Model Penduga Biomassa Dan Karbon Pada

METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Penelitian lapangan dilaksanakan di lahan milik pada dua lokasi di desa
Masarang Tondano yang mewakili pola tegakan murni, dan di Tareran yang
mewakili pola tegakan kebun campuran. Kedua lokasi berada di Kabupaten
Minahasa Sulawesi Utara. Jenis pohon yang dijadikan bahan penelitian adalah jenis
pohon dominan yang di tanam oleh petani. Selanjutnya analisis biomassa dan kadar
karbon dilakukan di Laboratorium Dasar Universitas Sam Ratulangi Manado.
Sedangkan analisis tekstur tanah dan kandungan karbon tanah dilaksanakan di
Laboratorium Kimia Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Sam Ratulangi
Manado. Penelitian berlangsung dari bula n Mei 2005 – Agustus 2006.
Peubah yang Diamati
Peubah yang diamati dalam penelitian ini terdiri dari kelompok peubah
vegetasi, serasah, dan peubah lingkungan.
Kelompok Peubah Vegetasi
Kelompok vegetasi yang diambil sebagai sampel adalah jenis pohon yang
dominan di tanam di areal hutan rakyat seperti jenis pohon cempaka dan wasian
(Elmerrillia ovalis dan Elmerrillia celebica), kemudian diukur dan diamati dengan
kriteria sebagai berikut :
a. Pohon, yakni semua tumbuhan berkayu yang memiliki diameter setinggi dada
>2 cm. Peubah vegetasi berupa pohon yang diamati terdiri dari :
(1) Nama jenis, jumlah individu, diameter, tinggi, basal dan luas tajuk
(2) Untuk pohon yang terpilih sebagai contoh uji untuk penduga biomassa dan
kandungan karbon pohon, peubah yang diukur di lapangan adalah nama
jenis, diameter, tinggi pohon, luas tajuk, dan berat basah berdasarkan
bagian-bagian pohon (akar, batang, cabang, ranting, daun, buah dan kulit).
Sedangkan di laboratorium peubah yang diukur adalah berat kering oven,
berat jenis, kadar air dan kadar karbon berdasarkan bagian-bagiannya.
b. Tumbuhan bawah,
terdiri atas tumbuhan berkayu (diameter <2 cm) dan
tumbuhan tidak berkayu. Peubah yang diukur dilapangan adalah berat basah.
21
Sedangkan di laboratorium yang diukur adalah berat kering oven dan kadar
karbon. Pengukuran semua peubah tersebut diklasifikasikan berdasarkan
bagian-bagiannya.
Kelompok Peubah Serasah dan Nekromassa
Peubah serasah diklasifikasikan menjadi serasah batang, cabang, ranting, dan
jatuhan daun, dan kayu mati. Peubah serasah yang diukur di lapangan adalah berat
basah dan yang diukur di laboratorium adalah berat kering oven.
Kelompok Peubah Akar
Peubah akar yang diukur adalah bagian akar pohon. Peubah akar pohon yang
diukur di lapangan adalah berat basah, diameter, panjang, dan basal. Sedangkan
yang diukur di laboratorium adalah berat kering oven, berat jenis, kadar air dan
kadar karbon.
Kelompok Peubah Lingkungan (tanah)
Peubah lingkungan yang diamati adalah tekstur tanah, karbon tanah, pH
tanah, kedalaman solum. Sedangkan curah hujan, jenis tanah, iklim, kelerengan,
dan elevasi merupakan data sekunder dari stasiun klimatologi setempat.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam pendugaan biomassa pohon adalah:
haga hypsometer, pita ukur, meteran, timbangan kasar, chainsaw, plastik ukuran:
0,25 kg, 0,5 kg, 1 kg dan 2 kg, parang, kompas, GPS, alat untuk memangkas daun
(pruning saw), oven, dan kalkulator.
Alat dan bahan yang digunakan dalam pendugaan tekstur dan karbon tanah
adalah: gelas piala 800 ml, penyaring berkefeld, ayakan 50 mikron, silinder 50 ml,
pipet 20 ml, pinggan aluminium, dispenser 50 ml, gelas ukur 200 ml, stop watch,
oven berkipas, pemanas listrik, H2 O2 30% dan 10%, HCl 2 N, larutan Na4 P2 O7 4%,
botol kocok 100ml, asam sulfat pekat, kalium dikromat 1 N, dan larutan standar
5000 ppm C.
