pendugaan karbon tersimpan pada berbagai tipe

10
III. BAHAN DAN METODE
3.1. Tempat Dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di laboratorium dan di lapang. Pengolahan citra
dilakukan di Bagian Penginderaan Jauh dan Informasi Spasial dan penentuan
kadar C-organik tanah dilakukan di Bagian Kimia dan Kesuburan Tanah,
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut
Pertanian Bogor. Lokasi penelitian terletak di sebagian kabupaten Bogor dan
sebagian kabupaten Cianjur yang terdiri dari Kecamatan Cisarua, Kecamatan
Pacet, Kecamatan Cugenang dan Kecamatan Sukaresmi. Penelitian berlangsung
dari bulan Juni 2007 sampai Januari 2008.
3.2. Bahan Dan Alat
Pada penelitian ini digunakan data primer dan data sekunder. Data primer
yang digunakan adalah (i) data lapang berupa pengambilan contoh tanah untuk
penentuan kadar C-organik pada masing-masing penggunaan lahan, (ii)
pengukuran diameter batang setinggi dada (1,3m), tinggi pohon, tinggi krone dan
diameter kanopi untuk penentuan biomassa dan (iii) data citra Landsat TM tahun
1989 dan Landsat ETM tahun 2007 digunakan untuk mengetahui perubahan
luasan lahan. Data sekunder yang digunakan meliputi Peta Tanah Semi Detail
DAS Ciliwung Hulu dan DAS Citarum Tengah III yang dikeluarkan oleh PPT
tahun 1992 dan 1980, Peta RBI lembar Cisarua, Cugenang, Cianjur dan Cipanas.
Alat yang digunakan terdiri dari seperangkat komputer, perangkat lunak
ERDAS IMAGINE 8.6, Arc View versi 3.3, Arc GIS versi 9.2 dan GPS untuk
pengolahan citra dan pemasukan. Penentuan biomassa pada hutan dan kebun
campuran dilakukan dengan menggunakan vertex, transponder III (dapat dilihat
pada Gambar 2) dan meteran. Untuk pengambilan contoh tanah digunakan bor
tanah.
11
3.3. Metode Penelitian
Secara garis besar penelitian ini terdiri dari 4 tahap yaitu tahap persiapan
data, tahap analisis citra digital, tahap analisis perubahan penutupan/penggunaan
lahan dan tahap pengukuran karbon tersimpan.
3.3.1. Tahap Persiapan Dan Pengumpulan Data
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data berupa peta tanah semi detail
skala 1 : 50.000 tahun 1980 dan 1992, peta RBI skala 1 : 25.000, citra satelit (citra
Landsat). Untuk data primer seperti citra landsat dibuat mosaik, kemudian
dipotong sesuai daerah penelitian.
3.3.2. Tahap Analisis Citra Digital
Kegiatan utama yang dilakukan pada analisis citra digital adalah koreksi
geometri, klasifikasi penggunaan/penutupan lahan dan pengecekan lapang.
3.3.2.1. Koreksi Geometrik
Kegiatan ini juga sering dinamakan rektifikasi. Kegiatan yang dilakukan
adalah memperbaiki kemencengan, rotasi dan perspektif citra sehingga orientasi,
projeksi dan anotasinya sesuai dengan yang ada pada peta. Koreksi geometri
terdiri dari koreksi sistematik (karena karakteristik alat) dan non sistematik
(karena perubahan posisi penginderaan). Proses ini memerlukan ikatan yang
disebut titik kontrol medan (ground control point/GCP). GCP tersebut dapat
diperoleh dari peta, citra yang telah terkoreksi atau tabel koordinat penjuru. GCP
kemudian disusun menjadi matriks transformasi untuk rektifikasi citra. Titik-titik
yang dijadikan kontrol pada citra harus jelas dan mudah dikenali. Titik-titik
kontrol dalam studi berada di sekitar aliran tubuh air/sungai/danau, jalan raya,
sudut-sudut bangunan, dan tanah kosong yang terlihat jelas pada citra dan peta
referensi.
