-
LAPORAN KEMAJUAN
HIBAH UNGGULAN PROGRAM STUDI
PEMETAAN CADANGAN KARBON DAN BIOMASSA
TEGAKAN TANAMAN MANGROVE DI TAHURA NGURAH
RAI DENGAN MENGGUNAKAN DATA PENGINDERAAN
JAUH
TIM PENELITI
I Wayan Gede Astawa Karang., S.Si., M.Si., Ph.D (0011058305)
Elok Faiqoh, S.Pi., M.Si. (0020098305)
I Gusti Agung Ayu Mirah Indraiswari (1214511047) Andri
Octapianus Purba (1314511044)
PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN FAKULTAS KELAUTAN DAN PERIKANAN
UNIVERSITAS UDAYANA FEBRUARI 2015
Bidang Unggulan : Energi, Transportasi, dan Lingkungan
Kode/Bidang Ilmu : 484/Ilmu Kelautan
-
ii
-
iii
RINGKASAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghitung dan memetakan
jumlah biomassa atas permukaan (AGB) pohon Mangrove di Tahura
Ngurah Rai dengan menggunakan data
penginderaan jauh Landsat-8. Penelitian ini dilakukan di Tahura
Ngurah Rai yang terletak
pada 115° 9` sampai 115° 14` Bujur Timur dan 8° 42` sampai 8°
47` Lintang Selatan.
Estimasi potensi biomassa mangrove ditentukan dengan menggunakan
index vegetasi
tanaman mangrove yang diperoleh dari data Landsat-8 dan
menghubungkannya dengan data
survey di lapangan. Data Landsat-8 yang digunakan adalah data
yang terekam pada tanggal
15 April 2015 dengan resolusi spasial 30 meter dan resolusi
temporal 16 hari. Pada penelitian
ini sebanyak 855 pohon mangrove telah di ukur diameternya
sehingga bisa dihitung biomassa
tegakan pohon dengan persamaan alometrik. Berdasarkan hasil
pengukuran tersebut, telah
terindentifikasi sebanyak 14 jenis mangrove pada 30 plot 10x10
m. Dari perhitungan
alometrik untuk jumlah biomassa tegakan pohon pada masing-masing
plot, diperoleh rentang
biomassa tegakan pohon mangrove di Tahura Ngurah Rai berkisar
antara 17,047 Kg/m2
sampai 3.031,989 Kg/m2. Pada tahap pertama, nilai sebaran
Normalized Difference
Vegetation Index (NDVI) untuk area mangrove telah dihitung. Dari
nilai NDVI dan data
biomassa tegakan pohon hasil perhitungan alometrik diperoleh
hubungan yang positif secara
eksponensial dengan persamaan y = 0.0512ln(x) + 0.2254 dan nilai
R2 = 0.63779.
Kata Kunci: alometrik; biomassa atas tegakan (AGB); Landsat-8;
mangrove; penginderaan
Jauh; Tahura Ngurah Rai
-
iv
PRAKATA
Laporan kemajuan ini merupakan deskripsi tentang 70% kegiatan
yang telah dilakukan
oleh peneliti dan tim. Laporan kemajuan ini memuat uraian setiap
langkah terkait upaya
untuk menghitung potensi bimassa tegakan atas mangrove ti Tahura
Ngurah Rai, Bali
berbasis data penginderaan jauh mulai dari pendahuluan (motivasi
dan tujuan penelitian),
tinjauan pusataka, metode penelitian, hasil penelitian dan
rencana pelaksanaan tahap
berikutnya.
Penyusunan laporan ini bertujuan untuk memberikan informasi
tentang hasil penelitian
yang juga merupakan dokumen monitoring evaluasi pemenang hibah
penelitian unggulan
program studi Universitas Udayana. Selain itu laporan ini
diharapkan dapat memberikan
informasi terkait dengan kondisi biomassa tegakan hutan mangrove
di Tahuran kepada
peneliti dan masyarakat terkait dengan upaya pelestarian hutan
mangrove. Penyempurnaan
laporan ini akan terus dilakukan mengingat penelitian belum
mencapai keselurahan tahapan
analisis data. Pada tahap berikutnya analisis data penginderaan
jauh akan dilanjutkan untuk
memperoleh peta distribusi biomassa mangrove secara detail yang
nantinya akan disampaikan
pada laporan akhir penelitian.
Kami mengucapkan terima kasih atas kerja keras seluruh tim
peneliti dan semua pihak
yang membantu, sehingga laporan kemajuan ini bisa
terselesaikan.
Jimbaran, 30 Agustus 2015
Ketua Peneliti
I Wayan Gede Astawa Karang, S.Si., M.Si., Ph.D
NIP: 198305112010121006
-
v
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN
.......................................................................................
ii
RINGKASAN
................................................................................................................
iii
PRAKATA
....................................................................................................................
iv
DAFTAR ISI
.................................................................................................................
v
DAFTAR TABEL
.........................................................................................................