22
Alat dan bahan yang digunakan untuk menentukan faktor lingkungan yang
mempengaruhi potensi karbon pada tegakan adalah hand refractometer, bor tanah,
ring tanah, analisa karbon tanah, pipet dan hidrometer.
Alat dan bahan yang digunakan untuk analisis karbon adalah: cawan
porselen, tanur, eksikator dan alat timbangan.
Prosedur Penelitian di Lapangan
Analisis Vegetasi
Untuk mendapatkan gambaran lengkap pola karakteristik tegakan hutan
rakyat, dibuat petak ukur berbentuk jalur dengan lebar 10 m dan panjang untuk
setiap kelipatan jarak 10 m disetiap pemilikanlahan yang dipilih dilakukan secara
sensus terhadap seluruh vegetasi yang ada atau sesuai kondisi lahan yang diambil
secara purposive sampling. Sebanyak 30 petak ukur yang dibuat pada lahan yang
dianggap mewakili sebaran diameter dan umur tegakan dominan pada hutan rakyat.
Petak ukur dibuat tegak lurus dengan garis kountur dengan menggunakan kompas.
Pengumpulan data dilakukan secara sensus data tegakan, nekromassa, tumbuhan
bawah dan serasah. Untuk tanaman kayu-kayuan, tanaman buah-buahan dan
tanaman perkebunan dicatat nama jenis nya.
Pengambilan Contoh Vegetasi
Pengambilan contoh vegetasi dilakukan dengan metode acak purposif
(sampling purposif) dengan menggunakan petak contoh berupa bujur sangkar
dengan dua ukuran. Bagian petak contoh yang besar berukuran 10 m x 10 m untuk
vegetasi yang berupa pohon, dan bagian petak contoh yang kecil berukuran 2 m x 2
m untuk tumbuhan bawah yang diletakan secara nested sampling, yakni
ditempatkan di dalam petak contoh untuk pohon, sesuai dengan prosedur JICA
(Heryanto et al. 2002). Penempatan petak contoh di lapangan dilakukan secara
systematic sampling with random start dengan jarak antara petak contoh pohon
yang satu dengan yang berikutnya relatif sama. Petak contoh yang berukuran 2 m
x 2 m untuk tumbuhan bawah juga akan digunakan sebagai petak contoh untuk
serasah dan tanah. Sebanyak 30 pohon contoh di pilih kemudian di tebang. Desain
plot penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.
23
10 m
a
a
P1
a
P2
b
b
a
P3
a
P4
b
P5
b
b
10 m
a
a
P6
b
Gambar 3
a
P7
b
a
P8
b
a
P9
b
P 10
b
Disain plot penelitian untuk analisis vegetasi berupa pohon (P1–P10;
10 m x 10 m) dan tumbuhan bawah (a dan b; 2 m x 2 m)
Teknik Penarikan Contoh Vegetasi (Destruktif)
Penentuan jumlah pohon contoh dari jenis dominan yang ditebang dilakukan
dengan metode acak berlapis berdasarkan kelas diameter pohon sebagai lapisan
(stratum) sesuai dengan analisis vegetasi. Untuk menentukan jumlah pohon yang
ditebang dalam setiap lapisan (kelas diameter) digunakan rumus :
Nh
nh =
dimana :
xn
N
- nh
- Nh
- n
- N
=
=
=
=
pohon contoh terpilih dalam lapisan ke-h
jumlah pohon dalam lapisan ke-h
jumlah pohon contoh
jumlah pohon dalam populasi
Pohon contoh yang terpilih kemudian ditebang, selanjutnya dipisahkan
berdasarkan bagian-bagian pohon akar, batang, cabang, ranting, daun, bunga dan
buah. Batang pohon dan cabang yang panjang akan dibuat beberapa sortimen
dengan ukuran 100 – 200 cm. Setelah menjadi sortimen dilakukan pengukuran
diameter pangkal, diameter ujung dan panjang segmen. Setelah itu dibersihkan dan
ditimbang. Berat batang, cabang, dan ranting pada setiap sortimen dinyatakan
sebagai berat biomassa batang, cabang, dan ranting. Demikian juga halnya dengan
sampel daun setelah dipisahkan dari cabang dan ranting, kemudian dibersihkan,
lalu ditimbang beratnya dan dinyatakan sebagai biomassa daun. Pengambilan
sampel untuk cabang, ranting, daun, bunga dan buah secara komposit. Biomassa
total setiap pohon adalah total biomassa setiap sortimen dari pohon tersebut.
Setelah penimbangan, setiap bagian pohon diambil contohnya sebanyak 250 gram
dan dimasukkan ke dalam paper bag dan diberi kode, untuk dianalisa di
laboratorium.
