METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli-November 2012. Penelitian ini dilaksanakan di lahan sebaran agroforestri yaitu di Kecamatan Sei Bingai, Kecamatan Bahorok, dan Kecamatan Wampu yang dapat dilihat pada Gambar 1 dan analisis data dilaksanakan di Laboratorium Manajemen Hutan, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian terletak pada kecamatan Sei Bingai, kecamatan Bahorok dan kecamatan Wampu. Pada kecamatan Sei Bingai berada pada desa Telaga, pada kecamatan Bahorok berada pada desa Timbang Lawan dan desa Lau Damak, dan pada kecamatan Wampu berada di desa Gohor Lama dan Stabat Lama.
Secara geografis, desa Telaga terletak pada 3,3120167 LU dan 98,3965833 BT. Menurut data BPS Kabupaten Langkat 2012, luas kecamatan Sei Bingai sekitar 33,317 km2 dan desa Telaga memiliki luas 53,38 km2 atau sekitar 16,02 % dari total keseluruhan kecamatan Sei Bingai. Luas lahan pertanian pada desa ini sekitar 38 km2 untuk lahan sawah dan sekitar 2.583 km2 untuk lahan bukan sawah termasuk di dalamnya sekitar 230 km2 untuk tanaman keras perkebunan rakyat.
Desa Timbang Lawan terletak pada 3,5065833 LU dan 98,1662667 BT serta memiliki luas 100,85 km2 (9,15%). Desa Lau Damak terletak 3,4770167 LU dan 98,1804500 BT serta memiliki luas 110,19 km2 (10%). Luas tanam tanaman keras perkebunan rakyat di desa Lau Damak sekitar 90 km2 dan di desa Timbang Lawan sekitar 69 km2.
Desa Gohor Lama terletak pada 3,7698333 LU dan 98,3835667 BT dengan luas wilayahnya sekitar 6,37 km2. Desa Stabat Lama terletak pada 3,7719167 LU dan 98,4370333 BT dengan luas wilayahnya sekitar 33,10 km2. Sirait (2009) menyatakan bahwa luasan lahan agroforestri di desa Gohor Lama sekitar 810,762 ha dan di desa Stabat Lama sekitar 96,487 ha.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Global Position System (GPS), pita ukur, tali rafia, clinometer, kamera digital, alat tulis, software Arcview
3.3, dan ERDAS Image 8.5. Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu tegakan-tegakan yang ada pada lahan agroforestri yang tersebar di Kecamatan Sei Bingei, Kecamatan Bahorok, Kecamatan Wampu dan citra satelit Landsat.
Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode non-destructive dengan menggunakan metode allometrik dan metode lanskap (NDVI). Metode non-destructive adalah metode perhitungan biomassa tanpa melakukan perusakan pada tegakan-tegakan yang ada dengan menggunakan rumus-rumus allometrik yang ada pada Tabel 1. Jika di lapangan dijumpai tanaman yang tidak memiliki rumus allometrik maka diklasifikasikan ke dalam pohon yang bercabang seperti duku, durian, jengkol, mangga, limus, cempedak, petai, mindi, nangka, kemiri dan pohtidak bercabang seperti sungkai dengan mengetahui berat jenis pohon tersebut. Metode skala lanskap (NDVI) adalah metode yang memperhitungkan besaran nilai kehijauan vegetasi yang diperoleh dari pengolahan sinyal digital data nilai kecerahan (brightness) beberapa kanal data sensor satelit dari citra satelit. Metode NDVI didasarkan pada besarnya nilai digital number pada sebaran agroforestri yang disesuaikan dengan nilai biomassa hasil pengukuran di lapangan sehingga diperoleh peta sebaran cadangan karbon.
Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini meliputi kegiatan pengumpulan data dan analisis data.
1. Pengumpulan Data
Data yang dikumpulkan pada penelitian ini ada dua yaitu data primer dan data sekunder. Data primer merupakan data yang diperoleh dengan survey langsung ke lahan sebaran agroforestri di Kabupaten Langkat. Data ini diperoleh dengan mengambil koordinat titik di lapangan menggunakan GPS serta pengukuran tinggi dan diameter tegakan.