Vi
DAFTAR GAMBAR
....................................................................................................
Vii
BAB I PENDAHULUAN
.........................................................................................
1
1.1 Latar Belakang
........................................................................................
1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
................................................................................
3
2.1 Tanaman Mangrove
.................................................................................
3
2.2 Biomassa tanaman
...................................................................................
4
2.3 Penginderaan jauh dan data Indeks Vegetasi
.......................................... 5
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
.................................................
3.1 Tujuan
......................................................................................................
3.2 Manfaat
....................................................................................................
8
8 8
BAB IV METODE PENELITIAN
..............................................................................
9
4.1 Lokasi Penelitian
.....................................................................................
9
4.2 Bahan dan Alat
........................................................................................
9
4.3 Deskripsi Citra LANDSAT 8
..................................................................
10
4.4 Prosedur Penelitian
..................................................................................
12
BAB V HASIL YANG DICAPAI
.............................................................................
16
5.1 Data Lapangan
.........................................................................................
16
5.2 Hasil Analisis dan Data Penginderaan Jauh
............................................ 17
BAB VI RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA
.................................................... BAB VI I
KESIMPULAN DAN SARAN
.....................................................................
DAFTAR PUSTAKA
21
22
-
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Deskripsi Kanal Landsat 8
.........................................................................
11
Tabel 2 Spesies-spesies mangrove yang teridentifikasi di Tahura
Ngurah Rai ...... 16 Tabel 3 Jumlah biomassa pada masing-masing
plot sampel di Tahura Ngurah
Rai
..............................................................................................................
17
-
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Sistem Penginderaan Jauh
...................................................................
6 Gambar 2 Lokasi Penelitian
.................................................................................
9
Gambar 3 Citra Satelit Landsat 8
.........................................................................
11 Gambar 4 Contoh pengambisan sampel diamter pohon mangrove
...................... 12
Gambar 5 Gambar 6
Gambar 7
Gambar 8
Gambar 9
Gambar 10
Gambar 11
Bagan alir penelitan
.............................................................................
Sebaran plot pengambilan sampel mangrove di Tahura Ngurah Rai,
titik merak adalah lokasi plot
sampel................................................... Citra
Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15 April 2015, Path/Row 116/66
……………………………………………………. Citra Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15
April 2015 untuk wilayah Bali
Timur...............................................................................
Citra Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15 April 2015 untuk
wilayah Tahura Ngurah
Rai.................................................................
Sebaran nilai-nilai indeks vegetasi NDVI di kawasan tahura Ngurah
Rai........................................................................................................
Nilai hubungan antara biomassa tegakan tanaman mangrove dengan
indeks
NDVI........................................................................................
15
16
18
19
19
20
20
-
1
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hutan mangrove merupakan tipe hutan yang khas dan tumbuh
disepanjang pantai atau
muara sungai yang dipengaruhi oleh pasang surut air laut.
Mangrove banyak dijumpai di
wilayah pesisir yang terlindung dari gempuran ombak dan daerah
yang landai di daerah tropis
dan sub tropis (FAO, 2007). Menurut Gunarto (2004) mangrove
tumbuh subur di daerah
muara sungai atau estuari yang merupakan daerah tujuan akhir
dari partikel-partikel organik
ataupun endapan lumpur yang terbawa dari daerah hulu akibar
adanya erosi. Kesuburan
daerah ini juga ditentukan oleh adanya pasang surut yang
mentransportasi nutrient.
Indonesia merupakan negara yang mempunyai luas hutan mangrove
terluas didunia
dengan keragaman hayati terbesar didunia dan struktur paling
bervariasi didunia (Rusila Noor,
dkk., 1999). Berdasarkan data hasil pemetaan Pusat Survey Sumber
Daya Alam Laut
(PSSDAL)-Bakosurtanal dengan menganalisis data citra Landsat ETM
(akumulasi data citra
tahun 2006-2009, 190 scenes), diestimasi luas mangrove di
Indonesia adalah 3.244.018,46 ha
(Hartini et al., 2010), luas yang tidak begitu jauh dari hasil
analisis FAO (2007), dimana
menurut FAO (2007), luas hutan Mangrove di Indonesia pada tahun
2005 hanya mencapai
3,062,300 ha atau 19% dari luas hutan Mangrove di dunia dan yang
terbesar di dunia melebihi
Australia (10%) dan Brazil (7%).