24
Penentuan Tinggi dan Dbh pohon, Diameter dan Tinggi Tajuk, dan Basal
Tinggi
pohon
ditentukan
dengan
menggunakan
haga
hypsometer,
berdasarkan jarak terpendek antara suatu titik dengan titik proyeksinya pada bidang
datar atau bidang horizontalnya. Tinggi yang diukur adalah tinggi total dan tinggi
bebas cabang.
Diameter pohon merupakan panjang garis lurus yang menghubungkan dua
titik pada garis lingkaran luar pohon dan melalui titik pusat penampang melintang
suatu pohon. Diameter yang diukur adalah diameter setinggi dada yaitu diameter
pada ketinggian sekitar 1,3 m. Selang kelas diameter yang digunakan adalah 5 cm.
Diameter tajuk diukur dengan memproyeksikan tajuk pada permukaan tanah
lalu diukur sisi panjang dan pendekmya melalui titik tengah batang pohon. Tinggi
tajuk diukur dari permukaan tajuk sampai puncak tajuk dengan menggunakan alat
spiegel.
Luas bidang dasar diukur dari penampang lintang batang pada dbh 1,3 m.
Pengambilan contoh tumbuhan bawah dan serasah
Semua tumbuhan bawah dan serasah di atas permukaan tanah yang terletak
di dalam petak contoh ukuran 2 m x 2 m (Gambar 4.) akan diambil dan ditimbang
berdasarkan bagian-bagiannya untuk mengetahui berat basahnya. Selanjutnya
diambil contoh uji sebanyak 250 gram berdasarkan bagian masing- masing dari
tumbuhan bawah dan serasah dan dimasukkan kedalam plastik dan diberi kode
untuk dianalisa di laboratorium.
Pengambilan Contoh Akar
Pengambilan contoh akar dilakukan dengan menggali tanah pada pohon
contoh terpilih dengan kedalaman (isi) untuk panjang, lebar dan tinggi (plt) adalah
1m3 untuk ukuran pohon kecil hingga 3m3 untuk pohon ukuran besar. Penentuan
jarak 1 – 3 m untuk penggalian dilakukan dengan terlebih dahulu membuat kotak
bujur sangkar dengan panjang sisinya sama dengan diameter pada bagian pangkal
batas pohon untuk ditebang umumnya 30 cm diatas permukaan tanah. Akar yang
diambil untuk di potong meliputi bagian akar tunjang sampai bagian ujung akar
pada diameter = 2 cm. Pengukuran dilapangan meliputi berat basah dan basal.
25
Pengambilan Contoh Tanah
Pengambilan contoh tanah dilakukan dengan mengacu pada prosedur JICA
tentang pengukuran karbon tanah (Siregar et al. 2002). Contoh tanah diambil pada
masing- masing petak contoh 2 m x 2 m setelah tumbuhan bawah dan serasah
diambil, dengan menggunakan ring tanah yang berukuran tinggi 5 cm dan volume
100 ml. Pengambilan contoh tanah diambil sebanyak 4 lubang pada setiap lapisan
tanah dengan ketebalan 5 cm sampai kedalaman yang memungkinkan. Cara
pengambilan tanah adalah sebagai berikut :
Kedalaman tanah (cm) 0
5
10
20
30
Gambar 4. Pengambilan contoh tanah pada beberapa lapisan kedalaman tanah
Prosedur Penelitian di Laboratorium
Penentuan karakteristik sifat dasar bagian pohon, tumbuhan bawah, serasah,
dan akar.
Persiapan Contoh Uji. Contoh uji dari (a) pohon yang dikelo mpokkan
berdasarkan bagian akar, batang, cabang, ranting, daun, buah dan kulit, (b)
tumbuhan bawah (batang berkayu dan daun), (c) serasah (daun, kayu busuk),
sebagaimana yang sudah diambil dilapangan. Selanjutnya dari sampel 250 gram
dibuat contoh uji di laboratorium, menjadi potongan contoh uji dipotong menjadi
dua bagian atau lebih, sampai berbentuk serpihan dengan tebal 1 mm. Setelah itu
dimasukkan ke dalam amplop, dengan terlebih dahulu menimbang berat amplop.
