Ill. METODOLOGI PENELlTlAN
3.1.
Waktu dan Tempat
Kegiatan penelitian ini dilakukan rnulai Juni 2000 dan selesai Agustus 2000. Kegiatan penelitian pendahuluan telah dilaksanakan sejak Maret 1998.
Penelitian skala pilot dilakukan di Lokasi Pondok
Pesantren Darunnajah Cipining-Bogor (Garnbar 3.T) sebagai aktivitas lapangan dalam penelitian ini.
LoKasl 1
SPT
A
Bumi Jawa Barat skala
Garnbar 3.1,
Peta lokasi pengembangan SPT skala pilot sebagai tempat kegiatan penditian lapangan.
Kondisi demagrafis witayah, khusunya penduduk sekitar lokasi
merupaitan rnasyarakat pedesaan dengan pekerjaan utama krtani, buruh tani, dan buruh tambang batu. Pesantren ini adalah Iernbaga pendidikan setingkat Tarnan Kanak-kanak sampai Sekolah Menengah Atas.
LaRan yang dikembangkan berada di loltrnsi Cipining (Lintang Selsatan 06',26*,30"
- 06',29',30", Bujur Timur 106°,3U',QQ"- 106°,31',00",
-
90 190 m.dpf), Desa Argapura, Kecamatan Cigudeg, Kabupaten Bagor,
Potensi lahan sefuas 170 ha (Pesantren) dan lebih dari 3000 hektar lahan
rnasyarakat dengan ciri umum lahan kering tadah hujan semimarginal. Oari Peta Tanah Tinjau (Lernbaga Psnelitian Tanah, 1966) daerah studi
didaminasi ofeh jenis tanah podzolik merah kuning, kompleks litosof rnerah
kekuningan, tatasol coklat kernerahan dan litosal. Bahan induk didaminasi
aleh batu liat dan batuarr volkan masam, Ciri fisiagrafi daerah studi adalah perbukin dan urnurnnya
didaerah lipatan dengan ketebafan lapisan olah 0
- 50 cm dan lereng 2 -
'I5 %, kecuaii daerah tertentu ada yang kbih curam.
Berdasrarkan
kafsifiicasi klim Schmidt & Ferguson (1951), zonasi iiclim A dengan curah hujan >3000 mrnltahun, 0.5
- 2 bulan kering, dan 9 - 12 butan basah
setahun. Narnun dernikian, patensi air hanya dari hujan dan cadangan air dafarn celatr batuan (gua kapur). Sumber air lainnya adalah embung yang telah dibangun sejak 1990 akh Pengelala Pundak Pesantren dan ernbung serbaguna yang dibangun Tahun 1999, tetapi belum dapat
dimanfaatkan secara optimum.
Vegetasi yang tumbuh adalah hutan sekunder dan semak belukar,
Tipe vegetasi terdiri dari daminansi pohon puspa clan sempur. Semak
belukar didaminasi oleh rumput Mefastoma affine,Eupforium odoraturn, Mikania micrank, dan Impemta cylindrica. Tartarnan budidaya yang
urnurn diternui adalah tanaman buah-buahan, sayuran, tanaman pangan. Hewan budidaya terutama unggas, kerbau, sapi dan karnbing, Dalarn
areal tahan pengembangan masih banyak ditemui kelinci liar ragam jenis burung dan reptil.
3.2.
Alat dan Bahan
Bahan uQma dalam peneiitian lni adalah lahan demoplat SPT sebagai abyek dasar karakMsasi yang akan dikambangkan untuk
rnerancang pengembangan sistem terapan skala pilot pada lokasi
penelitian.
