BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Tambling Wildlife Nature Conservation Taman Nasional Bukit Barisan Selatan (TWNC TNBBS) Provinsi Lampung. Penelitian dilaksanakan selama 6 bulan dengan rincian 3 bulan di TWNC TNBBS untuk pengumpulan data lapang dan 3 bulan pengolahan data dan penyelesaian laporan akhir di Laboratorium Spatial Database and Analysis Facilities (SDAF) Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan dan Ekowisata Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang akan digunakan dalam kajian ini secara umum dibagi menjadi dua, yaitu : a. Alat dan bahan yang digunakan pada pengukuran di lapangy yaitu alat tulis, meteran, pita ukur, golok, peta kawasan, tali rafia, tally sheet, timbangan, kamera, Global Positioning System (GPS) Garmin Oregon 300, kompas, microwave Oxone electric oven. b. Alat dan bahan yang digunakan pada pengolahan dan analisis data yaitu satu paket Sistem Informasi Geografis (SIG), Software ERDAS Imagine 9.1, Software ArcGis 9.3, Software Microsoft word, Software Microsoft excel, citra landsat dan peta-peta pendukung penelitian. Informasi keseluruhan citra landsat dan peta pendukung yang digunakan dalam penelititan ini tersaji di dalam Tabel 4 dan 5. Tabel 4 Informasi citra satelit Landsat yang digunakan Path/row
124/64
Seri Landsat TM / Landsat 5 ETM+ / Landsat-7
Tanggal perekaman citra satelit 16 Mei 2006
Sumber
4 Mei 2000 2 Maret 2005
Global Land Cover Facility** Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB U.S. Geological Survey*
29 September 2006 27 April 2008 17 Juni 2009
*http://glovis.usgs.gov **http://glcf.umiacs.umd.edu
U.S. Geological Survey*
14
Tabel 5 Daftar peta pendukung No 1. 2.
Judul Peta rupa bumi Peta tata batas kawasan
Sumber PPLH IPB dan Badan Planologi Balai Besar TNBBS
3.3 Batasan Masalah Kajian Untuk memfokuskan pemahaman dalam kajian ini, hal yang dibahas terbatas dalam jumlah cadangan karbon yang hilang dari dalam kawasan TWNC TNBBS dengan orientasi konversi karbon menjadi CO2 sebagai salah satu penyumbang gas rumah kaca. Cadangan karbon yang diukur di lapang merupakan cadangan karbon di atas permukaan tanah (above ground carbon stocks) dengan menggunakan metode persamaan allometri untuk pohon, dan metode destructive untuk tumbuhan bawah, serasah dan semak belukar. 3.4 Data yang Dikumpulkan Data yang dikumpulkan dalam kajian ini yaitu data primer dan sekunder. Data primer meliputi data tipe penutupan lahan, sejarah penggunaan dan pengolahan lahan serta biomassa tersimpan dalam skala plot pengukuran. Data sekunder meliputi studi literatur untuk mendukung data primer
yang
dikumpulkan di lapang dan analisis data tentang cadangan karbon di lokasi penelitian. 3.5 Metode Pengambilan Data 3.5.1 Pembuatan Peta 3.5.1.1 Peta rupa bumi digital Data spasial yang telah dikumpulkan kemudian dikonversi kedalam data digital dengan menggunakan digitizer dan seperangkat komputerdengan software Arc info dan Arcview yang menghasilkan keluaran berupa data digital. Data keluaran ini kemudian digunakan sebagai bahan data acuan penentuan wilayah penelitian serta acuan untuk koreksi geometrik pada pengolahan citra. Tahap pemasukan data ini disajikan dalam Gambar 4.
