11. 21.
TINJAUAN PUSTAKA
Landasan Konseptual Sistem Pertanian Terpadu (SPT) Usahatani sebagai suatu sistem dicirikan oleh komponen biotik dan
abiotik dalam lingkungan alami dengan batasan ruang dan waktu terdefinisi.
Hewan dan tumbuhan terrnasuk mikroba baik yang
dibudidayakan maupun tidak merupakan suatu strata dalam rantai makanan dalam interaksi geosfer-biosfer (Gambar 2.1). Pendekatan sistem dalam pengembangan usahatani merupakan keharusan, karena masukan yang diberikan serasi dengan status lingkungan pertanian dan keluaran sistem optimum dalam batasan yang didefinisikan. Optimasi terhadap komponen sistem usahatani melalui berbagai rekayasa teknik diharapkan
dapat
menekan
faktor
pembatas
dengan
tetap
mempertahankan keserasian yang ada.
Gambar 2.1. lnteraksi biosfergeosfer rantai energi &lam ekosistem alami
Sistem Pertanian Terpadu (SPT) atau Integrated Farming System
(1FS) sacara konseptual merupakan integrasi sejumlah prasedur, teknik
dan manajemen dari sistern pertanian afternatif yang telah dikembangkan saat hi.
Dengan kecendewngan terutama dalam kontaks praMis, di
dunia international sedang dikernbangkan sistem pertanian teliti (precision farming system), dan secara prasedur dan teknis maupurr manajemen
dalam operasianal sistern pertanian tersebut berbasis pada SPT dengan penggunaan teknatagi terkini secara intensif.
Pertanian atternatif meliputi sistem pertanian berkelanjutan
(susfajnable ag#cuffure),pertanian arganik (organic fanning), pertanian alamiahlbialogis (ecofaming dan bio-dynamic farming), pertanian bemasukan rendah (low input a g n ' c u f i ~ ~pertanian ~), holistic dan lain-lain. Sistern pertanian demikian ssrnakin banyak di terapkan berdsasarkan
konsekuensi kebutuhan pasar dan konsumen dengan pertimbangan kesehatatr dan biaya jangka pendek serta jangka panjang pada sistern air dan tanah (palusi) yang diakibatkan oleh kelebihan penggunaan bahan
kimia, degradasi lahan clan resisbnsi pesaing biotik komoditi. Pertanian
altematif tidak rnenggunakan pestisida sintetis untuk input produksi dan rnenggunakan pestida alternatif untuk proteksi tanaman. US-EPA, Badan Periindungan Lingkungan Amerika Serikat,
(Humphrey, at a/., 'I994) rnendapatkan bahwa pertanian adalah sumber terbesar patusi nan-point dari pafusi air permukaan. Pertisida dan nitrat
dari pupuk terdektesi dalam kandungan air bumi di banyak zana
pertanian.
Erosi Iahan rnenjadi perhatian pemerintah dan ilmuwan.
Resistensi hama dan penyakit dan rasidu pestisida dalam bahnn makanan masih sulit dipecahkan. Biaya input produksi rnenjadi bagian terbesar dalarn aperasianal usahatani.
Negara lain juga hampir rnenernukan
kondisi batas optimum produksi dan sistem pasar interrtasional yang kompetitif. Dengan
pertirnbangan tersebut,
kebanyakan
petani rnulai
menerima sistem pertanian abrnatif ini dengan tujuan minimafisasi biaya, Pemanfaatan basis sumber daya dan pedindungan kesehatan patani. Ciri
lapang pertanian alternatif, bukan praktek konvensional yang ditulak tatapi prioritas introduksi inavasi dan integrasi sistem secara alarni dengan pendekatan inferaksi biosfer-gaosfer.
Sistem demikian menekankan
manajernen hubungan biolagis hama dan pemangsa, proses alami fiksasi nitrogen dibanding metode kirnia intansif:
Para pengembang hoiitic msoun8s management percaya hambatan utama terhadap kefangsungan sumber daya lahan adalah degradasi Daerah Aliran Sungai (DAS) dan ekosistern.
Sejarah
membuktikan bahwa pengelalaan Surnberdaya Alam (SDA), rnenghadapi
komplaksitas ekusistem yang haws dipahami dan ditangani berdasarkan prioritas resika tinggi untuk jangka panjang. Tujuan dan sasaran termasuit stabilasi fiskal, pengendalian mutu hidup untuk patani, pakerja, kunsurnan, keuntungan moneter dan inkgritas lingkungan. Pemahaman dasar skala
praktis didasarkan pada: (a) Matahari adafah SDA yang harus
dimanfaatkan, (b) Humanisme dan interaksi susiai harus krkembang
untuk rnenjaga kelestarian lattan, (c) Ruang yang dikelola haws fokuo;, (d) Tanah harus tehp teftutup aleh tanaman untuk rnenjaga kestabitan sumberdaya lahan, (e) Hewan budidaya penting untuk lingkungan, dan
(9
Pendefenisian tujuan dan sasaran yang baik sangat diperlukan.