Kekurangan infomasi yang digerlukan akan dipenuhi dari
bebarapa data pendukung, antara fain:
D U
o u
Peta dasar lokasi studi barupa ?eta Rupa Bumi skala i:25QOU dan skala 1:250000(Bakusutanal, Bagor) Hasil investigasi a w l dan investigasi tanah datil iokasi penelitian (Lampiran 8 ) Data klirnatologi witayah studi (BMG, Jakarta), Tabel 3.1 Infurmasi kebutuhan lingkungan fisik komoditi dan basis data wilayah
Tabel 3.1. No
'
1
Deskripsi data dan stasiun klirnatotogi acuan untuk anatisis spasial parameter iktirn
I
Simbol
Unsur Cuaca
Suhu Udara pengatmatan mi,siang, dan 1 TO7,1*13,Tl% 5 1 Tmax, Tmin , Suhu Udara Maksimurndan Minimum ~ / C H Curah Hujan
, ,
1
8 SS E 9 .10 P-
1f
Lama Penyinaran 10 jam pengamatan Evaporasi (Penguapan) Pmd Kelas A - -
Catatan:
/
oc
Qbs
Obs
"C rnm
Ok
m8ar
sore Kecepatan Angin Rataan dan erah
17 Urnax, Dmax
1 Sh-2
te~nysk Kernpatan Angin Maksimum dan arah
0bs Obs
%
Kslernhban Relatatif Udara pa@,siang,
'5 U W +
Sta-1
/
I
%
Knok' Deg knots
I f I
O h
SK3
Obs
,
Qb
0bs Obs
0bs
"
f ~ t > sf
0bs
Obs
Obs
Obs
Qbs
Obsf
mm
f ekanan Udara
RHO7
Satuan
f
I /
Obs
Obs
1 /
Obs
Obs
1 I
Obs Obs
-
Sta-I= Pasir Madang (PM), 670 m.dpl, 1989 1993 (5 tahunj Sta-2= Atang Sanjaya (Ats), IMm.dpl, 7 982 1987(6 tahun) Sta-3= Curug (Crg), 50 rn.dpl, 1982-1 987 (6 tatrun) Obs = diamati, Hit = Perhitungan, dan * = Tiak diarnati
Peralatan yang digunakan untuk pelaksanaan kegiatan penetitian
terdiri dari seperangkat kornputer yang mendukung operasi GIs datl
sistern database standar.
Untuk alat pendukung yang digunakan
disesuaikan dengan kebutuhan spesifik obyek atau tahapatl operasional.
Sesuai dengan tujuan penelitian, maka analisis terhadap infamasi
baik hasil karakterisasi rnaupun penunjang dilakukan bertahap. AIur kerja pelaksanaan penelitian secara urnurn mengikuti diagram alir pada Gambar
3.2, Prosedur rinci dalam analisis sistem S f T dijelaskan dalam Bagian selanjutnya temasuk teknik karakterisasi spesifik untuk tiap kornponen
(Iklim, Tanah, dan Biotik),
1
1
DM-toofs
IJ
Integrated DBMS
Kompiiasi, Modeling Skala Pilot
Basis S u m M a y a Biofisik SIsfsm dMnM
I
1
I
i
I
Luaran
Prosedur Invanby
(Output)
untuk PengembanganSPT
Gambar 3.2, Diagram alir kegiatan penelitian yang dilakukan untuk karakterissasi SPT skala pilot,
3.4.
Teirnik clan Prosedur EMmksi Pararnebr Biofiaik Lahan
3.4.g. Prosadur Ekstrakai Parameter Terrain
Prosedur ekstraksi parameter terrain f Gambar 3.3) diturunkan dari
Meijerink, eta/., 1994; Tribe, 1992; Wirtgmasta, eta!,, 1894; dan Mark
dan Garbecht, j993. Basis data masukan peta kontur dan batas wifayah analisi digunakan untuk mengekstrak parameter lereng (sfope), geornetri
lahan, azimut lereng (aspect) untuk tiap satuan petak tahan, Keluaran
prusedur ini adalah basis data fisik lahan sebagai masukan dalam analisis lanjutan, Geornetri tahan adalah bentuk petak Iahan sembamng (poligan), analisis berbagai perhitungan digunakan unit: kesetaraan luas
(RAP).
Dalarn a nalisis terrain Eqtlivafen Rectangle Simplification (ERS) sebagai
prosedur RAP dalarn karakterisasi fisik lahan (gearnetfi, luas, slope, aspect, tanah, dan vegetasi) dengan formasi terrain tidak seragam. Oatam penelitian ini prioritas analisis dilakukan adalah sub prosedur -1 dengan pertimbangan tiga keluatan tersebut lafigsung digunakan untuk
analisis lanjutan, frosedur RAP pada Garnbar 3.4 adafah lustrasi teitnik ERS (Chen, 1996) dengan batasan: f A) Poligan rnerniliki panjang yang sama dengan
paligon hasil proyeksi searah s/ope, (8) Poligon memiliki lebar yang sama ciengan poligon hasil proyeksi searah garis kontur, (C) Poligon rnerniliki
lebar dan panjang yang sama dengan poligon trasil proyeksi menurut nisbah panjang terhadap lebar poligon asal.