26
Penentuan Biomassa pohon dan Tumbuhan Bawah
Setiap sampel bagian tanaman yang sudah ditimbang dikeringkan dalam
oven dengan suhu 850 C selama 48 jam dan kemudian ditimbang untuk mengetahui
berat keringnya. Setelah diketahui berat kering sampel, maka dapat dihitung nilai
total berat kering sampel, atau biomassa dari masing- masing bagian pohon yang
diukur dengan persamaan :
TDW =
SDW
xTFW (JICA, 2002) dimana :
SFW
TDW = Berat kering total (Kg)
SDW = Berat kering contoh, (gram)
SFW = Berat basah contoh, (gram)
TFW = Berat basah total, (Kg)
Setelah diketahui nilai total berat kering atau biomassa bagian tanaman maka
dapat diketahui nilai biomassa masing- masing pohon untuk biomassa tumbuhan
bawah dilakukan perhitunga n dengan menjumlahkan nilai seluruh biomassa bagian
pohon tersebut (SUMTDW), untuk mendapatkan total biomassa tumbuhan bawah.
Pengujian kerapatan kayu
Pengujian kerapatan kayu pohon terpilih, dilakukan dengan mengambil
bagian sampel pada setiap bagian pohon (akar, batang dan cabang). Dari
pengukuran dilapangan, timbang berat basah ambil sampel sebanyak 250 gram buat
sebanyak 5 ulangan. Sampel dikeringkan dalam kondisi kering tanur (± 1030 C).
Perhitungan kerapatan kayu diperoleh dari :
Kerapatan kayu =
masa kering tanur
Volume
(Haygreen dan Bowyer 1989).
Nilai kerapatan kayu ini dibandingkan dengan kerapatan air (aquades) standar
suhu 4 0 C dan tekanan 1 gr/cm3 .
Berat jenis kayu =
kerapatan kayu
(Haygreen dan Bowyer 1989).
kerapatan aquades
27
Pengukuran Kadar Karbon
Penentuan zat terbang. Cawan porselen diisi contoh uji berupa serbuk,
kemudian cawan ditutup rapat-rapat dengan penutupnya, lalu dimasukkan ke dalam
tanur pada suhu 9500 C dengan cara sebagai berikut: mula- mula cawan dimasukkan
ke bagian depan pintu tanur dengan suhu 3000 C selama 2 menit, kemudian
dipindahkan pada sisi tanur dengan suhu 5000 C selama 3 menit, dan terakhir cawan
dipindahkan pada bagian dalam tanur dengan suhu 9500 C selama 6 menit.
Kemudian cawan berisi serbuk yang sudah dipanaskan dala m tanur tersebut
kemudian di dinginkan dalam eksikator selama 1 jam dan di timbang. Kadar zat
yang mudah menguap dinyatakan dalam persen berat dengan rumus :
Kadar zat terbang =
A- B
* 100%
A
dimana A adalah berat kering tanur pada suhu 1050 C, B adalah berat contoh uji
dikurangi berat cawan dan sisa contoh uji pada suhu 9500 C.
Penentuan kandungan abu. Serbuk contoh uji sebanyak 2 gram
dimasukkan kedalam cawan porselen yang telah ditetapkan baretnya, kemudian
dimasukkan kedalam tanur pada suhu mulai 00 C sampai 6000 C selama 6 jam.
Kemudian cawan dikeluarkan dari tanur selanjutnya didinginkan dalam eksikator
dan ditimbang sampai beratnya tetap. Besarnya kadar abu dihitung dengan rumus:
Kadar abu =
Berat abu
*100%
Berat contoh uji kering oven
Penentuan kadar karbon. Penentuan kadar karbon terikat (fixed carbon)
ditentukan berdasarkan rumus:
Kadar karbon terikat arang = 100% - kadar zat terbang – kadar abu.
Pengukuran kadar air
Pengukuran kadar air contoh uji dari beberapa bagian pohon dilakukan
berdasarkan standar TAPPI T 268 OM 88 dengan tahapan sebagai berikut :
a. Sebelum pengujian dimulai, cawan aluminium yang akan digunakan
dipanaskan terlebih dahulu di dala oven pada suhu 105 ± 3o C selama 1 jam.
Setelah 1 jam, cawan aluminium didinginkan ke dalam eksikator, kemudian
ditimbang untuk mengetahui berat cawan.
28
b. Selanjutnya contoh uji sebanyak 1 – 2 gram ditimbang (Bo), kemudian
dimasukan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Cawan aluminium
yang berisi contoh uji tersebut kemudian dimasukan ke dalam oven selama 3
jam pada suhu 105 ± 3o C.
c. Setelah 3 jam, cawan aluminium yang yang berisi contoh uji tersebut
dikeluarkan dari oven, kemudian dimasukan ke dalam eksikator, selanjutnya
ditimbang sebagai berat contoh uji dalam cawan aluminium. Contoh uji dalam
cawan aluminium dikurangi berat cawan aluminium dan dinyatakan sebagai
berat kering oven dari contoh uji (BKT).