Ling kungan fisik sebagai kornpanen sistern pertanian terpadu dan merupakan faMur pembatas dafam operasianaf, pendekatan muitidisiglin
(Gambar 2.2) yang kurnprehensif terhadap sistem di lapsng diperlukan untuk menekan kondisi pembatas tersebut. Upaya mudifikasi terhadap lingkungan fisik hanya dapat dilakukan pada skala terbatas, karena
kelayakan secara teknis tidak selalu dikuti oleh kelayakan ekunomis.
Salusi sederhana adaiah penyesuaian sistem usaha pertanian yang berbasis daya dukung tingkungan fisik, Teknik yang umum untuk sebuah sistem dengan kondisi pernbatas demikian adalah, optimasi komponen
penyusun sistern sesuai kriteria atau batasan optimum dengan resiko
patifig kecil. Sistern dernikian dapat bertahan bila sacara persyaratan keberlanjutan sebuah sistern diintegrasikan yaitu
sosiai humanisme
berterirna, rnenguntungkan s@cara ekartomi, sederhana dalam teknis, serasi daiarn batasan ekalogis terutama kornpanen lingkungan fisik
mampu rnendukung kornponen penyusun sistern secara keseluruhan. Kebutuhan lingkungan fisik terutama iklirn dan tanah bagi komoditi
partanian sebagai kornponen sitem pertanian terpadu bemifat khas untuk tiap kornp~nanatau komuditi (Mars dan Grossa, 1996; Kienik, et ah,
4993; Monteith & Unsworth, 3990; dan Jones, 1992). Keragaman kebutuhan untuk kompanen yang brbeda tersebut s-fa
dibatasi dan dlprlakukan secara tunggal (Dorenbos
twpisah &pat
- Pruitt, 1975 dan
I97%; Dwenbos-Kassam, f 979;dan Kulp, 'I9771,sehingga karakterisasi
kebutuhan lingkungan fisik untuk perencsnaan dan pengetdaan komoditi dafam dimensi lingkungan fis'rk dapat dikenafi.
flasil karakterisasi atau
informasi kebutuhan lingkungan frsik komoditi ini akan menjadi masukan
proses analisis dan pernodelan dafam kegiatan tnventarisasi untuk
parencanaan dan pengelalaan kornuditi pertanian (Rossiter, 1994 dan Meijerink, et a/., 3 994).
Earnbar 2.2. Kerangka kwja kunseptuat untuk dsngan wndekatan rnuttidisiplin,
pengembangan SPT
Pendakatan sistem dafam usahatmi adafah suatu ket.iantsan untuk
abad-21 menuju sistern pertanian yang tangguh dan efisien. Efisiensi adalah peneiri dari afektivitas rakayasa teknologi usaha yang diterapkan.
Sehingga sistem usahatani yang dikembangkan mernifiki daya saing dan produktifitas tinggi (konsep pertanian bewawasan agribisnis). setiap tahapan proses usaha diperlukan rekayasa teknik
Dalam untuk
mendapatkan nilai tambah suatu kamuditi. Perpaduan kosep agribisnis dan agroindustri adalah rekayasa sistem usaha tani keamh yang efisien dan berdaya saing tinggi. 1
Untuk aptimafisasi sumberdaya dalam ruang yang ada diperlukan
rnasukan teknologi sehingga daya darang terhadap praduktifitas sistem usahatani lebih besar rnelalui irnplementasi pertanian padat teknalogi
(techno-taming}.
Kansep pertanian ramah lingkungan (eco-farming)
adalah ugaya kansenrasi sistem alam dengan tanpa merusak komponen yang ada, produktifihs dan esfisiensi sistem usaha tani dapat dilakukan
dengan resiko usaha yang kedf (agroekolagi) sehingga kelastarian lingkungan dan kestabilan produksi terjaga.
Sanchez (4995)dan Golley (1983) menjelaskan bahwa salah satu upaya rekayasa sistern alarni dalam hubungannya dengan karnpleksitas ruang dan wairtu (resources) sebuah ekosistem, teknolugi agrofumstry
merupnkan prosedur urnurn untuk optimasi agruekologi di kawasan hutan. Kompetisi biolugi yang dibiakan terjadi secara alarni, telah rnarnpu menghasilkan
pendapatan
mengganggu kestabilan
petani
sekitar
hubn
dengan
tanpa
hutan alarni. Kesimpulan ini berdasarkan hasil
penelitian yang dilakukan di berbagai negara tropis di Asia dan Afrlka.
2.2.
