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 Seri Landsat
Tanggal perekaman citra satelit
Sumber
124/64
TM / Landsat 5
16 Mei 2006 U.S. Geological Survey*
ETM+ / Landsat-7
4 Mei 2000 Global Land Cover Facility**
2 Maret 2005 29 September 2006
Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB
U.S. Geological Survey*
27 April 2008 17 Juni 2009
*http://glovis.usgs.gov
**http://glcf.umiacs.umd.edu
Tabel 5 Daftar peta pendukung
No Judul Sumber
1. Peta rupa bumi PPLH IPB dan Badan Planologi 2. Peta tata batas kawasan 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.
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).
Peta rupa bumi Digitasi
Koreksi kesalahan
Pemberian label
Transformasi koordinat
Peta rupa bumi digital
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.
Gambar 4 Tahap pendugaan cadangan karbon yang tersimpan di TWNC TNBBS Data perubahan cadangan
karbon Survey lapang
Pengukuran karbon tersimpan
Citra satelit multitemporal Peta pendukung : RBI
dan tata batas kawasan
Koreksi geometrik
Pemotongan citra
Klasifikasi terbimbing
Peta penutupan lahan multitemporal
1. Analis perubahan tutupan lahan 2. Analisis perubahan cadangan
karbon Titik kontrol lapang
Areal contoh Klasifikasi tak terbimbing
Akurasi Citra multitemporal
terklasifikasi
terima tidak
ya
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 Kelas penutupan lahan yang digunakan untuk klasifikasi ulang tipe penutupan lahan di TWNC TNBBS
No Tipe penutupan lahan 1. Hutan primer
2. Hutan sekunder 3. Hutan mangrove 4. Agroforestri 5. Semak belukar 6. Lahan pertanian 7. Padang ilalang 8. Padang rumput 9. Lahan terbangun 10. Lahan terbuka 11. Awan
12. Bayangan awan 13. 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
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.
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 m x 100 m 5 m x 40 m
a b
c
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) Jumlah plot
Hutan primer 2.000 19
Hutan sekunder 2.000 13
Semak belukar 0.25 2
Agroforestri kopi tua 200 1
Agroforestri cokelat muda 200 4
Agroforestri kopi muda 200 1
Padang ilalang 0.25 7
Padang rumput 0.25 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 Persamaan allometrik Sumber
Pohon berbatang B = 0,11ρ(D2,62) Katterings (2001) Nekromasa (pohon
mati)
B = (π/4) ρ H(D2) Hairiah (2002)
Palmae B = BA.H. ρ Hairiah (2000) diacu dalam Hairiah )&
Rahayu 2007)
Bambu B = 0,131(D2,28) Priyadarsini (2000) diacu dalam Hairiah
& Rahayu (2007) Coffea sp. B = 0,281(D2,06) van Noordwijk (2002)
Theobroma sp. B =-3,9 + 0,23BA+ 0,0015(BA2) Schroth et al (2002) diacu dalam Hairiah & Rahayu (2007)
Musa sp. B = 0,03(D2,13) Arifin (2001); van Noordwijk (2002) 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)
Tabel 9 Kerapatan jenis kayu pada berbagai sistem penggunaam lahan
Sistem penggunaan lahan Nilai tengah* kerapatan jenis kayu (Mg.m-3)
Hutan primer* 0,68
Hutan sekunder* 0,61
Agroforestri 0,63
* Sumber : Lusiana et al. (2005)
Persamaan lain yang akan digunakan untuk menduga nilai biomassa tumbuhan bawah ialah sebagai berikut ;
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
100 1 %KA BKT BB
x100%
BB BKc
%KA BBc Keterangan :
% KA = Persentase Kadar Air BKc = Berat Kering Contoh BBc = Berat Basah Contoh
BKT = Berat Kering Tanur (Biomassa)
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.