Sub Procdr-1
*pe Unit lahan
~spsct
Unit Lahan t
Garnbar 3.3,
Diagram btak alur proses ekstraksi parameter terrain
%I Asal
Proyeksi: equivalent
La
bas, Slope, Aspect, Titfk tengah, PIanar, Tanah, hgetasi ( Jlh. Titik, Slsi & fSenBik { h b d a )
Gambar 3.4,
,Hnsil: Fluxenergi (bahang dan air) sama
I lustrasi pruseduf Equivakn Rectangle Simpiification (ERS) sebagai Repmenfafive Area Parameter (RAP)
3.4-2 Prosedur Eksrtraksi Parameter Ikiim
Ekstraksi parameter iklirn dalam kebutuhan disini digrioritaskan pada tiga peubah (radiasi, hujan, dan
suhu), Hal ini didasadcan pada
kerangka basis pendekatan mekanisme transport dalam karakterisasi biofisik lahan, ketiga unsur iklim ini merupakan faktar dominan bagi kamoditi SPT, Peubah iklirn yang lain adalah ketembaban relatif (RH),
kecepatan angin, dan peubah iktim yang diarnati pada M i g a stasiun penduga. Ekspansi analisis ini dilakukan untuk kelengkapan informasi
pendugaan evaporasi dengan metuda empirik karencn peubsah ini tidak sernua stasiun teramati. yang dilakukan meliputi analisis spasiaf dan temporal terhadap ketiga geubah iklirn tersebut.
a.
Prosedur Perhitungan Dfstibusi Radiast Surya Ekstraksi parameter radiasi dilokasi penelitian dilakukan melalui
penelusuran empiiik dengan pemitungan hrtahap ysng diturunkan daii Chen (1996); Seller (1965); dan Rosenberg, etab (19831, Jones, 4992;
Monteith-UnswartR, f $90;Claussen, 3 995; Ranzi dan Uosso, 4 995, dan Wingmasta, etaf., 1994.
Gambar 3.5 adalah diagram blok untuk
prasedur ini dan dapat diringkas sebagai krikut:
n
Perhitungan rstdiasi surya ekstrateresterial (eximf~msfe#al solar radiation), terdiri dari konstanta surya, pengaruh kerniringan dan pengaruh atmosfer;
Q
Perhitungan penyerapan afeh awan (CloudAttenuation),dan;
0
Penghitungan reduksi oletr tajuk eksgonensial semi empirik.
rnenggunakan persamaan
I
masi P Iw e n y n ia a n A .KonsQnb w a W n i/I &rya
Radiasi,
$-
I).
Prosdur Rsdlasi I
I
Fungsi Terrain
I
b PFosatdur-6:
b medur-?
Fungsi Waktu
v---v Fungsi awan
I
& 0
&
Database Radiasi, Panjang had, dan
Garnbar 3.5, Diagram blok alur proses ekstraksi komponen radiasi surya
Sub-Prosadur
Radiasil:
Radiasi ekstrateresteriaf, kuantitas fluks
radiasi yang rnemasuki sistem atmosfer bumi akan ditentukan aieh posisi geografi lokasi dan faktor astronornis (zenit). Dengan acuan posisi lintang dan bujur (posisi geografi),
maka sswra astronomis deklinasi surya dan
zunasi waMu dibumi dapat ditentukart.
R, = R, x (1 + 0.033~cos(
360x (t,
+ 40)
36525
))
Ra = Konstanta sutya (1367 WB*'), tj = nornor haii dalam setahun rnerupakan fungsi letak bujur (36U0/24 jam) atau 15" jam". Deklinasi Suva (O) dihitung dari:
L = fosisi fintang, D = Deklinasi, dan El Sudut waMu surya (dari sub-Prosedur-2).