Tinjauan Karnponen Biofisik u n l k Pengembangan SPT
Lingkungan fisik adalah obyek acuan telaahan dalam kajian ini, karena itu untuk bahzrn masukan dalam upaya optimasi surnberdaya
tingkungan fisik pemahaman tentang kornponen alami perlu dikrsnall. Oisamping sebagai batasan sistern yang terdefinisi kampanen biufisik
lingkungan akan rnenjadi faMor pembatas dalam pengembangan SPT, Pernyataan ini didasarkan pada keeratan Rubungan anbra komponen
biotik dan komponen abiotik suatu ekasistem bumi (Montehith - Unswarth, 1990; Campbell, N77; Rose, 1966;dan Jones, 1992). lnventarisasi komponen lingkungan biofisik sebagai bagian dari
suatu sistem pertanian sangat diperfukan, karena sumberdaya lingkungan Frsik adalat-i penentu dalam aperasi suatu ekosistam, Untuk tujuan penyederhanaan maka analisis terhadap faktor penyusun lingkungan fisik akan dikaji berdasarkan pendekatan kesetimbangan (neraca) Bahang atau @nergidan air. Peart, %ta!, (1991) dan Sofee (9995), pendekatan demikian didasarkan pada pendekatan sistem, dengan penelusuran aliran energi
atau
bahang dafam
sistem
dengan batasan terdeinisi,
Penelusuran rantai energitmakanan dan
siklus
hidrologi adalah
representasi dari pendekatan sistem dalam batasan ruang dan waMu (Marsh dan Grossa, I996). Untuk kebutu han analisis dan teragan, Wang (.1963), rnarnberikan
rincian infumasi lingkungan fisik untuk baragam tujuan terutama untuk pertanian. Ahosfer dan karakteristik fisik dalam operasi sisttrn atarni
merupakan media (lingkungan fisik) bagi biota dipermukaan, demikian juga tanah dan air. Intetaksi dernikian dapat dipelajari dengan memahami
interaksi biosfer (hidup) dan lingkungannya (geosfer) sesuai batasan sistem yang digunakan. Infurmasi untuk evafuasi lahan rneliputi iklim,
tanah, terrain, dan data fisik lingkungan lainnya yang diberikan Wang (1963) dan dirangkum secara umum dalarn FA0 (1 9761,adalah ringkasan karakteristik ketiga komgonen lingkungan fisik pertanian yang dapat
dikuantifikasi,
Dalam pengertian interaksi antara turnbuhan atau tanarnan dan lingkungan flsik, perlu dijetaskan atau pernbagian lingkungsan fisik datarn bentuk dan tahapan perturnbutran tanaman. Sehingga rnempermudah
identifikasi
pengaruh
unsur-unsur
atau
faktor
Iingkungan
yang
berpengaruh pada setiap bagian dalam proses peftumbuhan dan perkembangan tanaman.
Pembagian tersebut menurut Wifliams dan
Joseph (1970)adalah sepeti berikut:
o
Cahaya, rnernpengaruhi reaksi fatosintesis dan fotuperiodisitas pada tanaman.
a
Atmosfer, rnernpengaruhi ketersediaan CU2 dan 02' ditn defisif tekanan uap pada evaparasi, rnenetukan pedumbuhan tanaman. Angin adafah kharakieristik atmosfer yang berfungsi sebagai agen transport pada pencapuran CQa dalam zone daun, dan rnekanisrne transport lain yang berhubungan dengan tanaman.
a
Lingkungan prakaran, yaitu struMur fisik tanah dan unsur hara, ketersediaan air, aerasi, salinitas, dan faktor tanah lain yang berpenganrh pada tanaman,
n
Suhu, merupakan fatar utarna yang menentukan di daerah trapis, faktor penciri yang membedakan tanarnan tropis dan tanaman di lintang tinggl.
Pembagian
lingkungan
fisik
demikian
pertimbangan bahwa proses interaksi antafa
didasarkan
pada
tartaman dan lingkungan
sangat karnpleks. Faktor fisik dalam kondisi tertentu menjadi pembatas
bagi tanaman dan penigkatan hasil dapat dilakukan dengan rnenunrnkan
salah satu faMar pembatas bagi pertumbuhan tanaman, Tabel 2.1 krikut ini adalah uraian tentang faktar tingkungan Atmosfer dan karakteristiknya sebagai lingkungan fisik komodlti dan Tabel 2.2 rnerinci karakteristik tanah sebagai lingkungan fisik komoditi.
Tabet 2.1.
Karakteristik atmosfer sebagai peubah lingkungan biofisik SPT
Karakteristik tanah sebagai peubah lingkungan biofisik SPT
Tabei 2.2. KaraMerirstlk
Panmater
Mekanik
Tekstur Struktur Kerapatan
Lain-ktin
Wkripsi Panmeter
Ilkuran partikel Pasir (2.0 - O.Q2 mm), debu (0.02 - 0.002 mm), Ud (0.002- 0.04302mm), dm kotoid (0,002- 0,OOOOOCI mm), Mertiana (masif dan paxtikel ktnggd), Kompkks (granular, b l d y , platy, prismatic,dan Columnar). f Bulk density (berat ~olurnej,BaFat spesifik, kwapatan par4kd. Konsistensi, Plastisitas, Viskositas, Pmafiiliks, dm Kapiiaritas
Tenal
1
f
Cadangan bhang Transfer Bahang
Suhu Tanah
Kapasitas panas, panas spesifik
Koncluksi, rdiasi, conwksi (lmhwdan tubien)
' Variasi spsial (gradien vertikal dan horiintal), variasi waktu (iam-an,diurnal musiman).