Akurasi koreksi geometri ditunjukan dengan nilai RMS-error ( root mean
square-error) yang menunjukkan tingkat ketepatan pengambilan titik terhadap
peta rupabumi yang digunakan. Semakin kecil nilai RMS – error ketepatan titik
GCP semakin tinggi. Untuk menguji keakuratan citra hasil koreksi geometrik,
12
maka dihitung besar penyimpangan terhadap peta referensi. Citra hasil koreksi
geometrik dapat diterima apabila penyimpangan posisi tidak melebihi satu pixel.
Dalam penelitian ini, untuk citra tahun 1989 tidak dilakukan koreksi
geometri karena citra nya sudah terkoreksi. Hal ini berbeda dengan citra tahun
2007, yang berdasarkan koreksi geometri diperoleh nilai RMS-error nya sebesar
0,0075. Perhitungan nilai RMS-error dilakukan dengan menggunakan persamaan
berikut :
RMS-error = √(X-x) + (Y-y)
dimana :
X dan Y = Koordinat citra keluaran (output)
x dan y = Koordinat citra asli (input)
3.3.2.2. Klasifikasi
Pada penelitian ini klasifikasi yang digunakan untuk mengelompokkan
penggunaan lahan diakukan dengan menggunakan klasifikasi terbimbing.
Klasifikasi terbimbing merupakan proses klasifikasi dengan pemilihan kategori
informasi yang diinginkan dan memilih training area untuk setiap kategori
penutupan lahan yang mewakili sebagai kunci interpretasi. Pada klasifikasi ini
digunakan data penginderaan jauh multispektral yang berbasis numerik,
sedangkan pengenalan polanya merupakan proses otomatis dengan bantuan
komputer. Konsep penyajian datanya adalah dalam bentuk numeris/grafik atau
diagram.
Sebelum melakukan klasifikasi, informasi tematik yang ingin diperoleh
harus dibagi ke dalam kelas-kelas. Penentuan kelas klasifikasi merupakan faktor
penting bagi keberhasilan proses klasifikasi. Untuk pengklasifikasian lahan,
penutupan/penggunaan lahan dikelaskan menjadi sebelas kelas yaitu hutan,
pemukiman, perkebunan teh, sawah, tegalan, semak, kebun campuran, lahan
terbuka, tubuh air, awan dan bayangan awan.
Klasifikasi terbimbing didasarkan pada pengenalan pola spektral (spectral
pattern recognition ) yang terdiri atas tiga tahap, sebagai berikut :
13
1. Tahap Training Sample
Analisis ini dilakukan dengan menyusun “kunci interpretasi” dan
mengembangkan secara numerik spektral untuk setiap kenampakan dengan
memeriksa batas daerah (training area). Training area yang diambil untuk
pengkelasan sebanyak 20 training area dengan kombinasi band 5 4 2 untuk 11
kelas.
2 Tahapan Klasifikasi
Setiap pixel pada serangkaian data citra dibandingkan setiap kategori pada
kunci interpretasi numerik, yaitu menentukan nilai pixel yang tak dikenal dan
paling mirip dengan kategori yang sama. Perbandingan tiap pixel citra dengan
kategori
pada
interpretasi
citra
dikerjakan
secara
numerik
dengan
menggunakan berbagai metode klasifikasi yang terdiri dari jarak minimum
rata-rata kelas, parallelepiped, kemiripan maksimum, dan pada penelitian ini
menggunakan metode klasifikasi kemungkinan maksimum (maximum
Likehood Clasification). Keuntungan teknik ini adalah hasil klasifikasinya
lebih teliti dibandingkan teknik /metode yang lainnya.
Nilai kappa digunakan untuk menghitung akurasi hasil klasifikasi dengan
menghitung kebenaran jumlah pixel yang termasuk nilai omisi ( jumlah pixel
yang diklasifikasikan menjadi kelas lain) dan nilai komisi (jumlah pixel dari
kelas lain yang termasuk kelas ini ). Nilai kappa total pada citra tahun 1989
adalah 0,889 sedangkan pada citra tahun 2007 sebesar 0,874. Nilai kappa
masing-masing penutupan/penggunaan lahan disajikan pada Lampiran 7.
3. Tahap Keluaran
Hasil matrik dideliniasi sehingga terbentuk peta penggunaan lahan dan
dibuat matrik luasan, kemudian dibuat tabel matrik luas berbagai
tipe
penutupan/penggunaan lahan.