Taman Hutan Rakyat (Tahura) Ngurah Rai merupakan suatu kawasan
hutan bertipe
hutan payau yang selalu terenang air payau dan dipengaruhi oleh
pasang surut. Vegetasi
utama di Tahura ini adalah tanaman mangrove. Hutan mangrove
merupakan areal yang paling
banyak menyimpan karbon di daerah tropis dibandingkan dengan
jenis hutan lainnya (Donato
et al., 2011), oleh karena itu sangat penting untuk mengetahui
jumlah karbon tersimpan pada
bagian atas tanaman Mangrove. Akan tetapi, deforestasi hutan
mangrove menyebabkan
pelesapasan karbon yang sangat banyak. Disisi lain, perhitungan
biomassa tanaman mangrove
di Tahura Ngurah Rai belum pernah dilakukan, oleh karena perlu
dilakukan analisis spasial
mengenai pemetaan karbon tersimpan di areal ini dengan
menggunakan data penginderaan
jauh.
Ekosistem mangrove sebagaimana ekosistem hutan lainnya memiliki
peran sebagai
penyerap dan penyimpan karbon guna pengurangan kadar CO2 di
udara. Gas CO2 dan gas-gas
rumah kaca lainnya merupakan gas yang berperan dalam
meningkatkan suhu global dan
perubahan iklim. Gas-gas rumah kaca menyebabkan energi panas
yang berupa gelombang
-
2
panjang terperangkap didalam atmosfer bumi sehingga menimbulakan
efek pemanasan global.
Gas-gas Rumah Kaca (GRK) dihasilkan dari berbagai kegiatan
manusia, seperti kegiatan
industri, transportasi, kebakaran hutan, perubahan tata guna
lahan, pertanian, peternakan,
sampah dan sebagainya. Di Indonesia, berdasarkan pengamatan dari
stasiun Kototabang,
jumlah gas CO2 telah mencapai 383.1 ppm pada tahun 2011.
Sementara itu, berdasarkan
penelitian BMKG pada Maret 2013, rata-rata CO2 di Bali mencapai
427 ppm dan menurun
saat upacara nyepi menjadi 375 ppm.
Penyerapan CO2 oleh vegetasi merupakan proses dalam pengendalian
pencemaran udara
dalam menguragi kadar CO2 di udara. CO2 yang terserap melalui
proses fotosintesis
digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman mangrove.
Proses fotosintesis
mengabsorpsi gas CO2 dari atmosfer dan kemudian menyimpannya
sebagai materi organik
dalam bentuk biomassa tanaman. Banyaknya materi organik yang
tersimpan dalam biomassa
mangrove per unit luas dan per unit waktu merupakan pokok dari
produktivitas hutan.
Penghitungan biomassa merupakan salah satu langkah penting yang
harus diketahui dan
dilakukan dalam sebuah kegiatan atau langkah untuk mitigasi
pemanasan global dan
perubahan iklim (Sutaryo, 2009). Perhitungan biomassa berguna
untuk mengetahui jumlah
karbon tersinpan pada suatu ekosistem. Teknologi penginderaan
jauh dengan pendekatan
berbasis spasial dapat merekam dan menganalisa secara spasial
kondisi biomassa dan karbon
tersimpan oleh vegetasi mangrove.
Sensor penginderaan jauh mempunyai kemampuan dalam menangkap
gelombang yang
dipantulkan oleh vegetasi dan non vegetasi serta mampu
membedakan kualitas (jumlah
klorofil) dan kuantitas (Leaf Area Index/LAI) vegetasi melalui
pemanfaatan nilai indeks
vegetasi. Nilai indeks vegetasi merupakan suatu nilai yang
dihasilkan dari persamaan
matematika dari beberapa band penginderaan jauh (citra) yang
menghasilkan satu nilai indeks
(As-syakur dan Adnyana, 2009). Indeks vegetasi dirancang untuk
memperjelas tampilan
objek berklorofil (vegetasi) dibandingkan dengan objek-objek
yang tidak berklorofil. Nilai
indeks vegetasi dapat memberikan informasi tentang persentase
penutupan vegetasi, indeks
tanaman hidup (Leaf Area Index), biomassa tanaman, fAPAR
(fraction of Absorbed
Photosynthetically Active Radiation), kapasitas fotosintesis dan
estimasi penyerapan karbon
dioksida (CO2) (Horning, 2004; Ji and Peters, 2007).
-
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Mangrove
Hutan mangrove merupakan suatu ekosistem hutan yang tahan
terhadap kadar garam di
daerah pasang surut di sepanjang garis pantai. Mangrove
merupakan vegetasi pantai yang
mempunyai karakteristik khusus sedemikian rupa sehingga mampu
bertahan hidup di
lingkungan marin dan teristris. Vegetasi mangrove memiliki
mekanisme biologi untuk
menyesuaikan diri dengan fluktuasi lingkungan harian seperti
temperatur, kadar garam dan
periode genangan. Mangrove mempunyai fungsi penting dalam
ekosistem pantai yaitu
sebagai: 1) pelindung lahan dari erosi ombak dan angin; 2)
sumber bahan organik sehingga
dapat menjadi komponen rantai makanan bagi ikan dan udang; 3)
daerah perlindungan bagi
hewan yang hidup di dalamnya seperti burung dan kelelawar.