Kafakteristik
optik
I
I
Lain-lain
Pengaruh termal pada rnekanika tanah (mengembang), Manan termat, karetakan dan pernbekuan, terkena frost, garis Mu, reaksi kirnia dan pntbahan m a .
Ahdo
Tanah hra (0.40 0.201, H u b lebat (0.3 Q.10),Pasir &ah {0.09),Pasir Icering (0.18), salju segar ( O M 0.8ff),0umi (0.35 0.43); nilat prkiraan pada gelombang tampak.
-
-
-
I
Karakteristik bmganen biotik dalarn SPT dipahami sebagai
kamoditi yang rnerupakan karnponen sistem Itu sendiri. Merujuk pada
FA0 (1976, 4983)
dan PCAARD (1986), karakteristik lahan yang
dievaluasi dalam kerangka pengembangan komoditi tanaman adalah: P
Status air, ham, oirsigen di dalam zana interface datr perakakaran. Media untuk perkembangan akar (kandisi sifat fisik dan rnorfologi tanah) dan kandisi untuk pertumbuhan (bnah,ikiirn), sew faktur kemudahan olah tanah (kerangka pengelolaan)
a
Salinitas, alkalanitas, toksisitas (aluminium dan pyrit), resistensi terhadap erosi, bahaya banjir (frekuensi dan periode genangan, rejim temperatur, energi radiasi dan fotoperiudik
a
Sahaya unsur iklirn terhadap pertumbuhan tanaman (angin, kekeringan), keiembaban udara panganrhnya tsrhadap pesaing alarni, periode kering untuk pemasakan (ripening)tanaman, varietas tanaman dan hama penyakit,
Sedangkan
yang
rnenentukan dan
berpengaruh
terhadap
rnanajemen dan masukan eksternal yang diperlukan adalah : D
Terrain berpengaruh terhadap mekanisme dan I atau pengslolaan Iahan secara praktis (terras, tanaman seIa I alley cmpping, dsb) kurrstruksi dan psrneliharaanjalan penghubung.
o
Ukuran dad unit potertsial rnanajemen abu satuan luas lafian pertanian.
u
Lokasi dalam hubunganya utltuk penyediaanya sarana pruduksi f input), dan pernasaran hasil (aspek ekanami) Dalarn kerangira pengembangan SPT, hewan dan tanaman
dipandang sebagai kornoditi, sehingga tekniic karakterisasi lingkungatr biafisik terhacfap surnberdaya lahan dapat diperlakukan =ma.
Perbedaan
spesifik akan dipedakukan khusus dalam prosedur analisis dan sintesis
sesuai kebutuhan ekologis dari kamuditi tersebut,
Ketergankr ngan
banyak proses fisiologi dalam kehidupan tidak tedepas dari keadaan di skitarnya.
Bahkan bagi binatang berdarah dingin yang tidak marniliki
kemampuan mengendalikan suhu tubuh dan suhu lingkungannya sangat ditentukan oleh kandisi iklim mikro (Jones, 1992; Monteith-Unsworrth,
9990;Campbell, 1977; dan Rase, 1966). Stfatifikasi dan fairtor penciri iklim (Gambar 2.3) digunakan sebagai kerangka acuan skala analisis.
Cuaca SinopWHlakro Synoptic Wa&er
SIrkulasl U d m dm Arus Laut Anqht m a i m Alih b a k q atau w g i
Skala Global
I
Gerakan Massa Udetra dan Uap Alr
Neraca Bahaos i Enemi fklim Meso Screen Climate I
-
I
iklfm Mikro (Mlcro Clfmda)
Gambar 2.3.
Latdwtensitas d i a s i surya
Lokasi Spesiiik
Suhu Udam& Tan& Kelembabanmars Presipatsi, Eraporasi, Angm, dst
I
A
Dicirikanofeh interaksi unsur-unsur pada skala meso dengan kondisi dm sifat fisik obyek i permukaa~
4 Lingkungnn Mlkro Sangat Spesifik Tanaman I Pemukaan
Stratifikasi iklim dan cuaca dangan pencirinya (Bey dan
Las, 1992). Penerapan konsep neraca bahang untuk penelusuran rantai energi adatah suatu teknik penelusuran yang rnungkin untuk diteragkan dalam karakterisasi peubah lingkungan biofisik komaditi,
Penerapan flukum-
hukum dasar transport adalah kerangka acuan untuk mangetahui
mekanisme transfer bahang dalam sistern afarni (Jones, t 892). Distribusi
energi dalam neraca bahang akan rnempermudah Kia mernaharni keeratan hubungan antarca karnpanen SPT dan lingkungan biofisiknya.
Pendekatan neraca air dengan tujuan untuk mengetatrui jurnlah negu air
yang diperoleh sehingga dapat diupayakan pernanfaatan sebaik mungkin, Data neraca air dapat rnernberikan bekrapa keterangan panting tentang
jumlah netto yang dapat diperoleh, nilai surplus dad neraca air yang tidak tertampung dan waktu kejadiannya. Kebutuhan ekologis kamaditi budidaya didasarkan pada kansep
bahwa semua jenis karnuditi terrnasuk tanaman pertanian, peternairan, dan perikanan, untuk dapat itumbuh atau hidup dan berpraduksi
rnernerlukan persyaratan tertentu, kernungkinan antara yang satu dan
yang Iainnya berbeda.