3.3.2.3. Pengecekan Lapangan
Pengecekan lapang dilakukan untuk mencocokkan hasil klasifikasi dengan
keadaan sebenarnya di lapangan dengan bantuan GPS. Selain itu, juga dilakukan
untuk memastikan penggunaan lahan yang berada di bawah tutupan awan pada
citra.
14
3.3.3. Analisis Perubahan Penutupan/Penggunaan Lahan
Pada tahap ini peta penutupan/penggunaan lahan hasil pengolahan citra
Landsat tahun 1989 di overlay dengan peta penutupan/penggunaan lahan hasil
pengolahan
citra
Landsat
tahun
2007
untuk
mendapatkan
perubahan
penutupan/penggunaan lahan.
3.3.4. Pendugaan Karbon Tersimpan
Karbon tersimpan di daerah penelitian terbagi menjadi karbon tersimpan
di atas permukaan dan karbon tersimpan dalam tanah. Tahap ini dilakukan pada
beberapa lokasi, sebagaimana disajikan pada Lampiran 1.
3.3.4.1. Karbon Biomassa Tersimpan Di Atas Permukaan
Pengukuran karbon biomassa tersimpan bagian atas dilakukan dengan
menghitung nilai dari biomassa yang didapat dari persamaan alometrik dengan
menggunakan diameter pohon setinggi dada yang berukuran 1,3 m dengan tinggi
pohon di lapang. Persamaan allometrik yang digunakan adalah sebagai berikut:
Y = Epx{-2,4090+0,9522*[Ln(DBH2)*H*S]}
dimana :
Y
: Biomassa Pohon (Kg)
DBH : Diameter Setinggi Dada (cm)
H
: Tinggi (m)
S
: Berat Jenis Kayu = 0,61 g/cm3
Untuk menghitung jumlah karbon biomassa tersimpan digunakan
persamaan :
KTP = Y * 0,5
Keterangan
KTP
: Karbon Biomassa Tersimpan (Ton/Ha)
15
Gambar 2. Pengukuran Biomassa Pohon di Lapang
Pengukuran biomassa pohon dilakukan pada penggunaan lahan hutan dan
kebun campuran pada plot berukuran 30 m x 30 m. Jumlah plot contoh yang
diambil sebanyak tiga plot untuk masing-masing penutupan/penggunaan lahan
tersebut. Besaran yang diukur adalah tinggi percabangan dan diameter setinggi
dada disajikan pada Lampiran 5 dan 6.
3.3.5.2. Karbon Tersimpan Pada Tanah
Penentuan karbon tersimpan tanah diawali dengan pengambilan contoh
tanah secara komposit pada penggunaan lahan hutan, kebun campuran, kebun teh,
pemukiman, semak, sawah, tanah terbuka dan tegalan dengan 5 titik pengambilan
contoh. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada kedalaman 0-30 cm dan 30-60
cm. Data C-organik tahun 1989 diperoleh dari data arsip tanah, yaitu dari laporan
survei dan penelitian pada periode tahun 1978-1989 yang disajikan pada
Lampiran 2, sedangkan pada tahun 2007 disajikan pada Lampiran 3. Bobot isi
tanah di lokasi penelitian diperoleh dari laporan penelitian.
