852D1,381 sebagai model penduga terpilih. Sehingga menunjukan bahwa biomassa pohon sengon lebih baik diduga menggunakan satu variabel yakni diameter. Penemuan model pendugaan biomassa dengan satu peubah bebas yakni diameter sejalan dengan penemuan model pendugaan biomassa tegakan sengon yang diperoleh Krisnawati, dkk (2012) di Pulau Jawa yang dimuat pada monograf model-model alometrik untuk pendugaan biomassa pohon pada berbagai tipe ekosistem hutan Indonesia. Penentuan model pendugaan dalam penelitian ini berdasarkan skor R2 tertinggi dan kesesuian hasil uji validasi. Hal ini sejalan dengan Adinugroho (2001), bahwa pemilihan model lebih baik bukan hanya didasarkan kepada koefisien determinasinya saja, namun pengujian terhadap sisaan juga perlu dilakukan. Berdasarkan hasil skoring terhadap R2, bias, EI dan MSEP model penduga biomassa pohon sengon. Diperoleh persamaan Ŷ = 1,852D1,381 sebagai model terbaik dengan total skor 30. Berdasarkan koefisien determinasinya persamaan Ŷ = 1,852D1,381 memiliki R2
99,8%, lebih rendah 0,1% bila dibandingkan persamaan 6
Ŷ = -13,562 + 5,062D + 0,070D2 yang memiliki R2 99,9% dengan skor total 28. Namun berdasarkan uji validasi tersebut, persamaan Ŷ = 1,852D1,381 memiliki skor total lebih tinggi dibandingkan persamaan Ŷ = -13,562 + 5,062D + 0,070D2 dengan selisih 2 skor. Sehingga persamaan Ŷ = 1,852D1,381 dapat dipilih sebagai model pendugaan biomassa terbaik diantara delapan model yang diujikan. Pertambahan biomassa pada tanaman sengon berbanding lurus dengan pertambahan diameter dan tinggi. Hubungan tiga variabel ini dapat menjelaskan bahwa semakin besar nilai diameter dan tinggi pohon sengon maka semakin besar pula biomassa pada pohon sengon. Hal ini memberikan arti bahwa antara biomassa dengan diameter dan tinggi memiliki hubungan ketergantungan yang dapat dijadikan sebagai salah satu alasan untuk dibuatkan model penduga dalam bentuk persamaan metematik. Melihat besarnya nilai koefisien determinasi pada masing-masing model penduga, mengindikasikan bahwa semua model mampu menjelaskan dengan baik nilai biomassa melalui nilai diameter dan tinggi total pohon sengon. Sehingga semua model yang diuji merupakan kandidat model pendugaan yang cukup baik dalam menduga biomassa sengon. Tingginya kadar air pada daun disebabkan air banyak menempati sel pada daun untuk berbagai reaksi biokimia, salah satu diantaranya adalah reaksi fotosintesis. Sedangkan rendahnya kadar air segar pada batang karena pada umumnya bagian batang memiliki kayu teras, dimana pada kayu teras ini tidak lagi berfungsi sebagai saluran air atau zat hara dan tidak dapat berfungsi pula sebagai tempat penyimpanan hasil fotosintesis. Kadar air pohon sengon pada penelitian ini tergolong tinggi bila dibandingkan dengan penelitian Iswanto (2008), yang memperoleh kadar air segar kayu sengon sebesar 137,21%. Tingginya kadar air ini dikarenakan kadar air yang dihitung merupakan kadar air kayu segar atau kadar air kayu basah. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil analisis, diperoleh kesimpulan bahwa model penduga biomassa yang terdiri atas batang, cabang, ranting dan daun pohon sengon di Kecamatan Kolaka, Kabupaten Kolaka Sulawesi Tenggara hanya dipengaruhi oleh besarnya diameter pohon setinggi dada dengan persamaan Ŷ = 1,852D1,381 dan koefisien determinasi sebesar 99,8%. Sedangkan saran pada penelitian ini, sebaiknya dalam melakukan pendugaan biomassa pohon sengon di Kecamatan Kolaka, Kabupaten Kolaka Sulawesi Tenggara dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan yang telah diperoleh dan untuk konsistensi model dapat dilakukan penelitian lain di lokasi berbeda di Kabupaten Kolaka pada jenis yang sama. 7
DAFTAR PUSTAKA Adinugroho, W. C. dan Kade, Sidiyasa. (2001). Model Pendugaan Biomassa Pohon Mahoni (Swietenia macrophylla king) Di Atas Permukaan Tanah. Jurnal Penelitian Hutan dan Konservasi Alam Vol. 3 (1): 103–117. Draper, N. R., dan Smith, H. (1992). Analisis Regresi Terapan Edisi kedua. Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama Jakarta. Jakarta. Hardiatmi, S. JM. (2010). Investasi Tanaman Kayu Sengon Dalam Wanatani Cukup Menjanjikan. Jurnal Inovasi Pertanian Vol. 9 No. 2 : 17 - 21. Haygreen, J.G., dan Jim, L. B. (1989). Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Fakultas Kehutanan Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Iswanto, A. H. (2008). Sifat Fisis Kayu; Barat Jenis dan Kadar Air pada Beberapa Jenis Kayu. Karya Tulis Dosen Kehutanan. Fakultas Pertanian. Universitas Sumatra Utara. Krisnawati, H., Wahyu, C. A. dan Rinaldi, I. (2012). Monograf Model-model Alometrik untuk Pendugaan Biomassa Pohon pada Berbagai Tipe Ekosistem Hutan di Indonesia. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Pusat Penelitian Pengembangan Konservasi dan Rehabilitasi. Bogor. Masripati., dkk. (2010). Karbon tersimpan Pada Berbagai Tipe Hutan dan Jenis Tanaman di Indonesia. Tim Perubahan Iklim. Pusat Penelitian dan Pengembangan Perubahan Iklim dan Kebijakan. Bogor. Putranto, B. (2010). Model Distribusi Diameter, Volume dan Pertumbuhan Lima Jenis Pohon pada Hutan Tropika Basah di Mamuju. Disertasi tidak diterbitkan. Program Pascasarjana. Universitas Hasanudin. Makassar. SNI. [Standar Nasional Indoneisa]. (2002). No: 03-6848. Metode Penguji Berat Jenis Batang Kayu dan Kayu Struktur Bangunan. Jakarta. Wardhana, W. A. (2010). Dampak Pemanasan Global. Andi Offset. Yokyakarta.
8
Gambar 1. Hitogram kadar air rata-rata bagian pohon sengon
Gambar 2. Kurva hubungan biomassa dengan diameter pohon sengon
Gambar 3. Kurva hubungan biomassa dengan tinggi pohon sengon
9
Tabel 1. Hasil rekapitulasi nilai dan skoring model pendugaan biomassa berdasarkan bias, EI, MSEP dan R2. S
EI N
S
MSEP N
8 6 7 5 2 3
39,63 56,29 342,15 199,34 55,22 248,60
8 6 2 4 7 3
82,35 44,32 90,79 665,24 3152,25 1207,72
7 8 6 5 3 4
99,8 99,9 99,8 99,4 92,4 95,0
7 8 6 5 2 3
30 28 21 19 14 13
1
111,06
5
155000,53
1
99,0
4
11
Ŷ = -89,690 + 4,976 (log D)H 5,36 4 1308,60 1 4272,09 Ket: N = Nilai, S = Skor, D = Diameter setinggi dada dan H = Tinggi total
2
90,7
1
8
Penduga Model
Bias N
Ŷ = 1,852D1,381 -0,97 Ŷ = -13,562 + 5,062D + 0,070D2 -1,70 Ŷ = 1,817D1,366H0,023 -1,32 2 0,525 Ŷ = 1,235(D H) 2,42 D Ŷ = 34,364 (1,053 ) -10,41 Ŷ = 83,942 + 0,005(D2H) 7,82 Ŷ= , -184,37 , ( ( / ))
R-square S N S
Total Skor
10