Sub-Prosedur Radiasi-2: Pehitungan sudut waMu dan panjang hari
N = Panjang hari
Sub-Prosedur Radlasi-3:
Fungsi atmasfer yaitu fluks radiasi yang
rnemasuki atrnosfer bumi akan mengalami penyimaan, dihitung dari transrnisivitas zenit atau turbiditas atmasfer. Turbiditas atmosfer atau transmisivitas zenit berkisar antara 0.06 - 0.9(Rasenberg, eta),, 1983),
atmasfer bersih (0.07)dan 0.60 untuk atmosfer terpolusi (Monteith-
Unswufih, 1990).Oisini digunakan nitai ~ = 0 . (Chen, 3 1996 untuk daerah pedesaan = 0.2). Fungsi transrnisivitas zenit dihitung dari:
f(z) = Fungsi transrnisivitas zenit pada kondisi turbiditas r = koefisien atenuasi atmosfer
Sub-Prosedur Radiasi-4: Fungsi reduksi ateh penutupan awan adalah fungsi atmosfer, dirnana genutupan awan dalarn persepuluhan swing
digunakan sebagai unit pada stasiun pangamatan cuaw. Sekarang ini,
terutama pada ketiga stasiun yang digunakan dalam penelitian in4 tidak mengamati penutupan awan.
Penutupan awan diturunkan dari
persamaan empirik yang diajukan oleh Rosenberg, eta/. (4 983)berikut ini:
Rc = Radiasi aMual yartg diterima dipermuicaan, a dan b = konstanta ernpirik , Darenbas & Fruit (1977) untuk tujuan praMis a=0.25 dan b=0.50
f(c) = Fungsi reduksi radiasi aleh penutupan awan, n = lama penyinaran yang diamati pada stasiun (jam), N = Panjang hari pada fokasi bersangkutan dihitung dari sub-Prosedur-2 (jam); N=ZH*(24/360).
Sub-Prosedur Radhasf-5: Fungsi terrain, parameter penentu adalah
kemiringan lafian (slope)dan amh kerniringan atau azimut lereng (asp&). Gearnetri lahan secara umum h m p a paligon dengan knhrk sisi yang beragam. Perhitungan fluks radiasi yang ditefirna lahan dengan formasi terrain tidak sewam didekati dengan teknik ERS (kesetaraan luras).
Fungsi terrain ciiturunkan dari:
e);
p = insidensi surya (') sebagai fungsi terrain; s = siope sel a = aspect sefllahan (9,a, = Azimut sufya (4, berdasarkan waktu surya, ts, dihitung dafi persarnaan 3.10 dan 3.11. a, = arccos[cos(l>sin(d) + sin(])cos(d) cos(h) / sin(x)] ; ts c 12 (pagi)
3,10
a, = arccas[2.rr - coso) sinfd) + sin(I)cos(d) cos(h) / sin(s)]; ts z 12 (Sore) 3.1 1
Sub-Prosedur Radiasi-6:
Fungsi reduksi ofeh tajuk vegebsi sebelum
rnencapai permukaan tanah terjadi akibat penyerapan, ~rnarrtulanoleh
tajuk vegetasi. Bila pada fuasan lahan tidak ada vegetasi, maka fungsi tajuk diabaikan. Besaran ini tergantung pada luas permukaan tajuk dan struktuf tajuk, diturunkan dari Chen (1996):
MI = indeks luas daun (rn2fm2) permukaan vegatasi; y = koefiden reduksi kanopi (0.21 - 0.6,tergantung pada struktur kanopi dan elevasi).
Sub-Prosedur Radiasi-7:
Perhitungan akhir fluks radiasi di permukaan
tanah, dihitung dengan:
R-fluks = Fluks mdiasi sufya (wfrn2)yang dhrima di atas parmukaan lereng suatu lahan per unit waMu. Untuic fluks radiasi surya yang diterirna diatas tajuk tanaman dihitung dengan prsamaan yang sama dengan mengabaikan fungsi reduicsi oleh tajuk vegetasi, f(p).
b.