15
Digitasi
Peta rupa bumi
Koreksi kesalahan
Pemberian label
Transformasi koordinat
Peta rupa bumi digital
Gambar 3 Bagan alir pembuatan peta rupa bumi digital 3.5.1.2 Peta penggunaan/penutupan lahan terklasifikasi Koreksi geometrik dilakukan untuk memperbaiki citra satelit akibat kesalahan geometrik. Kesalahan-kesalahan geometrik yang ada pada citra satelit dapat diakibatkan oleh beberapa faktor antara lain: variasi ketinggian tempat, variasi ketinggian satelit, variasi kecepatan sensor, kesalahan panoramik, kelengkungan bumi, refraksi atmosfer, variasi bentuk relief permukaan bumi dan ketidaklinieran cakupan sensor satelit. Pada penelitian ini, dengan asumsi bahwa kesalahan geometrik yang terjadi pada citra satelit berupa kesalahan non sistematis maka proses koreksi geometrik yang dilakukan dengan menggunakan hubungan matematik antara koordinat piksel dalam citra satelit dengan koordinat piksel sebenarnya di lapangan. Hubungan matematik dihasilkan dari data Ground Control Point (GCP) yang diperoleh dari peta sungai (RBI). Akurasi koreksi geometris ditunjukkan dengan nilai RMS-error (root mean square-error) yang menunnjukkan tingkat ketepatan pengambilan titik terhadap peta bumi yang digunakan. Semakin kecil nilai RMS-error, ketepatan titik GCP semakin tinggi. Untuk menguji keakuratan citra hasil koreksi geometrik, maka dihitung penyimpangan terhadap peta refferensi. Citra koreksi geometik dalam penelitian ini dapat diterima apabila posisi penyimpangan tidak melebihi satu piksel (30 m).
16
Pemotongan citra dilakukan menggunakan polygon batas kawasan pengelolaan kolaborasi antara BTNBBS dan P.T. Adhiniaga Kreasinusa atau TWNC. Parametric rule yang digunakan dalam klasifikasi terbimbing (supervised classification) citra landsat ialah maximum likelihood. Data perubahan penutupan lahan yang digunakan dalam metode tersebut berupa data yang berasal dari peta penutupan lahan multiwaktu. Sebelum dilakukan survei lapang, terlebih dahulu dilakukan klasifikasi citra landsat secara tidak terbimbing (unsupervised classification) untuk menduga clusters penutupan lahan yang berada di lokasi penelitian. Survei lapang dilakukan untuk menentukan area contoh berupa titik lokasi pengukuran biomassa tersimpan dan cadangan karbon di beberapa tipe penutupan lahan serta semua tipe penutupan lahan lainnya yang tidak dilakukan pengukuran cadangan carbon secara langsung sebagai dasar klasifikasi citra secara terbimbing (supervised classification). Selanjutnya, peta penutupan lahan multi waktu hasil klasifikasi citra secara terbimbing (supervised classification) akan dilengkapi dengan atribut berupa kerapatan cadangan karbon di setiap tipe penutupan lahan hasil pengukuran di lapang dan studi literatur. Pada ahkirnya akan diketahui jumlah perubahan cadangan karbon yang tersimpan di lokasi penelitian berdasarkan data cadangan karbon di setiap penutupan lahan dan perubahan penutupan penutupan lahan di TWNC TNBBS pada waktu yang berbeda. Bagan alur penelitian mulai dari pengumpulan data lapang hingga proses akhir penelitian tertera dalam Gambar 4.
17
Peta pendukung : RBI dan tata batas kawasan
Citra satelit multitemporal
Titik kontrol lapang
Koreksi geometrik
Pemotongan citra Survey lapang
Klasifikasi tak terbimbing
Areal contoh
Pengukuran karbon
Citra multitemporal terklasifikasi
Klasifikasi terbimbing
tidak
tersimpan Akurasi
terima
Peta penutupan lahan multitemporal
ya
1. Analis perubahan tutupan lahan 2. Analisis perubahan cadangan karbon
Data perubahan cadangan karbon
Gambar 4 Tahap pendugaan cadangan karbon yang tersimpan di TWNC TNBBS
18
Klasifikasi penutupan lahan dilakukan dengan menggunakan metode klasifikasi terbimbing (supervised classification). Sebelumnya, ditentukan terlebih dahulu informasi tematik yang dibagi dalam kelas-kelas. Untuk klasifikasi penutupan lahan di TWNC, dibagi menjadi 13 kelas yang tersaji dalam Tabel 6. Tabel 6 No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
Kelas penutupan lahan yang digunakan untuk klasifikasi ulang tipe penutupan lahan di TWNC TNBBS Tipe penutupan lahan Hutan primer Hutan sekunder Hutan mangrove Agroforestri Semak belukar Lahan pertanian Padang ilalang Padang rumput Lahan terbangun Lahan terbuka Awan Bayangan awan Badan air