Hutan mangrove merupakan ekosistem yang kompleks terdiri atas
flora dan fauna
daerah pantai, hidup sekaligus di habitat daratan dan air laut,
antara batas air pasang dan surut.
Berperan dalam melindungi garis pantai dari erosi, gelombang
laut dan angin topan. Tanaman
mangrove berperan juga sebagai buffer (perisai alam) dan
menstabilkan tanah dengan
menangkap dan memerangkap endapan material dari darat yang
terbawa air sungai dan yang
kemudian terbawa ke tengah laut oleh arus. Hutan mangrove tumbuh
subur dan luas di daerah
delta dan aliran sungai yang besar dengan muara yang lebar. Di
pantai yang tidak ada
sungainya, daerah mangrovenya sempit. Hutan mangrove mempunyai
toleransi besar terhadap
kadar garam dan dapat berkembang di daratan bersalinitas tinggi
di mana tanaman biasa tidak
dapat tumbuh.
Hutan mangrove menangkap dan mengumpulkan sedimen yang terbawa
arus pasang
surut dari daratan lewat aliran sungai. Hutan mangrove selain
melindungi pantai dari
gelombang dan angin merupakan tempat yang dipenuhi pula oleh
kehidupan lain seperti
mamalia, amfibi, reptil, burung, kepiting, ikan, primata,
serangga dan sebagainya. Selain
menyediakan keanekaragaman hayati (biodiversity), ekosistem
mangrove juga sebagai plasma
nutfah (genetic pool) dan menunjang keseluruhan sistem kehidupan
di sekitarnya. Habitat
mangrove merupakan tempat mencari makan (feeding ground) bagi
hewan-hewan tersebut
dan sebagai tempat mengasuh dan membesarkan (nursery ground),
tempat bertelur dan
memijah (spawning ground) dan tempat berlindung yang aman bagi
berbagai juvenil dan
larva ikan serta kerang (shellfish) dari predator. (Cooper,
Harrison dan Ramm. 1995).
-
4
Jaringan sistem akar mangrove memberikan banyak nutrien bagi
larva dan juvenil ikan
tersebut. Sistem perakaran mangrove juga menghidupkan komunitas
invertebrata laut dan
algae. Memberikan gambaran tentang tingginya produktivitas
habitat pantai bermangrove ini,
dikatakan bahwa satu sendok teh lumpur dari daerah mangrove di
pantai utara Queensland
(Australia) mengandung lebih dari 10 milyar bakteri, suatu
densitas lumpur tertinggi di dunia.
Mangrove akan mengurangi karbon di atmosfer melalui proses
fotosintesis dan
menyimpannya dalam jaringan tumbuhan. Proses penyimpanan karbon
(C) dalam tubuh
tumbuhan hidup dinamakan proses sekuestrasi. Dengan demikian
mengukur jumlah C yang
disimpan dalam tubuh tanaman hidup atau biomassa pada suatu
lahan dapat menggambarkan
CO2 di atmosfer yang diserap oleh tanaman.
2.2 Biomassa tanaman
Biomassa adalah total berat atau volume organisme dalam suatu
area atau volume tertentu
(a glossary by the IPCC,1995). Biomassa juga didefinisikan
sebagai total jumlah materi hidup
di atas permukaan pada suatu pohon dan dinyatakan dengan satuan
ton berat kering per satuan
luas (Sutaryo, 2009). Biomassa hutan sangat relevan dengan isu
perubahan iklim. Biomassa
hutan berperan penting dalam siklus biogeokimia terutama dalam
siklus karbon. Dari
keseluruhan karbon hutan, sekitar 50% diantaranya tersimpan
dalam vegetasi hutan. Sebagai
konsekuensi, jika terjadi kerusakan hutan, kebakaran, pembalakan
dan sebagainya akan
menambah jumlah karbon di atmosfer.
Dinamika karbon di alam dapat dijelaskan secara sederhana dengan
siklus karbon. Siklus
karbon adalah siklus biogeokimia yang mencakup pertukaran atau
perpindahan karbon
diantara biosfer, pedosfer, geosfer, hidrosfer dan atmosfer
bumi. Siklus karbon sesungguhnya
merupakan suatu proses yang rumit dan setiap proses
salingmempengaruhi proses lainnya
(Sutaryo, 2009). Tumbuhan memerlukan sinar matahari, gas
karbondioksida (CO2) yang
diserap dari udara serta air dan hara yang diserap dari dalam
tanah untuk kelangsungan
hidupnya. Melalui proses fotosintesis, CO2 di udara diserap oleh
tumbuhan dan diubah
menjadi karbohidrat, kemudian disebarkan ke seluruh tubuh
tanaman dan akhirnya ditimbun
dalam tubuh tanaman berupa daun, batang, ranting, bunga dan buah
(Hairiah danRahayu,
2007).