Prosedur Perfiftungan Distribusi Curah Hujan Untuic analisis spasiaf curah hujan digunakan teknik interpolasi
iinier (polinarnial orda-i ) untuk estimasi distribusi spasial dari sejumlah titik pengamatan dengan batasan bahwa parameter yang diduga tersebut
berada dalam jangkauan representatif secara spasial dari titik pengamatan. Prosedur interpolasi datarn penalitian ini diturunkan dad Chen (1996) dangan batasan posisi titik paramekr estimasi berada dalam
bidang seragarn yang dibangun oleh sejumlah stasiun penduga, ilustrasi
pada Gambar 3.6, terdiri dari tiga stasiun penduga (triangulasi), parameter titik (x, y) dicatat: sebagai titik tengah bidang seragam. Teknik
triangufasi ini adalah basis dalam pendugaan hujan wilayah rnetode poligon thissen dan rnetode isohyet abyektlf (Meijerink et.al., 'I996). Pernbobot spasial yang digunakan adalah jarak antar s&siun berdasarkan
Garnbar 3.6.
Posisi geografi stasiufi klimatologi acuan inforrnasi cuaca lakasi penelitian
Penyelesaian persamaan interpolasi didasawn pada teknik persamaan Iinier (rnatriks) dengan 4 titik koodinat dan 3 parameter diketahui.
Secsrra rnatematik penentuan parameter pada titik (x, y)
dengan metade triangulasi adalah psnyeiesaian determinan matrik jarak relatif sbsiun psnduga dan Iokasi estirnasi, yaitu:
Sofusi persamaan linier simultan diatas (SO=Sl+S2+S3), dapat dguliskan
berikut ini:
interpolasi linier untuk rnenentukan parameter p(t) dengan titik P(x,y), t = 1,2,3,...,365 (nomor had dalam setahun) dari sejurnlah titik pengamatan PI
fxi,yi) dapat ditulisican sebagai berikut:
PO) =
2 P,S, 9sl is1
atau
p(t) =
e'=' so
i adalah jurnlah titik pengamatan (n stasiun), S adalah faMor pembobot
untuk luas wilayah liputan bardasarkan jarak optimum titik estimasi dan
stasiun panduga. Parameter pf+1.. .365)adalah hujan, penutupan awan
atau Iama penyinaran, kecepatan angin (faktor relief internal diabaikan).
Prosedur karnputasi (Earnbar 3.7), ditunrnkan dari Cheney dan Kincaid (1995) untuk mendapatkan data hujan wilayah hasif interpolasi atau
ekstrapolasi linier Iokasi penelitian. Keluaran prusedur ini digunakan datcnrn analisis neraca air, perencanaan dan pengeiolaan tata air SPT,
Input Dab Hujan: Format: qy&Gp; untuk s m a stasiun
x,y, posisi Linbng dan Bujur (derajat): I = eievasi sbsiun pendug (m,dpl.), dan p = Curah hujan (mm), t adalah 4 - 365 nmar hari
Gambar 3.7. Diagram blok alur proses skstraksi parameter hujan dengan teknik triangufasi
c.
Prosedur Parhitungan Olstribusi 8uhu dan Kalembaban Udam. Untuk parameter suhu udara di daerah pegunungan pengaruh
ketinggian lebih dorninan dibanding pengaruh horizontal suatu wilayah. Untuk daerah tertervtu dengan tanpa stasiun cuaca, disini digunakan laju peningkatan suhu arnbien berdasarkan persamaan Braak (1928):
Bila wilayah studi hanya memiliki satu titik pengarnatan atau datam
jarak terdekat ada stasiun cuaca, maka teknik interpolasi linier, regresi atau interpolasi vertkal (Chen, 1996). Jika alat ukur yang digunakan lebih dari dua buah, suhu udara pada sebuah tifik estimasi dihitung dengan:
T(z) = (a, x 2 ) + b, T(z) = Suhu udara pada ketinggian z; a~dan = koefrsien regresi yang dihitung dari persarnaan 3.20 dan 3.21; di mana, n = jurnlah stasiun pengukur suhu udara; Ti = suhu udara ('C) pada stasiun-i; dan zi = ketinggian (m) stasiun-i.
Teknik interpolasi vertikal ini juga digunakan untuk estimasi suhu udara rnaksirnum dan minimum. Ptusedur yang sama dapat digunakan untuk menduga kelembaban relatif (RH) udara dari sejurnlah stasiun
penduga, dengan catatan bahwa data RH pada sbsiun pengarnatan adalah perhitungan berdasarkan suhu udara (psikrometrik, Tbk dan Tbb),
3.4.3. Teknik Elrstraksi Parameter Taanafi
Untuk data karakteristik tanah di lokasi penelitian dlgunakan data dari peta tanah tinjau skala 1:25000Q(Lembaga Penelitian Tanah, 1966).