Nilai kadar air dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Bo - BKT
KA =
x 100%
BKT
Penentuan Tekstur Tanah
Bahan tana h dengan ukuran < 2 mm ditimbang sebanyak 10 gr, kemudian
dimasukan ke dalam gelas piala 800 ml. Setelah itu 50 ml H2 O2 10% diberikan ke
sampel tanah tersebut dan dibiarkan selama semalam. Keesokan harinya
ditambahkan 25 ml H2 O2 30% ke dalam sampel tanah, kemudian dipanaskan
sampai tidak berbusa. Selanjutnya sampel tersebut ditambahkan 180 ml air bebas
ion dan 20 ml HCl 2 N. Setelah itu sampel dididihkan di atas pemanas listrik
selama 10 menit. Setelah 10 menit sampel diangkat dan didinginkan, dan setelah
agak dingin sampel diencerkan dengan air bebas ion sampai volumenya menjadi
700 ml. Setelah sampel dicuci dengan air bebas ion dengan menggunakan
penyaring berkelfeld atau dienaptuangkan sampai bebas asam. Kemudian
tambahkan 100 ml larutan peptisator Na4 P2 O7 4% ke dalam sampel tanah tersebut.
Pemisahan pasir dengan cara : suspensi tanah yang telah diberi peptisator
diayak dengan ayakan 50 mikro. Dalam pengayakan tersebut, contoh uji dicuci
dengan air bebas ion. Selanjutnya filtrat tersebut ditampung dengan menggunakan
alat silinder 500 ml yang digunakan untuk memisahkan debu dan liat. Butiran
yang tertahan ayakan di pindahkan ke dalam pinggan aluminium yang telah
diketahui bobotnya dengan menggunakan air bebas ion yang telah dimasukan ke
dalam botol semprot. Kemudian filtrat dikeringkan (hingga bebas air) dalam oven
29
pada suhu 105o C, dan didinginkan dalam eksikator,
setelah itu sampel pasir
tersebut ditimbang dan dinyatakan sebagai bobot pasir = a gram.
Pemisahan debu dan liat dilakukan dengan cara : setelah filtrat dalam silinder
menjadi 500 ml, filtrat tersebut diaduk selama 1 menit, kemudian filtrat dipipet
sebanyak 20 ml dan dimasukan ke dalam pinggan aluminium. Selanjutnya filtrat
dikeringkan pada suhu 105o C selama 1 malam. Setelah 1 malam, filtrat didinginkan
dalam eksikator dan ditimbang yang dinyatakan sebagai berat debu + liat +
peptisator = b gram. Untuk melakukan pemisahan liat, filtrat diaduk lagi selama 1
menit lalu dibiarkan pada suhu kamar selama 3 jam 30 menit. Selanjutnya pada
kedalaman 5,2 cm dari permukaan cairan, suspensi liat dipipet sebanyak 20 ml dan
dimasukan ke dalam pinggan aluminium. Suspensi liat dikeringkan dalam oven
pada suhu 105o C, dan didinginkan dalam eksikator, selanjutnya ditimbang sebagai
berat liat + peptisator = c gram.
Persen pasir, debu, dan liat dari sampel tanah tersebut dapat dihitung dengan
menggunakan rumus :
Fraksi pasir
= a gram
Fraksi debu
= 25 (b – c) gram
Fraksi liat
= 25 (c – 0,0048)
Jumlah fraksi
= a + 25 (b – 0,0048)
% Pasir
=
a
x 100%
a + 25 (b – 0,0048)
25 (b – c)
% Debu
=
x 100%
a + 25 (b – 0,0048)
25 (c – 0,0048)
% Liat
=
x 100%
a + 25 (b – 0,0048)
Penentuan karbon organik tanah
Contoh tanah ukuran < 0,5 ml ditimbang sebanyak 0,5 gram, kemudian
dimasukan ke labu ukur 100 ml. Setelah itu ditambahkan 5 ml K2 Cr2 O7 1 N,
kemudian dikocok. Selanj utnya ditambahkan 7,5 ml H2 SO4 pekat, kemudian
dikocok dan selanjutnya didiamkan selama 30 menit. Setelah didiamkan contoh
30
tanah tersebut diencerkan dengan air bebas ion dan dibiarkan dingin, selanj utnya
contoh sampel diimpitkan. Setelah 1 hari, sampel diukur tingkat absorbansi larutan
jernih dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 561 nm. Untuk
pembanding pengukuran, maka dibuat standar 0 dan 250 ppm, dengan memipet 0
dan 5 ml larutan standar 500 ppm ke dalam labu ukur 100 ml dengan perlakuan
yang sama dengan pengerjaan contoh. Untuk menghitung persen karbon organik
dilakukan dengan menggunakan rumus :
Absorbansi contoh – Absorbansi blangko
Kadar C Organik (%) =
x 250 ppm standar x 0,02 x FK
Absorbansi standar
Pengolahan dan Analisis Data
Komposisi jenis
Vegetasi yang berupa pohon (diameter > 2 cm) diklasifikasikan berdasarkan
tingkat pertumbuhannya, yaitu (a) pancang yaitu permudaan yang memiliki
diameter mulai dari 2 cm sampai kurang dari 10 cm, (b) tiang yaitu permudaan
yang memiliki diameter mulai dari 10 cm sampai kurang dari 20 cm, dan (c) pohon
yaitu pohon yang telah memiliki diameter 20 cm atau lebih.