Proses penimbunan karbon (C) dalam tubuh tumbuhan hidup
dinamakan proses
sekuestrasi (C- sequestration). Dengan demikian mengukur jumlah
C yang disimpan dalam
-
5
tubuh tanaman hidup (biomassa) pada suatu lahan dapat
menggambarkan banyaknya CO2 di
atmosfer yang diserap oleh tanaman. Sedangkan pengukuran C yang
masih tersimpan dalam
bagian tumbuhan yang telah mati (nekromasa) secara tidak
langsung menggambarkan CO2
yang tidak dilepaskan ke udara lewat pembakaran(Hairiah dan
Rahayu, 2007).
Tumbuhan akan mengurangi karbon di atmosfer (CO2) melalui proses
fotosinthesis dan
menyimpannya dalam jaringan tumbuhan. Sampai waktunya karbon
tersebut tersikluskan
kembali ke atmosfer, karbon tersebut akan menempati salah satu
dari sejumlah kantong
karbon. Semua komponen penyusun vegetasi baik pohon, semak,
liana dan epifit merupakan
bagian dari biomassa atas permukaan. Di bawah permukaan tanah,
akar tumbuhan juga
merupakan penyimpan karbon selain tanah itu sendiri. Pada tanah
gambut, jumlah simpanan
karbon mungkin lebih besar dibandingkan dengan simpanan karbon
yang ada di atas
permukaan. Karbon juga masih tersimpan pada bahan organik mati
dan produk-produk
berbasis biomassa seperti produk kayu baik ketika masih
dipergunakan maupun sudah berada
di tempat penimbunan. Karbon dapat tersimpan dalam kantong
karbon dalam periode yang
lama atau hanya sebentar. Peningkatan jumlah karbon yang
tersimpan dalam karbon pool ini
mewakili jumlah karbon yang terserap dari atmosfer. Dalam
inventarisasi karbon hutan,
karbon pool yang diperhitungkan setidaknya ada 4 kantong karbon.
Keempat kantong karbon
tersebut adalah biomassa atas permukaan (above ground), biomassa
bawah permukaan, bahan
organik mati dan karbon organik tanah. Kantong karbon yang
diinveritarisasikan oleh
vegetasi yaitu biomassa atas permukaan (above ground biomass)
dan biomassa bawah
permukaan (underground biomass).
2.3 Penginderaan jauh dan indeks vegetasi
Penginderaan jauh adalah ilmu dan seni untuk memperoleh
informasi tentang suatu objek,
daerah atau fenomena melalui analisis data yang diperoleh dengan
suatu alat tanpa kontak
langsung dengan objek, daerah atau fenomena yang dikaji
(Lillesand et al., 2003). Sedangkan
Sabins (1996) dalam Kerle, et al. (2004) menjelaskan bahwa
penginderaan jauh adalah ilmu
untuk memperoleh, mengolah dan menginterpretasi citra yang telah
direkam yang berasal dari
interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan sutau
objek.
Menurut Sutanto (1994), ada empat komponen penting dalam sistem
penginderaan jauh
yaitu; (1) sumber tenaga elektromagnetik; (2) atmosfer; (3)
interaksi antara tenaga dan objek,;
(4) sensor. Secara skematik dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar
tersebut menunjukkan
-
6
secara umum proses penginderaan jauh yang meliputi dua proses
utama yaitu pengumpulan
data dan analisis data.
Gambar 1. Sistem Penginderaan Jauh
Data yang diperoleh dari sensor penginderaan jauh dapat
dimanfaatkan untuk memantau
kondisi kehijauan vegetasi bumi, antara lain: MODIS, MISR,
ASTER, IKONOS, Quickbird,
VEGETATION, AVHRR, Landsat dan lain-lain. Masing-masing satelit
melalui berbagai
sensornya mempunyai fungsi yang spesifik dalam mengolah
informasi vegetasi. Di dalam
penelitian ini akan digunakan dua jenis sensor untuk mengamati
lahan kehijauan, yakni sistem
sensor Landsat-8. Kondisi kehijauan permukaan bumi dapat
ditransformasi menjadi nilai-nilai
biofisik seperti biomassa tanaman dengan pendekatan indeks
vegetasi.