Persyrtratan tersebut terdiri dari energi radiasi,
temperatur, kelembaban, oksigen, dan ham. Persyaratan temperatur dan
kelembaban umurnnya digabungkan, dan diistilahkan dengan periade perturnbuhan (FAO, 1983).
Zanasi agroekotogi komuditi (commodity
zoning) rnerupakan bahan acuan untuk studi lanjutan dalam pewilayah
darr pengembangan komoditi (Las, et aL, i990).
2.3.
Prosedur Terapan Karakbristasi Sumberdaya hiran untuk
Pengembangan SPT Pendekatan nurnerik yang tekait spasial untuk sebuah bangun sistem yang kornpleks Seperti SPT, tidak mungkin dilakukan dengan analisis sederhana, karma itu dipedukan alat bantu yang lumrah untuk
inventoty dan anatisis informasi dan evaluasi terhadap sebuah sistem yang dikembangkan.
Konsep database spasial yang diajukan oleh
Meijerink ef a/. (1994) dapat digunakan untuit pengalolaan data dan dikernbangitan menjadi sistem infurmasi dalam pangambangan SPT. Salah satu pendekatan nurnerik untuk analisis yang terkait: sgasial dalarn karakterisasi dart evaluasi potensi sumbardaya lahan datarn kerangka pengembangan SPT dengan konsep alat bantu pangambilan keputusan
adatah penerapan konsep pernodelan kamuditi yang dikembangkan aleh Handoko (1994). Kedua rujukan tersebut dianggap serasi dengan tujuan penetitian disini, kedua teknik tersebut rnerniliki basis yang sama yaitu
optirnasi peubah lingkungan fisik bagi pengembangan komoctiti. lntegrasi
kedua konsep tersebut dan penerapan teknik irarakterisasi untuk optirnasi yang diberikan Mital (19761, Kulp (19771,dan Orvis (1993) diharapkan menjadi sebuah sistern pengembangan SPT
database yang layak untuk diterapkan
skala pilot, terutarna pada tahap karakterisasi
sumberdaya lahan, Penerapan Sistem infurrnasi Geografis (GIs) dafam kagiatan SPT
rnembutuhkan pemaharnan terf-tadap beberapa karakteristik atau prosedur
umum yang rnendasar.
Kerangka acuan atau basis referensi untuk
prasedur terapan GiS umum adalah georeferensi dan sistem kuordinat: yang digunakan,
Kedua acuan tersebut panting, karena prosedur standar
GIs yang merupakan atat bantu dengan cakupan aperasi berskata ruang dan waktu, maka geareferensi dan sistern kourdinat sebagai acuan
aperasianal Rams ditetapkan. Proyeksi peta diperluan untuk tranforrnasi koordinat peta (planar3 ke kaordinat georeferensi bumi (Spheric) segerti
pada Gambar 2.4.
Sistern proyeksi yang umum ciigunakan adatah
Universaf Transverse Mercafor (UTM) dengan batasan sebagai berikut:
a
Sistern proyeksi adalah versi Gouss-Kniger Transverse Mercator dengan satuan dimensi panjartg adalah meter (m)
Q
fruy8ksi hanya meliputi mna LU 184' sarnpai LS 18Qa,secara umum yang digunakan adatah 180 derajat lintang di kedua bafahan burni.
n
Wilayah dunia dibagi dalam 60 zone brdasarkarr derajat garis bujur (tiap zone = 6 ' ) . Zone 1 ditentukan untuk garis 180' dan sama dengan zone 60 dengan perhikingan pasitif ice arah timur dari barat.
P
Zone icedua ditetapkan tiap 8' lintang utara dan selatan, Asal tiap zone ditentuitan dari ekuator dengan nutasi abjad dari selatan kearah utara (C-X) Indonesia berada pada zone 44 sampai 55 proyeksi garis bujur dari
Bujur Tirnur 95' sampai ?4q0dan berada pada zone 1.- N proyeksi garis Lintang Selatan 11' sampai Lintang Utara 6', (Meijerink, et a/., 1994).
Plotask z : vektar wrtikal, positif arah Gd (devasWdalaman) x : wktor tlorizonhl, pasitif arah W-E (WsBujur) y : Wtor horizontal, positif arah S N (GadsLintang) G : Georefermsi,O=pemlukaan lad
Gambar 2.4,
Geureferensi yang digunakan dalam prosedur analisis berdimensi ruang
Teknik pengarnatan tefutarna peubah ikllrn dan tanah tidak merupakan besaran kantinu secara spasiaf, maka teknik interpafasi
sebagai aiat bantu geostatistik perlu digunakan. Maijerink, af a/, ( j9941, Wingrnasta dan ietterrmeir (1994), dan Todini dan Ferrarest (1996)
memperkenalkan teknik terapan gemtatistik untuk ekstraksi atornatls parameter fisik lahan sebagai basis data dalam pernodelan hidrologi.