Dalam metode klasifikasi terbimbing sejumlah area contoh (training area) digunakan untuk menentukan batasan nilai spektral tiap tipe penutupan lahan. Nilai tersebut akan digunakan oleh suatu algorithma klasifikasi untuk mengidentifikasi nilai-nilai spektral lain pada area tertentu dalam citra satelit. Hasil proses algorithma klasifikasi berupa citra yang telah dikategorisasikan menjadi beberapa tipe penutupan lahan. Dataset area contoh dikumpulkan pada saat kegiatan pengecekan lapangan. Letak area contoh di lapangan direkam dengan GPS. 3.5.2 Pengukuran biomassa tumbuhan Beberapa ukuran petak yang digunakan dalam pengukuran nilai biomassa vegetasi di TWNC TNBBS. Metode pengambilan contoh berupa plot pengukuran biomassa tersimpan dilakukan dengan cara purposive sampling. Peta hasil klasifikasi tidak terbimbing, informasi dari pengelola dan masyarakat setempat serta hasil survei awal dijadikan acuan dalam peletakan plot pengukuran. Pada dasarnya
plot
contoh
yang
dibuat
dipastikan
dapat
mewakili
tipe
penutupan/penggunaan lahan yang terdapat di lokasi penelitian. Pengukuran biomassa pohon dilakukan dengan cara non-destructive (tidak merusak bagian tanaman) dan destructive (merusak tanaman). Bentuk dan ukuran plor pengukuran biomassa tersaji dalam Gambar 5. Plot contoh pengukuran dibuat
19
pada setiap penggunaan lahan seluas minimal satu hektar yang dipilih dengan langkah sebagai berikut (Hairiah & Rahayu 2007): a. Untuk lahan hutan dibuat plot pengukuran 5 m x 40 m = 200 m2 (disebut subplot). Subplot dipilih pada vegetasi yang kondisinya seragam, artinya menghindari tempat-tempat yang terlalu rapat atau terlalu jarang vegetasinya. b. Ukuran subplot diperbesar bila didalam lahan yang diamati terdapat pohon yang berdiameter > 30 cm. Ukuran plot berubah menjadi 20 m x 100 m (2.000 m2). c. Untuk sistem agroforestri atau perkebunan yang memiliki jarak tanam antar pohon yang cukup lebar, ukuran subplot dibuat lebih besar dengan ukuran 20 m x 100 m = 2.000 m2. d. Untuk tumbuhan bawah, serasah, dan semak belukar dilakukan secara destruktif di dalam plot beukuran 0,5 m x 0,5 m sebanyak 2 plot dalam plot pengukuran diameter pohon. e. Bila pada subplot terdapat tanaman tidak berkeping dua (dikotil) seperti bambu dan pisang, maka dilakukan pengukuran diameter dan tinggi masing-masing individu dalam setiap rumpun. Demikian pula bila terdapat pohon tidak bercabang, seperti kelapa atau tanaman jenis palem lainnya. a
b c
5 m x 40 m 20 m x 100 m
Gambar 5 Plot contoh untuk pengukuran biomassa Keterangan : a : subplot pengukuran tumbuhan bawah dan serasah. b. subplot pengukuran vegetasi berdiameter 5 cm – 30 cm c. subplot pengukuran vegetasi berdiameter > 30 cm
Pengukuran diameter dilakukan karena memiliki korelasi positif dengan biomassa yang selanjutnya akan diduga jumlah cadangan karbon yang terdapat di dalam vegetasi tersebut. Nilai biomassa tumbuhan bawah, serasah dan semak belukar didapatkan dari hasil pemotongan tumbuhan bawah, dan pengambilan serasah untuk kemudian di ukur berat basah, berat kering dan kadar air setelah dilakukan proses pengovenan. Data tentang pengukuran biomassa di beberapa tipe
20
penutupan lahan tersaji dalam Lampiran. Jumlah plot pengukuran karbon di lapang tersaji dalam Tabel 7. Tabel 7 Ukuran dan jumlah plot contoh pengukuran cadangan karbon di beberapa tipe penutupan lahan Penutupan lahan
Ukuran plot (m2)
Hutan primer Hutan sekunder Semak belukar Agroforestri kopi tua Agroforestri cokelat muda Agroforestri kopi muda Padang ilalang Padang rumput
Jumlah plot
2.000 2.000 0.25 200 200 200 0.25 0.25
19 13 2 1 4 1 7 3
3.5.3 Analisis Data 3.5.3.1 Biomassa tersimpan Penilaian dugaan biomassa dihitung dengan menggunakan persamaan allometrik yang telah dibuat dan diuji oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Nilai kerapatan kayu didasarkan pada nilai tengah rata-rata kerapatan kayu hutan hujan tropis dataran rendah di Kalimantan (Lusiana et al. 2005). Persamaan allometrik dan nilai tengah kerapatan kayu disajikan di dalam Tabel 8 dan 9. Tabel 8
Daftar persamaan allometrik yang digunakan untuk menduga nilai biomassa tersimpan di dalam beberapa vegetasi
Kategori biomassa Pohon berbatang Nekromasa (pohon mati) Palmae
Persamaan allometrik B = 0,11ρ(D2,62) B = (π/4) ρ H(D2)
Sumber Katterings (2001) Hairiah (2002)
B = BA.H. ρ
Bambu
B = 0,131(D2,28)
Coffea sp. Theobroma sp.