Nilai indeks vegetasi diperoleh dari energi yang dipancarkan
oleh vegetasi pada citra
penginderaan jauh untuk menunjukkan ukuran kehidupan (jumlah
klorofil) dan jumlah dari
suatu tanaman (kuantitas). Tanaman memancarkan dan menyerap
gelombang yang unik
sehingga keadan ini dapat di hubungakan dengan pancaran
gelombang dari objek-objek yang
lain sehingga dapat di bedakan antara vegetasi dan objek non
vegetasi (Horning, 2004).
Pemantulan dan transmisi gelombang cahaya pada daun diatur oleh
struktur-struktur daun
yang menyerap cahaya (klorofil dan air) dan struktur-struktur
daun yang sedikit menyerap
cahaya (mesofil gabus) (Ji and Peters, 2007). Keunikan pantulan
gelombang ini bisa
digunakan untuk memantatuan tutupan vegetasi secara spatial
(keruangan) dengan melihat
sebaran tutupan vegetasi pada saat sekarang dan pada saat
sebelumnya yang memanfaatkan
data temporal penginderaan jauh.
-
7
Penentuan indeks-indeks vegetasi didasarkan pada dua hal yaitu
tingginya nilai
penyerapan dari panjang gelombang tampak (visible) radiasi
matahari oleh pigmen tanaman
dan tingginya nilai hamburan (scattering) gelombang infra merah
(Infrared) oleh lapisan
mesophyll daun. Indeks vegetasi adalah besaran nilai kehijauan
vegetasi yang diperoleh dari
pengolahan sinyal digital data nilai kecerahan (brightness)
beberapa kanal data sensor satelit.
Untuk pemantauan vegetasi, dilakukan proses perbandingan tingkat
kecerahan kanal cahaya
merah (red) dan infra merah dekat (near infra red/NIR).
Penyerapan cahaya merah oleh
klorofil dan pemantulan cahaya infra merah dekat oleh jaringan
mesofil pada daun akan
membuat nilai kecerahan yang diterima sensor satelit melalui
kanal-kanal tersebut akan jauh
berbeda. Sementara itu, kanal biru mampu mengurangi kontaminasi
gas aerosol tanpa
mengubah hasil interpretasi dari nilai-nilai indeks
vegetasi.
Penggunaan indeks vegetasi yang umum digunakan untuk
mengestimasi biomassa
diantaranya adalah, Normalized Difference Vegetation Index
(NDVI) untuk mengestimasi
kandungan klrofil pada daun dan Enhanced Vegetation Index (EVI)
untuk penentuan variasi
struktur kanopi. Nilai indeks vegetasi NDVI didasarkan pada
perbedaan antara penyerapan
maksimum radiasi di kanal merah (red) sebagai hasil dari pigmen
klorofil dan reflektansi
maksimum di kanal spektral infra merah dekat (near infra
red/NIR) sebagai akibat dari
struktur selular daun. Sementara itu, EVI atau Enhanced
Vegetation Index merupakan metode
penentuan tingkat kehijauan dan biomassa yang dikembangkan untuk
mengoptimalkan
sensivitas sinyal vegetasi yang lebih baik di daerah biomassa
yang tinggi. EVI lebih responsif
untuk penentuan variasi struktur kanopi, termasuk Leaf Area
Index (LAI), jenis kanopi,
fisiogonomi tanaman, biomassa tanaman dan arsitektur kanopi. EVI
bertujuan untuk
meningkatkan kemampuan algoritma NDVI dengan menambahkan kanal
biru untuk
mengkoreksi efek gangguan radiometric dari atmosfer dan dari
dalam kanopi.
-
8
BAB III. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
3.1 Tujuan
Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghitung
dan memetakan jumlah
biomassa atas permukaan (AGB) pohon Mangrove di Tahura Ngurah
Rai dengan
menggunakan data penginderaan jauh Landsat-8. Selain itu,
penelitian ini juga bertujuan
untuk mencari hubungan antara beberapa indeks vegetasi, yaitu
NDVI, EVI dan EVI2 dengan
biomassa atas permukaan pohon Mangrove. Model persamaan terbaik
yang diperoleh dari
analisis regresi dengan indeks vegetasi akan digunakan untuk
memetakan dan menghitung
secara keseluruhan sebaran spasial biomassa atas permukaan
tanaman mangrove di Tahura
Ngurah Rai.
3.2 Manfaat
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu informasi
mengenai jumlah karbon
tersimpan dalam bentuk biomassa atas permukaan (AGB) hutan
mangrove di Tahura Ngurah
Rai. Selain jumlah, pemanfaatan data penginderaan jauh juga
diharapkan dapat memberikan
informasi sebaran spasial biomassa atas permukaan pohon mangrove
yang didapat dari
penerapan model indeks vegetasi. Penggunaan tiga (3) jenis
indeks vegetasi dalam
pengembangan model diharapkan mampu menjawab tantangan tentang
aplikasi data
penginderaan jauh sebagai teknologi terapan dalam pengendalian
perubahan iklim, khususnya
informasi jumlah karbon tersimpan pada kawasan hutan mangrove.