Data sekunder dikumpulkan dari data yang telah ada sebelumnya baik data yang dikeluarkan oleh instansi terkait maupun literatur pendukung lainnya. Data-data yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data primer dan sekunder yang digunakan
No Nama Data Jenis Data Sumber Tahun
1. Titik sampel (training area) Primer GPS 2012 2. Titik sampel uji lapangan Primer GPS 2012 3. Tinggi Tegakan Primer Clinometer 2012 4. Diameter tegakan Primer Pita ukur 2012 5. Citra Landsat 7 ETM+ Sekunder www.glovis.usgs 2011 6. Peta Administrasi Kabupaten
Langkat Sekunder
Dishut Sumatera
Utara 2011
7. Peta Kawasan Agroforestri
Kabupaten Sekunder
Dishut Sumatera
Utara 2011
2. Analisis Data
Analisis data dilakukan agar diperoleh hasil nilai cadangan karbon dan peta sebaran cadangan karbon pada tegakan agroforestri. Analisis data dilakukan dengan menghitung biomassa pohon dengan menggunakan rumus allometrik pada Tabel 1. Setelah diketahui biomassanya, maka akan dapat diketahui kandungan karbon dengan menggunakan rumus (5).
Pembuatan Plot pada Areal Sebaran
Pengambilan plot contoh dibuat agar dapat mewakili tipe penggunaaan lahan yang terdapat di lokasi penelitian. Plot pengukuran dibuat berdasarkan
pertimbangan keterwakilan penutupan lahan dan kualitas citra serta aksesibilitas di lapangan. Plot dibuat sebanyak 12 dengan 4 plot pada setiap kecamatan. Maretnowati (2004) dalam penelitiannya membuat plot sampel pada lahan agoforestri dengan ukuran 5 m× 40 m dengan metode systematic plot sampling with random start. Sedangkan Yudisthira (2006) menggunakan plot dengan ukuran 10 m × 10 m dengan luasan 0,01 ha sebagai unit contoh terkecil. Pengukuran pohon dilakukan dengan cara mengukur dimensi tegakan berupa diameter setinggi dada ≥ 5 cm.
Menurut Hairiah et al. (2011) pengukuran cadangan karbon menggunakan petak contoh (plot) dibuat dengan ukuran 100 m × 20 m jika dalam plot tersebut terdapat pohon dengan diameter ≥ 30 cm. Selain itu dibuat petak contoh (sub plot utama) dengan ukuran 40 m × 5 m untuk pengukuran pohon dengan diameter 5 cm hingga 30 cm. Metode ini merupakan RaCSA (Rapid Carbon Stock Appraisal) telah mencakup cara untuk mengekstrapolasi cadangan karbon dari tingkat lahan ke tingkat bentang alam. RaCSA telah diuji pada berbagai jenis penggunaan lahan di berbagai daerah dengan kondisi iklim yang berbeda melalui kegiatan TUL-SEA (Trees in multi-Use Landscapes in Southeast Asia) dan dan ALLREDDI (The Accountability and Local Level Initiative to Reduce Emission from Deforestation and Degradation in Indonesia) yang dikoordinir oleh World Agroforestry Centre (ICRAF Southeast Asia). Pemilihan plot contoh juga didasarkan pada keanekaragaman dan kerapatan tumbuhan yang ada. Adapun prosedur pembuatan plot di lapangan sebagai berikut:
a. Dibuat plot dengan ukuran 20 m × 100 m bila dalam lahan yang diamati terdapat pohon besar (diameter batang lebih dari 30 cm atau lingkar batang lebih dari 95 cm)
b. Dibuat sub plot utama dengan ukuran 40 m × 5 m untuk pengukuran cadangan karbon pada lahan agroforestri dengan tingkat kerapatan pohon tinggi. Pohon yang diukur adalah pohon dengan diameter 5 cm hingga 30 cm
40 m 60 m
Keterangan:
= Pohon besar DBH > 30 cm (keliling 95 cm) di dalam atau di luar sub-plot utama
= Pohon dengan DBH antara 5 - 30 cm di dalam atau di luar sub-plot utama Gambar 2. Pembuatan plot
d. Dicatat nama lokal dan/atau nama latin (jika dapat diketahui) dari tanaman yang akan diukur
e. Diukur tinggi tegakan-tegakan dan diameter yang ada di dalam plot dan sub plot utama Utara Timur 15 m 5 m
f. Dihitung biomassa pohon dengan rumus–rumus yang ada pada Tabel 1 sehingga diperoleh biomasa per pohon (kg/tanaman).
g. Dijumlahkan data biomassa semua pohon yang diperoleh pada satu lahan, baik yang ukuran besar maupun yang kecil, sehingga diperoleh total biomasa tanaman per lahan (kg/luasan lahan)
h. Biomassa per hektar dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
... (1) Keterangan :
W : Total biomassa (ton/ha) Wpi : Biomassa pohon (ton) A : Luas plot (m2) n : Jumlah pohon
Pendugaan C-Stock dalam Tingkat Landskap
Kandungan karbon dalam vegetasi dapat diduga dari biomassa dengan persamaan: Y = W × 0,5 ... ...(2)
Keterangan :
Y : Kandungan karbon diatas permukaan tanah (ton/ha) W : Total biomassa per hektar (ton/ha)
(Brown et al., 1996).