B = 0,281(D2,06) B =-3,9 + 0,23BA+ 0,0015(BA2)
Hairiah (2000) diacu dalam Hairiah )& Rahayu 2007) Priyadarsini (2000) diacu dalam Hairiah & Rahayu (2007) van Noordwijk (2002) Schroth et al (2002) diacu dalam Hairiah & Rahayu (2007) Arifin (2001); van Noordwijk (2002)
Musa sp. B = 0,03(D2,13) Keterangan : B = biomassa (kg.pohon-1) D = diameter setinggi dada (cm) H = tinggi pohon (cm) BA = basal area (cm2) ρ = kerapatan jenis kayu (g.cm-1)
21
Tabel 9 Kerapatan jenis kayu pada berbagai sistem penggunaam lahan -3
Sistem penggunaan lahan Hutan primer* Hutan sekunder* Agroforestri * Sumber : Lusiana et al. (2005)
Nilai tengah* kerapatan jenis kayu (Mg.m ) 0,68 0,61 0,63
Persamaan lain yang akan digunakan untuk menduga nilai biomassa tumbuhan bawah ialah sebagai berikut ;
%KA
BKT
BBc BKc x100% BB BB %KA 1 100
Keterangan : % KA
= Persentase Kadar Air
BKc BBc BKT
= Berat Kering Contoh = Berat Basah Contoh = Berat Kering Tanur (Biomassa)
3.5.3.2 Karbon tersimpan Pada penelitian ini, nilai cadangan karbon yang tersimpan di tiap penutupan lahan dihitung dengan menggunakan persamaan yang digunakan oleh Lasco et al. (2004) sebagai berikut : a. Karbon tersimpan di hutan primer/tua = biomassa x 50% b. Karbon tersimpan di hutan sekunder = biomassa x 44,6% c. Karbon tersimpan di Agroforestri = biomassa x 44% d. Karbon tersimpan di padang rumput/ilalang/belukar = biomassa x 42,9% Data tentang cadangan karbon yang tersimpan di beberapa tipe penutupan lahan, seperti permukiman, lahan pertanian, dan hutan mangrove menggunakan data sekunder yang relevan. 3.5.3.3 Pendugaan cadangan karbon dalam skala lanskap Pendekatan
yang
dilakukan
dalam
penelitian
ini
yaitu
dengan
mengklasifikasikan kelas-kelas penutupan lahan berdasarkan hasil survey yang telah dilakukan, kemudian dikonversi menjadi kelas cadangan
karbon
berdasarkan atribut cadangan karbon dari kelas penggunaan lahan tersebut. Terdapat beberapa tahap untuk mendapatkan citra yang terklasifikasi hingga pendugaan nilai karbon tersimpan secara lanskap serta perubahannya. Pendugaan cadangan karbon berdasarkan data spasial dilakukan dengan menggunakan informasi luas penutupan lahan hasil klasifikasi. Kemudian luas tiap kelas penutupan lahan dikalikan dengan data hasil perhitungan cadangan
22
karbon di atas tanah (above ground carbon stock) dari kelas penutupan lahan yang bersangkutan. Pendugaan cadangan karbon pada dua citra terklasifikasi dengan tahun yang berbeda pada dasarnya dilakukan sebagai proses pemberian atribut ulang pada peta penutupan lahan dengan data cadangan karbon pada skala plot tipe penutupan lahan yang sama. Hasil yang diharapkan adalah dugaan cadangan karbon berdasarkan tipe penutupan lahan pada waktu yang berbeda sehingga dapat diketahui perubahan cadangan karbon berdasarkan perubahan penutupan lahan.