Untuk mempelajari komposisi jenis dan struktur vegetasi dilakukan dengan
analisis vegetasi. Penentuan komposisi jenis pohon dominan menggunakan metode
indeks nilai penting (INP) dengan melihat nilai frekuansi relatif dan kerapatan
relatif yang dihitung dengan menggunakan rumus :
Σ sub-petak ditemukan suatu species
•
Frekuensi suatu species (F)
•
Frekuensi relatif suatu species (FR) =
=
Σ seluruh sub-petak contoh
Frekuensi suatu species
x 100%
Frekuensi seluruh species
•
Jumlah individu suatu species
Kerapatan suatu species (K)
=
Luas petak contoh
•
Kerapatan suatu species
Kerapa tan relatif suatu species (KR) =
x 100%
Kerapatan seluruh species
31
Model Penduga Biomassa Pohon
Pendekatan model penduga biomassa pohon terpilih di hutan rakyat
dilakukan dengan beberapa pendekatan: (1) pendekatan persamaan alometrik,
seperti pada Gambar 5. Model hubungan ini dibangun antara biomassa pohon (Y)
dengan dimensi pohon X1 = diameter dan X2 = tinggi pohon, dengan
menggambarkan biomassa sebagai fungsi dari diameter dan tinggi pohon. Dimana
dimensi pohon (dbh dan tinggi) mampu menjelaskan keragaman biomassa.
Diagram alir ini juga digunakan untuk membangun model penduga kandungan
karbon pohon.
Mulai
Berat batang, cabang, ranting,
daun, buah, akar dan kulit
1. Biomassa berdasarkan bagian pohon
2. Biomasa berdasarkan tingkat pertumbuhan
Pemodelan Biomassa
Biomassa = f (dimensi pohon)
Biomassa = f (diameter dan tinggi)
tidak
Pilih persamaan terbaik
dengan R2 , Ra2 , dan S2
ya
Model biomassa terpilih
Selesai
Gambar 5. Diagram alir pembuatan model biomassa dan karbon pohon
32
Model Hubungan Kandungan Karbon Pohon dengan Biomassa Pohon
Model hubunga n antara kandungan karbon dengan biomassa dibuat hanya
untuk pohon. Model hubungan antara karbon dengan biomassa didasarkan pada
adanya hubungan fungsional, dimana karbon merupakan fungsi dari biomassa,
ditulis sebagai: karbon = f (biomassa). Fungsi hubungan ini dibangun melalui
persamaan regresi sederhana. Dari model hubungan yang dibangun akan diketahui
tingkat keeratan antara kandungan karbon dengan biomassa. Pembuatan model
dilakukan seperti dalam diagram alir pada Gambar 6.
Mulai
Berat batang, cabang, ranting,
daun, buah, akar dan kulit
Proses penentuan kadar karbon
melalui analisis karbon
1. Karbon berdasarkan bagian pohon
2. Karbon berdasarkan tingkat pertumbuhan
Pemodelan Biomassa
Biomassa = f (dimensi pohon)
Karbon = f (diameter dan tinggi)
tidak
Pilih persamaan terbaik
dengan R2 , Ra2 , dan S2
ya
Model karbon terpilih
Selesai
Gambar 6. Diagram alir pembuatan model karbon pohon
33
Model Hubungan antara Kandungan Karbon Pohon dengan Peubah Dimensi
Pohon dan Lingkungan pada Tegakan Hutan Rakyat
Pendekatan model ini dikembangkan dari model regresi berganda :
^
y = β 0 + β 1 X 1 + ... + β p X p
^
dimana: y = Dugaan serapan karbon tegakan (tonC/ha); X1 = Umur rata-rata
tegakan (tahun); X2 = Diameter rata-rata (cm); X3 = Kerapatan tegakan diameter
tertentu (pohon/ha); X4 = Luas bidang dasar tegakan (m2 /ha); X5 = Tinggi rata-rata
tegakan (m); X6 ... Xp = Peubah lingkungan; β 1 ... β p = Parameter regresi.