16
Gambar 3. Plot Pengambilan Contoh Tanah
Data C-organik yang sudah diplotkan menurut lokasinya di lapang,
kemudian dilakukan interpolasi titik menggunakan IDW (Invers Distance Weight)
untuk memperoleh data permukaan dari C-organik tanah pada kawasan penelitian
dengan resolusi 30 m x 30 m. Untuk mendapatkan data karbon organik tanah
tersimpan digunakan persamaan dibawah ini:
KOT = % C-organik x BI x D
Keterangan :
KOT
: Karbon Organik Tanah Tersimpan (ton/ha)
% C-organik : Kadar C-organik Tanah (%)
BI
: Bobot Isi Tanah (g/cm3)
D
: Kedalaman Tanah (m)
Data Bobot isi tanah diperoleh dari laporan hasil penelitian yang disajikan
pada Lampiran 4. Data spasial dari bobot isi dibuat berdasarkan jenis tanah di
daerah penelitian dengan resolusi 30 m x 30 m. Bobot isi tanah yang digunakan
adalah dari jenis-jenis tanah andisol dan non-andisol. Tanah andisol dengan
kedalaman 0-30 cm dan kedalaman 30-60 cm memiliki kisaran bobot isi tanah
masing-masing sebesar 0,80 g/cm3 dan 0,85 g/cm3, untuk tanah non-andisol
memiliki kisaran bobot isi masing-masing 1,00 g/cm3 dan 1,01 g/cm3 masingmasing pada kedalaman 0-30 cm dan 30-60 cm. Untuk menghitung karbon
organik tersimpan dalam kawasan dilakukan dengan persamaan :
17
KTK = KOT x A
Keterangan :
KTK = Karbon tersimpan kawasan (Mt)
KOT = Karbon Organik Tersimpan (ton/ha)
A
= Luas Penutupan/penggunaan Lahan (ha)
Pendugaan karbon tersimpan kawasan didalam tanah diperoleh dari hasil
perkalian
data
karbon
organik
tanah
tersimpan
dengan
luas
penutupan/penggunaan lahan.. Proses ini dilakukan dengan pembuatan model
spasial pada ERDAS IMAGINE 8.6 yang terdapat dalam feature model maker,
sehingga diperoleh data karbon tersimpan untuk seluruh daerah penelitian. Data
tersebut digunakan untuk mengetahui berapa banyak karbon tersimpan pada
masing-masing penggunaan lahan, dengan cara recoding setiap penggunaan lahan,
kemudian dihitung jumlah piksel masing-masing penutupan/penggunaan lahan
yang meliputi hutan, kebun campuran, kebun teh, pemukiman, sawah, semak,
tanah terbuka dan tegalan. Jumlah karbon tersimpan setiap penggunaan lahan
merupakan jumlah pixel dari kelas penggunaan lahan tersebut.
Analisis
perubahan
karbon
organik
tersimpan
dilakukan
dengan
membandingkan karbon organik tersimpan pada tahun 1989 terhadap karbon
organik tersimpan pada tahun 2007. Analisis dilakukan pula dengan
membandingkan perubahan penutupan/penggunaan lahan dari tahun 1989 sampai
2007.
18
Citra Landsat 1989
Terkoreksi
Citra Landsat 2007
Terkoreksi
Kombinasi Band
Klasifikasi Terbimbing
Cek Lapang
Nilai Akurasi Total dan
Nilai Kappa > 85%
Tidak
Ya
Raster Penutupan/
Penggunaan Lahan
1989
Raster Penutupan/
Penggunaan Lahan
1989
Konversi Raster-Vektor
Vektor Penutupan/
Penggunaan Lahan
1989
Vektor Penutupan/
Penggunaan Lahan
2007
Tumpang Tindih
Perubahan
Penutupan/Penggunaan
Lahan 1989-2007
Gambar 4. Tahap Analisis Citra Digital
19
Data Biometri
(DBH, Tinggi)
Persamaan Alometrik
(Winrock,1997)
Biomassa (t/ha)
Biomassa*0,5
Karbon Biomassa
Tersimpan (Ton/ha)
Citra Landsat Tahun
1989 dan 2007
Ekstraksi
Luas Penutupan/
penggunaan
lahan (ha)
Karbon Tersimpan
Kawasan Pada
Pohon (Mt)
Gambar 5. Tahap Pendugaan Karbon Biomassa Tersimpan Di Atas Permukaan
20
Data C-Organik
Tahun 1989
Data C-Organik
Tahun 2007
Pengambilan
Contoh Tanah
Laporan Survei dan
Penelitian Tahun
1978-1991
Peta Titik
%C-Organik Tanah
Interpolasi Titik
Data Permukaan
Karbon Organik
Tanah
BI (g/cm3)
Masing-masing
Jenis tanah
Karbon Organik
Tersimpan (t/ha)
Citra Landsat
Tahun 1989
dan 2007
Luas Penutupan/
penggunaan
lahan (ha)
Karbon Organik
Tersimpan
Kawasan (Mt)
Gambar 6. Tahap Pendugaan Karbon Tersimpan Dalam Tanah