Selanjutnya metode-
metode yang ada dalam penelitian ini bisa diterapkan pada
wilayah lain di Indonesia dalam
hubungannya dengan proses adaptasi perubahan iklim. Selain itu,
hasil penelitian ini dapat
dimanfaatkan oleh pemerintah setempat ataupun pemerintah pusat
sebagai acuan dalam
pembuatan kebijakan, khususnya kebijakan tentang perubahan
iklim.
-
9
BAB IV. METODE PENELITIAN
4.1 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Tahura Ngurah Rai (Gambar 2). Taman
Wisata Alam Prapat
Benoa ditetapkan sebagai Taman Hutan Raya (Tahura) Ngurah Rai
berdasarkan Keputusan
Menteri Kehutanan No. 544/Kpts-II/1993 tanggal 25 September 1993
dengan luas 1.373,50
Ha. Tahura Ngurah Rai secara administrasi pemerintahan terletak
di Kecamatan Kuta
Kabupaten Badung dan Kecamatan Denpasar Selatan Kota Denpasar
Propinsi Bali, sedangkan
secara geografis TAHURA Ngurah Rai terletak pada 115° 9` sampai
115° 14` Bujur Timur
dan 8° 42` sampai 8° 47` Lintang Selatan.
Gambar 2. Lokasi Penelitian
4.2 Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Citra Landsat 8 yang direkam pada tanggal 15 April 2015
-
10
2. Peta areal Tahura Ngurah Rai yang diperoleh dari BPDAS Unda
Anyar
3. Data spasial Kota Denpasar dan Kabupaten Badung berformat
SIG
Sedangkan alat-alat yang di gunakan adalah
1. Komputer Intel Core i7-740QM 1.73Ghz, RAM 4GB DDR3, Hard-disk
1 TB SATA,
VGA Ati Radeon HD 5730 1GB, Keyboard 104 keys, Mouse dan
peripheral lainnya.
2. Software Penginderaan Jauh untuk konversi data dari data yang
dapat di baca oleh
software penginderaan jauh ke bentuk data yang dapat di baca
oleh software SIG:
• ENVI 4.7
3. Software Sistem Informasi Geografi untuk pengolahan data-data
spasial yang berasal dari
citra:
• ArcView 3.3 beserta extensions-extensionnya
• ArcGIS 9.3 beserta extensions-extensionsnya
4. Software untuk analisa data tabel yaitu Microsoft Office
Excel 2003
5. Rol Meter
6. Perahu
7. GPS
8. Alat tulis lapang
4.3 Deskripsi Citra Landsat 8
Landsat-8 merupakan seri kelanjutan misi satelit Landsat
sebelumnya (Landsat-1 hingga
Landsat-7) untuk menjaga kontinuitas ketersediaan data Landsat.
Landsat-8 telah diluncurkan
pada tanggal 11 Februari 2013 dengan membawa dua instrumen atau
sensor yaitu Operational
Land Imager (OLI) dan Thermal Infrared Sensor (TIRS). Landsat-8
memiliki 11 kanal, di
antara kanal-kanal tersebut, 9 kanal (band 1-9) berada pada
sensor OLI dan 2 lainnya (band
10 dan 11) pada sensor TIRS. Sebagian besar kanal memiliki
spesifikasi mirip dengan
Landsat-7. Gambar 3 memperlihatkan satelit Landsat-8, sedangkan
Tabel 1 menyajikan
deskripsi citra Landsat-8.
-
11
Gambar 3. Citra Satelit Landsat-8
Tabel 1. Diskripsi kanal Landsat-8
-
12
4.4 Prosedur Penelitian
4.4.1 Pengambilan data lapangan
Data lapangan diameter mangrove akan diambil pada bulan Juni
2015. lokasi
pengambilan sampel dilakukan di areal Tahura Ngurah Rai dengan
meteode Sampling Acak
Sederhana (Simple Random Sampling) akan diaplikasikan. Random
sampling adalah metode
paling dekat dengan definisi probability sampling. Seluruh
tanaman dengan diameter diatas
10cm akan diambil datanya, dengan areal di dalam plot 10x10m.
Sebelum diambil sampel
diameter, tinggi dan jenis tanaman mangrove, maka lokasi akan
ditandai dengan GPS untuk
mengetahui koordinatnya. Gambar 4 menunjuukan contoh pengambilan
sampel.