Penerapan teknik geustatistik untuk analisis data spasial dipsrlukan untuk transformasi data titik yang merugakan ciri data iingkungan fisik (AIam)
yang diamati dengart konsep titik contoh sebagai representasi luasan
tertentu atau konsep Repmsertfafivta Area Parameter (RAP).
Secara urnurn teknik interpolasi depat digolangkan dalam dua ketornpok,
yaitu
pendekatan
.
non-stokhastik
(deterministik)
dan
pendekatan stakhastik atau interpoiasi optimum (Statlstik). Bentuk urnurn hubungan rnatematik untuk interpalasi adalah:
(4)
= Nilai estirnasi untuk tiap titik petlgamatan dengan koordinat (xo,yo)
wi zi n
= Pembobot untuk titik ke-i = Milai pengamatan pada titik ke-i derrgan kaardinat (xi,yi) = Jurnlah titik cantahlpengamatan
Berdasariran prasedur terapan geostatistik (Meijerink, at a/. 4 934 dan Chen, i996) dapat digolangkan sebagai krikut:
Interpalasi deteministik polinomial orda-I (Interpolad Linier) dan orde-2: Triangulasi Delaunay digunakan sebagai kriteria urnurn untuk persamaan linier penyusun TIN dari sernbarang data yang terdistribusi dalam luasan tertentu, (Meijerink, et at, 'I994; Chen, 1996). Kumpulan vektor linier tersebut akan barbentuk matfik, selanjutnya solusi yang berlaku untuk persarnaan linier seperti Gouss-Seidel dan Newton untuk iterasi dapat digunakan (Cheney and Kirtcaid, I995). Metode perhitungan distribusi hujan spasial metode poligan Thiessen adalah aplikasi teknik interpalasi ini. Teknik ini sudah urnurn digunakan dalarn perangkat sistem informasi spasial.
a
lnterpalasi deterministik Pofinomial Kuadratik dan Pointwise Intepoiaiion; Teftnik ini dikenal dengan cubic interpolation dan bicubic inf@polation yang mew pakan pendekatan pefsamaan polinom berorde tinggi. Konsep dasar penyusun teknik melibatitan teknik transformasi Laplace (Meijerink et aj. 1904) dikenal dengan bentuk tempan seperti Cubjc-spline dan Lapfacian smoothing spline. Sedangkan pointwise inferpoIatianterdiri dari tekni k analisis data numerik seperti moving avemge, weighted moving average, dan inverse distance schemes.
Metode Interpolasi Statistik kurelasi spasial dan rnetode kriging. Kurelasi spasial adalah interpolasi yang menggunakan asumsi bahwa jarak terdekat antara dua nlai atau titik rnendekati keseragaman pada jarak lebih besar dalam batasan yang diberikan. Salah satu yang urnurn digunakan adaiah rnetode semi-varr'ance untuk rnengukur derajat ketergantungan spasial suatu peubah. Metode Kriging menggunakan asumsi dasar berikut: (a) Setiap Peudah mengikuti sebaran normal (Gaussian), (b) Nilai dugaan (interpolasi) tidak bias, dan diterirna dengan pembabatan antara 0 1, (c) Nilai harapan secara stasianar arde kedua akan sama dengan nitai tengah lokat, (d) Ualam kriging sederhana, nilai tengah tidak diketahui dan akan bernilai sama dengan nilai tangah populasi.
-
Dalam penerapan teknik interpolasi ini memiliki kelemahan,
sehingga penggunaan asumsi terbatas dalam proses anafisis diperlukan, terutarna
teknik
interpofasi
deterministik.
Namun
terlepas
dari
kelernahannya, teknik geostatistik ini akan sangat membantu untuk anatisis peubah biofisik yang berbasis skala ruang dan waktu. Teknik
karakterisasi fiujan wilayah, model tupografi (DEM) dan transformasi titik
(vektur) rnenjadi peubah spasial (raster)adalah bentuk
umum teragan dari
geostsatistik untuk inventarisasi surnberdaya biafisik tahan. Beberapa
kelemahan tersebut menurut Meijarink, et.af. ('l994),Tribe (19921,dan Todini dan Farrarest (1996)sebagai berikut:
o
Nilai korelasi spasial dalam sebaran data tidak dikutkan dalam perhitungan. Perhitungan jarak hanya rnenggunakan jarak geornetri, sedangkan peubah aiam sangat bervariasi dan dibangun oleh sejumtah elemen alarni dengan peubah acak.
u
Metude tersebut tidak mernperhatikan faktor keterkaibn dengan interpofasi, yang dalam metode geostatistik dijadikan ukuran kelayakan pendugaan.
Fasilitas lain yang rnungkin untuk digunakart adalah teknik
pernodelan elevasi digital a&u Digital Ejevatbn Models (DEM) yaitu sejurnlah array yang dibuhhkan bilangan untuk merfapresentasikan data sebaran spasial elevasi suatu luasan diatas kntang alam tertentu. Digital Terrain Model (DTM) mencakup clistribusi sapasial dari atribut terrain adalah salah satu struMur DEM.