Untuk membangun model hubungan antara karbon pohon dan kandungan
karbon tanah, terlebih dahulu dihitung nilai koefisien korelasinya (r) yang
menunjukan tingkat keeratan hubunga n antara kedua peubah tersebut. Koefisien
korelasi antara dua peubah dihitung dengan rumus :
Sxy
r =
√ S2x S2y
n
Σ (Xi – X) (yi – y )
Sxy = i-1
= kovarian antara X dan Y
n- 1
n
Σ (Xi – X)
n
2
S2 x = i-1
= ragam X ; S2 y =
n– 1
Σ (yi – y )2
= ragam Y
i-1
n- 1
Nilai r berkisar antara ( -1 < r < 1), dimana nilai r yang mendekati –1 dan 1
menunjukan semakin erat hubungan linear antara kedua peubah. Sedangkan nilai r
yang mendekati nol menggambarkan hubungan antara kedua peubah tersebut tidak
linear.
Pemilihan Model
Adapun model yang terpilih didasarkan pada beberapa kriteria, yaitu :
1. Kesesuaian terhadap fenomena
2. Sifat keterandalan model (data reability) yang didasarkan pada
a. Koefisien determinasi (R2 )
34
Koefisien determinasi adala h perbandingan antara jumlah kuadrat regresi
(JKR) dengan jumlah kuadrat total (JKT), dengan rumus :
R2 = (JKR / JKT) x 100%
Adapun kriteria keterandalan model berdasarkan nilai R2 adalah jika nilai
R2 mendekati 100%, maka model makin terandalkan, dan jika R2 mendekati
0%, maka model makin tidak terandalkan dalam menjelaskan hubungan
antara biomassa dan dimensi pohon.
b. Varian (S2 )
Varian diukur berdasarkan tingkat keragaman data dengan rumus
sebagai berikut :
Σ (Xi2– (Σxi)2
Sxy =
n– 1
Model yang terpilih adalah model yang memiliki nilai varian terkecil
dibandingkan model- model yang lainnya.
c. Koefisien determinasi terkoreksi (R2 a)
Koefisien determinasi yang terkoreksi adalah adalah koefisien determinasi
yang sudah dikoreksi oleh derajat bebas dari jumlah kuadrat sisa (JKS) dan
jumlah kuadrat total (JKT), dengan rumus sebagai berikut :
JKS/(n – p)
2
n- 1
2
R a = 1-
= 1 – (1 - R )
JKT/(n – 1)
n- p
Dimana p adalah banyaknya peubah dalam regresi (termasuk ßo) dan n adalah
banyaknya objek (kasus) yang dianalisis. Kriteria uji R2 a adalah sama dengan
kriteria uji untuk R2 .
Uji Keabsahan Model
Uji
keabsahan
model
(model
validation)
bertujuan
untuk
melihat
kemampuan model dalam menduga sekelompok data baru (yang tidak
diikutsertakan dalam pembentukan modelnya.
Prosedur yang dipakai dalam penelitian ini adalah prosedur keabsahan
prosedur Jacknife yang dikembangkan oleh Quenouille & Tukey pada tahun 1950.
(Efron, 1979), dalam Suhendang (1985) dengan langkah-langkah pengujian sebagai
berikut :
35
§
Hilangkan kasusu pertama dari data set untuk pendugaan model
§
Tentukan penduga model berdasarkan (n-1) data sisanya
§
Tentukan penduga dari peubah tak bebas kasus pertama berdasarkan
penduga model yang diperoleh dari langkah kedua
§
Ulangi langkah 1 sampai 3 untuk seluruh kasus yang ada, sampai kasus ken.