Hubungan antara NDVI dan data hasil pengukuran lapangan mampu memberikan informasi tentang biomassa vegetasi dan merupakan salah satu metode pendekatan untuk menduga kandungan karbon yaitu ekstraksi nilai NDVI pada tiap lokasi plot pengukuran cadangan karbon. Metode skala lanskap (NDVI) yaitu besaran nilai kehijauan vegetasi yang diperoleh dari pengolahan sinyal digital data nilai kecerahan (brightness) beberapa kanal data sensor satelit.
Adapun prosedur analisis data selanjutnya yaitu: 1. Pengolahan awal citra
2. Data dari citra selanjutnya akan diolah ke dalam software ERDAS Image 8.5 untuk dilakukan pengklasifikasian terhadap citra tersebut (Metode NDVI)
3. Perhitungan indeks vegetasi dari citra Landsat
NDVI = Band NIR - Band R ... (3) Band NIR + Band R
Keterangan:
• NIR = infra-merah dekat
• R = merah
• NDVI = -1 berarti air (makin negatif makin dalam) • NDVI = 0 berarti tanah gundul
• NDVI = 1 berarti hijau (lebat)
• Band NIR = TM4, TM 5 (Landsat-TM), Xs3 (SPOT)
• Band R = TM1, TM2, TM3 (Landsat-TM), Xs1, Xs2 (SPOT) Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) adalah salah satu produk data penginderaan jauh yang umum dalam menganalisa kondisi vegetasi. Indeks vegetasi berbasis NDVI yang ditunjukkan pada persamaan mempunyai nilai yang hanya berkisar antara -1 (non-vegetasi) hingga 1 (vegetasi).
4. Diambil beberapa titik dengan menggunakan GPS pada lahan agroforestri untuk pengambilan sampel
5. Data dari GPS tersebut diolah kedalam software Arcview 3.3 untuk diketahui penyebarannya dan didukung dengan citra landsat yang bertujuan untuk melihat perubahan tutupan lahan pada lahan agroforestri
6. Ditentukan korelasi antara nilai kandungan karbon dengan nilai NDVI dengan menggunakan rumus (7)
Hubungan antara Karbon dan NDVI
Regresi linier sederhana digunakan untuk melihat hubungan antara kandungan karbon dan NDVI. Jika diberikan data contoh ((xi, yi); i = 1, 2, ..., n), maka nilai dugaan kuadrat terkecil bagi parameter dalam regresi, y = a + bx dapat diperoleh dari rumus (Walpole, 1992):
... (4) ... (5)
Korelasinya dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut: .... (6)
Estimasi biomassa atas permukaan dicari melalui hubungan matematis
antara biomassa pengukuran lapangan dengan indeks vegetasi pada masing-masing parameter rata-rata dan median dengan menggunakan analisis
regresi. Analisis regresi yang diperoleh dengan model persamaan: Y = a + bx ... . ... (7) dimana:
Y = kandungan karbon di atas permukaan a,b = Parameter
Tahapan Pendugaan Cadangan Karbon
Pendugaan cadangan karbon pada sebaran agroforestri dilakukan berdasarkan langah-langkah yang ada pada Gambar 3. Tahap demi tahap dilaksanakan agar diperoleh hasil berupa nilai kandungan karbon dan peta sebaran cadangan karbon di lokasi penelitian.
adalah memotong objek pada citra untuk mendapatkan daerah yang diteliti.
Gambar 3. Diagram alir penelitian Citra Satelit Landsat
Kabupaten Langkat
Subset Image
Peta Tutupan Lahan
Pengecekan di Lapangan
dari Hasil Interpretasi Citra Satelit
Pengambilan Sampel Skala Plot di Lapangan dengan Ukuran 20 × 100 m
Metode Allometrik untuk menghitung biomassa pohon
Perhitungan Karbon Agroforestri
Perhitungan indeks vegetasi citra dengan NDVI
Korelasi antata Nilai Karbon dengan nilai NDVI
Total Cadangan Karbon dan Peta Sebaran Cadangan Karbon