DTM adalah pew tupugrafi dalam
bentuic data digital, yang tidak hanya memuat OEM tetapi juga !and-use, sedimentasi, hntuk garis drainase dan lain-lain.
Satuan rnarfotogis
terrain adalah satuan peh yang merupakan kurnpuian beberapa
karakteristik terrain. Tennasuk di dalamnya relief internal, fomasi bagian drainase, kerapatan dminase dan jenis pala dan karakter lain jaringan drainase dengan satuan tertentu (Tachikawa, et a/., 9994 dan Barling, et a/., 19941,
Struktur data DEM yang urnurn, Barling, at.al. (1994)adalah: (a)
Model aaris yang menjelaskan elevasi dad terrain dengan kontur
(disimpan sebagai Digital Line Graph, DGLs). (b) Tdangulated
Irre~ubt
Netwok (TIN), Madel TIN membagi permukaan rnenjadi bagian-bagian
yang rnerupakan bangun triang ulasi.
Diperiukan 3 titik untuk referensi
tiap triagufasi, dan rnereka tidak dapat diubah dengan modifikasi oleh prosedur interpalasi, (c) StruMur Grid, akan rnembagi witayah berdassarkan
petak regular atau irregular sesuai batasan pembangun yang ditentukan baik ukuran, bentuk, dan jumlah petak krtentu.
Kualitas DTM dan turunannya secara umum bbih tergantung pada kualitas masukan data dibanding pada tipe struktur data dan algoritrna
interpafasi,
Meijerink, at al. (1994) rnamberikan gambaran tentang
pernbangkiin dan pengelolaan dari high fidaIity DTM. Sumber data untuk OEM adalah (a) Survei Lapann (Ground sunravs) yang didapatkan dari pets tapografi dengan skala yang besar, seperti kawasan terkontaminasi,
perencanaan waduk, dan permukaan air bumi, (b) Metode Phor'ogmmetrv berbasis Stereo A e M I3hofo5~m~)h~, berdasafkan hubungan antara stereo paralax dan objek elevasi dalam suatu scene untuk ortugonal dan sentral proyeksi suatu citra secara jefas didefinisikan berdawrkan resatusi fotograrnetri, (c) Ekstraksi otarnatis dari Citra Satelit.
f enerapan GIs dafarn karakerisasi sumberdaya lahan sudah
umum digunakan, Tribe (?996), Ciaussen (1995), Ranzi dan Rosso (19951, telah menggunakan prosedur G1S untuk ekstraksi parameter fisik
lahan dengan basis data DEM, dan untuk skala luas teknik akan sangaf
rnembantu.
Oisamping itu pemahaman mekanisme inferaksi antar
kornponen sistem dalam batasan tanah dan atmosfer hams menjadi
acuan dasar.
Keterbatasan penggunaan data OEM untuk karakterisasi
parameter biofisik lahan terutarna g~samstri DEM diatasi dangan
penggunaan teknik ERS (Equiva/ent RectangIe Simp/ifcations) sebagai parameter luasan representatif (RAP) akan mengatasi kendala tekniic
Aplikasi DEM dan turunannya sudah sangat banyak digunakan
dalam karakterisasi sumberdaya lafian, Untuk karakterisasi parameter biofisik tahan dapat digunakan acuan yang diberikan oleh Meijerink, et a!, (1994) dan Chen (1996). Basis data untuk eksttaksi parameter lahan otornatis mefalui OEM adalah 4 matrik dasar berikut ini.
a
Matrik Elevasi: Matrik elevasi sebagai basis perhitungan berikut ini, Representasi elevasi regufar akan mencitikan topografi sewra nyata.
a
Matrik Arah Alirantdrainase): umum digunakan untuk sebuah sel adalah arah aliran air keluar dari sel (8 arah ahran, satu dengan kerniringan rnaksimurn slope dipilih untuk dirnasukkan dalam rnatrik arah aliran).
a
Matrik Kelas Elevasi: Sel DTM adalah pangkeiasan dari elevasi teriinggi (rangking 1) ke eievasi terendah, suatu cam untuk menampilkan rnatrik rangking elevasi dengan merata-ratakan dua array yang mengandung batis dan kolorn dengran nilai pada rnatrik rangking etevasi.
a
Matrik Akumulasi Aliran: fungsi akumulasi afiran didefinisikan sebagai operator yang memberikan matrik arah drainase dan rnatrik pernbobat, determinannya menghasilkan matfik yang tiap elernen mewakiri jumlah bobat semua elemen drafarn rnatrik dimana terjadi drainase pada etemen tersebut.