−
Apabila Y i adalah penduga bagi Yi, yaitu penduga tak bias dari kasus ke-i
yang diperoleh dengan memakai penduga model berdasarkan (n-1) kasus
tanpa kasus ke-i, maka dari n kasus yang ada akan diperoleh n buah
−
simpangan Y i terhadap Yi, yaitu :
−
ei = Yi - Y i , untuk i = 1, 2, 3, ..., n
Dari n buah ei ini dapat ditemukan :
mi = (ei / Yi )*100%, untuk i = 1, 2, 3, ..., n
Selanjutnya, apabila di = ( mi )2 , maka akan dihitung :
n
n
−
 n 2
Sd

2
2
d = ∑ d i / n ; S d =  ∑ d i − (( ∑ d i ) ) / n ) /( n − 1)  ; CVd = − * 100%
i =1

i =1
 i =1
d
−
Model akan semakin baik apabila memiliki d dan CVd yang semakin kecil.
Asumsi inilah yang selanjutnya dipakai sebagai kriteria dalam menentukan tingkat
keabsahan dari model- model yang dikembangkan. Uji ini merupakan tahapan akhir
dalam pemilihan model terbaik sebagai pendekatan terbaik dari sekian metode
dalam pemecahan masalah dalam pemilihan model penduga.
Pendugaan Parameter dan Persamaan Alometrik
Pendugaan Parameter. Model persamaan alometrik dibentuk dari model
hipotetik regresi, dimana biomassa dan karbon sebagai peubah tak bebas dan
diameter (Dbh) dan tinggi (h) sebagai peubah bebas. Pendugaan koefisien regresi
menggunakan metode kuadrat terkecil dengan meminimumkan jumlah kuadrat
simpangan Yi.
Misalkan model umum regresinya adalah Y = Xβ + ε i, maka penduga bagi β
diperoleh dari (Xl X)-l b = XlY sehingga b = (Xl X) XlY.
36
Penduga berdasarkan MKT bersifa t tidak bias dengan ragam minimum bila
asumsi yang berlaku pada regresi terpenuhi (Draper & Smith 1981). Asumsiasumsinya antara lain: (1) ε i merupakan peubah acak dengan µ = 0 dan σ2 = 1 tidak
diketahui. Jadi E(ε i) = 0, var(ε i) = σ2 ; (2) ε i dan (ε j) tidak berkorelasi, i ? j, sehingga
Cov(ε i , ε j) = 0. Jadi E(Yi) = β 0 + β 1 Xl , V(Yi) = σ2 , dimana Yi dan Yj , dimana i ? j
tidak berkorelasi.
Persamaan Alometrik. Untuk jenis pohon lain yang ditemukan di lokasi
penelitian, akan ditelusuri dengan menggunakan persamaan yang dikembangkan
oleh Ketterings et al (2001) (persamaan 5), sedangkan persamaan 3 dan 4 akan
digunakan sebagai pembanding dengan model alometrik dari studi ini secara visual.
Untuk jenis pohon nantu (Palaquium obtusifolium) dan cengkeh (Eugenia
aromaticum) menggunakan persamaan yang telah di modelkan (persamaan 1a dan
2a) untuk menduga biomassa total pohon. Tabel 3 menampilkan persamaan
alometrik untuk jenis pohon nantu dan cengkeh.
Tabel 3 Persamaan alometrik untuk pohon cengkeh dan nantu
Model
1a
1b
2a
2b
Persamaan
R2
s
PRESS
Cengkeh (Eugenia aromaticum)
Biotot = - 0.770 + 2.05 LogD
98.1
0.0333
0.0125
Biobtg = - 0.716 + 1.80 LogD
99.8
0.0099
0.0012
Nantu (Palaquium obtusifolium)
Biotot = - 1.31 + 2.68 LogD
99.9
0.0128
0.0009
Biobtg = - 1.69 + 2.82 LogD
99.9
0.0094
0.00005
F
Sumber
453.9
3975.2
Studi ini
Studi ini
2608.1
5404.9
Studi ini
Studi ini
Data primer berupa berat basah, berat kering dan pengukuran dimensi untuk pohon cengkeh dan nantu berasal dari Dinas
Kehutanan Minahasa, data tersedia hanya untuk nilai total pohon dan bagian batang pohon. Sebanyak 14 pohon contoh
diambil (10 pohon cengkeh dan 4 pohon nantu) secara destruktif. Sumber data Dinas Kehutanan Minahasa 2004.
3. Btot = 13,2579 – 4,8945(Dbh) + 0,6713(Dbh) 2 (R2 = 0,90) .................. (3)
4. Btot = 21,297022 – 6,952649(Dbh) + 0,7403(Dbh) 2 (R2 = 0. 92) ......... (4)
5. Btot = 0,11ρD2,63 (Persamaan Ketterings 2001) .................................... (5)