Untuk skala analisis detil karakteristik tanah diperoleh dari data sunrei
tanah detil tahun 1998 . Oisamging infomasi yang dapat diekstraksi dari
kedua informasl tersebut, pendekatan empirik tetap dipedukan terutama dalam perhitungan khusus yang dilakukaw Pendekatan teknik geostatistik
untuk karakterisasi dan analisis spasial data tanah (titik contah) akan digunakan dan pendekatan empirik pendukung diperlukan untuk prosedur ekstraksi parameter tanah dalam kerangka pendafinisian dart optirnasi
sumberdaya lahan dalam pengembangan SPT skaia plot dalam batasan lokasi studi, Prasedur sufvei tanah dapat diringkas sebagai berikut:
o
Pelaksanaan survey dilakukan di daerah berbukit yang marupakan lahan belurn terrnanfaatkan rnilik Pandak Pesantren Darunnajah Cipining, Kecarnatan Cigudeg - Bogar.
o
Topografi yang behukit dernikian, dengan lereng berkisar antara 8 15 % menuntut pelaksanaan survey menggunakan metode bebas sistemik (toposequent). Titik pengaman ditakukan atas perubahan lereng, adanya pebdaan !andform dan perbedaan lainnya yang dianggap representatif.
-
u
Sampel tanah yang diambil dalam pataksanaan survey berupa sampel hasil pernboratl (bomhg) dsngan kedafaman solurn hingga ditemuinya horison C dan sampel tanah dari lubang prof11 tanah sedalarn 180 cm. Sedangkan anatisa Iaboratarium dilaksanakan di labaratorium Kimia dan Kesuburan Tanah dan laboratorium Fisika dan Konservasi Tanah, Jurusan Tanah IPB.
a
lnvestigasi langsung secara visual dilakukan pada profil tanah dan data borring meliputi struMur tanah, batas dan txsntuk horison, Jumlah perakaran (khusus untuk data profil) ditarnbah data teicstur tanah, kedalaman masing-masing horison, warna rnatrik dafarn karabn tanah, serta dab fingkungan sekibr (topografi, lereng, dan vegetasi).
3.5 Deaain Model Sistem Pertmian Terpadu Skala Pilot Sistem adalah sernbatang struktur, bentuk,
skerna atau prosedur,
nyata atau abstraic yang saling behubungan dafam batasan waMu acuan dengan masukan tertentu yang rnenstimulasi energi, massa, atau informasi yang menghasilkan keluaran, respon atau akibat pada ketiga
bentuk masukan tersebut.
Hewan dan krrnbuhan termasuk mikroba
rnerupakan suatu strata rantai makanan dalam interaksi geosfer-biosfer yang berdimensi ruang dan waktu yang didefinisikan pada lokasi pengembangan
yang
bersangkutan.
Dengan
rujukan
tersebut,
pengembangan SPT (Kulp, 1977; Sofee, 1995); Marsh dan Grassa, i996),mengikuti prosedur pendekatan sistern berikut:
u
Pendefinisian kesrangka pernasalahan secara obyeMi dari hasil temuan dalam inventarisasi lakasi studi
U
Pendefinisian sistern yang sesuai dan rnengarnbangkan suatu model system tersebut untuk d~erapkanpada skala pilot di tokasi.
Q
Memfomulasikan solusi altsrnatif yang rnsrupakan kornbinasi aktivitas sistern yang berbeda manjadi bagian integral.
n
Pernilihan sofusi optimum dengan rnenerapkan madet dan melakukan evaluasi terhadap hasil terapan sesuai tujuan awal,
Rancangan SPT yang dikembangkan pada lakasi penelitian
(Earnbar 3.81, interaksi antar kamponen sistem usaha digambarkan tebatas. Kompanen SPT intraduksi akan teraMmsi berdasarkan keputusan operasianal sesuai dengan basis kornuditi dan tahag
perkembangan sistern dengan kriteria pembatas fertentu, SPT yang
dikembangkan merujuk pada kaedah-kaedah dasar perlanian alternatif dengan sasaran pengembangan masyarakat (Community development).