Setelah 4 matrik utarna diperoteh, sejumlah karakterisitik atau parameter biufisik lahart dapat dibangkitkan antara lain: Kemiringan lahan, azimut lereng, aspect tahan, geometri lahan, batasan DAS, dan pata aliran patensiat dan jaringan sungaildrainase
sintetis,
Oangan rnelewati
prosedur yang telah dikernbangkatl oIeh Meijerink, et a!. (1994), Chen (1996), Tachikawa, et al. (1 994), Garbrecht dan Martz (19931,Mark dan Garbrecht (19931,Wingrnosta, et a/. (1994) dan Ciaussen (1995), rnaka
beberapa parameter tunrnan dapat dibangkitkan, antara lain:
Distribusi bahang spasial dan temporal per unit luasan lahan (dalam kerangka anatisis disini dipandang sebagai petak lahan atau sel dengan basis grid) digunakan untuk analisis neraca bahang sistern definitif. Distribusi rnasukan air hujan dan kahilangatl air melalui mekanisme penelusuran n e w air, sehingga status neraca air untuk pengembangan SPT dalam sistern definltif dapat ddiketahui. Karakteristik gwmetri permukaan yang akan berguna untuk analisis cian sintesis parameter topografi dalam hubungannya dengan
rancangan pola tanam, teknik olah tanah, drainase, sistern irigasi, dan aspek pengetolaan lain ternasuk zonasi lahan menurut
peruntukan yang menjadi obyek optimasi SPT dalam sistem definitif.
Dan parameter lahan lain yang tekait spasiai dan temporal baik karnponen fisik maupun komponen biotik dalarn kerangka optimasi sistem definitif menetukan bagi pengernbangan SPT.
Teknik dasar dalam aptimasi sistem adalah inventarisasi komponsn
penyusun sistem yang menjadi masukan dalam analisis dan evaluasi, Tahapan pertama dalam kegiatan tersebut adalah pendafinisian sistern yang akan menjadi batasan sebagai acuan dabm aparasional ]anjutan,
Kulp (1977) dan Sofee 1995) rnenguraikan bahwa inventarisasi kornponen penyusun sistern ini merupakan kerangka dasar untuk aptimasi.
Kapasitas sistem ditentukan berdasarkan infarmasi dasar tersebut, sehingga pernifahan kajian atau penelusuran sektoral akan sefalu menggunakan batasan sistem yang sesuai dengan definisi dan di lapang
karakteristiknya dapat dikenali. Penentuan
afternatif
komoditi
berdasarkan metode sistem turunan
pengembangan
ditentukart
(derivative metho&)
yaitu
pernbukaart simput-simput kunci yang akan rnengaktiian sistem sehingga kornponen sub sistem usaha lainnya akan terpicu. Pendekatan kebalikan atau umpan balik juga diintegrasikan dalarn rancangan sistem, sehingga
sistem akan beropemi menurut kaedah kanseptual yang digunakan. Operasi sistem tersebut secara terpadu berada dalarn batasan kerangka
kerja (system fmme work) dan bekerja krdasarkan panduan dalarn bentuk kanonik sistem yang dikembangkan (FAO, I993).
Karma kebanyakan hubungan arttar peubafi biofisik lahan tidak seialu linier, maka proses interpolasi dan transfomasi dipsriukan. Chenay dan
Kincaid
(1995) dan
Mital (1976)
untuk
memperkenalkan teknik analisis untuk sistem non-linier.
kebutuhan
ini
Penyetesaian
persarnaan non-Iinier yang umum digunakan adalah teknik iterasi newton
terutarna dalarn kasus neraca air (Chen, 1986). Mital (1976) dan Owis (I 993) menjelaskan bahwa penentuan kondisi pembatas diperlukan untuk
teknik optimasi sistem.
Bogardi dan Nachtnebel (1994) mengharuskan
pendefinisian masukan berdasatkan karakterisasi kompanen sistem datl prosedur proses dalam sistem sebagai penentu tingkat ketelitian
luaran
analisis adafah suatu tahap yang harus dilewati,
Dalarn pengembangan SPT digunakan 3 kerangka pendekatan untuk penerapan teknik optirnasi sistem pada skala pilot, yaitu (a) Optirnasi ruang yang menekankan afisiensi pernanfaahn ruang yang tersedia untuk pengembangan SPT, (b) Optirnasi waMu yang menekankan
efisiensiwaktu daiarn pengembangan kurnoditi atau komponen SPT, dan (c) Qptimasi teknolagi yang menekankan pada masukan teknologi yang diberikan agar sistem beroperasi optimum sesuai batasan dan daya
dukung tingkungan biofisik dan sumberdaya manusia yang tersedia. Rujukan untuk prusedur bknik dernikian didasarkan pada Humphrey (19941, Russiter (I9941, dan Kufp (1977) yang mamberikan
acuan kerangka optimasi sistern dangan basis sumberdaya.
Rincian
kornponen sistern dan interaksinya dengan komponen biofisik alam akan menjadi obyek penerapan optirnasi sistem di lapang.
Keluaran yang
rnenjadi fungsi tujuan disini adalah SPT dalam sistem definiti skalw pilot dapat msrapmsentasikan operasi sabuah sistem pertanian presisi
(P~cission Fanning System) &lam kerangka managernen SPT. Dalam jangka panjang SPT diarahkan untuk basis sumbrdaya sabagai gamnsi
dalam opemsional Land Granf Institution sebagai Imbaga pendidikan mandiri yang barbasis surnbrdaya lairan atau sumberdaya alam sacara urnurn,