Gambar 4. Contoh pengambisan sampel diamter pohon mangrove
Sementara itu, untuk menghitung jumlah biomassa tanaman mangrove
dengan
menggunakan pendekatan diameter, maka persamaan allometrik
digunakan dalam penelitian
ini. Persamaan allometrik dari biomassa atas permukaan (AGB)
diperoleh dari Ong et al
(2004), Komiyama, et al (2005) serta Clough dan Scott (1989).
Adapun persamaan tersebut
adalah:
-
13
4.4.2 Analisis data
Penelitian ini menggunakan 3 metode untuk mencari nilai Indeks
Vegetasi dimana akan
digunakan untuk mencari hubungannya dengan nilai biomassa pohon
mangrove, yaitu NDVI
(Normalized Difference Vegetation Index; Tucker, 1979), EVI
(Enhanced Vegetation Index;
Huete et al., 1997) dan EVI2 (2-band Enhanced Vegetation Index;
Jiang et al., 2008). Adapun
persamaan dari ketiga metode tersebut adalah:
12
12
-
NDVIρρρρ
+= (4)
1) 7,5 - 6 () - ( 2,5 EVI
312
12
+××+=
ρρρρρ (5)
1) 2,4 () - ( 2,5 EVI212
12
+×+=
ρρρρ (6)
Dimana:
ρ1 = Nilai radian Band Merah (Watts/(m2 * ster * µm))
ρ2 = Nilai radian Band Infra Merah Dekat (Watts/(m2 * ster *
µm))
ρ3 = Nilai radian Band Biru (Watts/(m2 * ster * µm))
Data Landsat 8 Level 1 berupa data mentah dalam format digital
number (DN). Sebelum
dianalisis dengan menggunakan persamaan indeks vegetasi, maka
nilai digital tersebut harus
dikalibrasi secara radiometrik menggunakan parameter gain dan
offset yang tersedia di
metadata, adapun persamaan kalibrasi tersebut adalah:
ALQML cal 2 +×=ρ (7)
Dimana, ρλ merupakan radian sensor (dalam Watts/( m2 * srad *
µm)), ML adalah gain (di metadata tertulis RADIANCE_MULT_BAND_x,
dimana x adalah nomor kanal), AL adalah
offset (RADIANCE_ADD_BAND_x, dimana x adalah nomor kanal) dan
Qcal adalah digital
number (DN).
Nilai-nilai indeks vegetasi yang telah diperoleh dari data
penginderaan jauh kemudian di
hubungkan dengan nilai biomassa terukur yang diperoleh melalui
pengukuran langsung di
lapangan. Hubungan antara nilai indeks vegetasi dan biomassa
tersebut akan menghasilkan
persamaan regresi matematis yang dapat dipakai untuk menduga
nilai biomassa di lokasi lain
-
14
dalam suatu areal yang memiliki nilai indeks vegetasi yang
serupa. Regresi non-linear
berbentuk eksponensial merupakan bentuk yang disarankan dalam
menjelaskan hubungan
antara dua variabel tersebut. Dalam menganalisis hubungan antara
biomassa dan indeks
vegetasi digunakan program statistik pada Microsoft Ecxel.
Setelah diperoleh hubungan
matematis antaraindeks vegetasi dan biomassa, Modeling di ArcGIS
digunakan untuk
mengubah nilai digital pada tiap-tiap piksel citra menjadi
biomassa yang mewakili wilayah
penelitian. Peta biomassa yang dihasilkan pada proses ini
kemudian digunakan untuk
mengetahui sebaran biomassa sehingga diketahui jumlah simpanan
karbon di Tahura Ngurah
Rai.
4.4.3 Presentasi data
Peta merupakan visualisasi terbaik bagi hasil-hasil penelitian
berbasis data spasial.
Aplikasi sitem informasi geografi (SIG) berbasis komputer
merupakan suatu cara baru bagi
ilmu kartografi dalam menghasilkan sebuah peta. Dengan SIG,
hasil penelitian akan lebih
akurat, cepat, dan informatif. Penggabungan data-data
berstruktur vektor seperti sungai, jalan
dan batas administrasi dengan data berstruktur raster dari
penginderaan jauh akan lebih
meningkatkan keakuratan informasi jumlah biomassa di tahura
ngurah rai. Adapun bagan alir
seluruh rangkaian penelitian dapat dilihat pada Gambar 5.
-
15
Gambar 5. Bagan alir penelitan
Data Landsat 8 (2015)
Koreksi Nilai DN menjadi Radian
Data Lapangan
Menghitung Nilai Indeks Vegetasi (IV)
Menghitung Diameter dan tinggi
Menghitung biomassa (AGB) dengan persamaan
Allometrik
Analisis Korelasi antara IV dengan AGB
Nilai persamaan korelasi diperoleh
Aplikasi persamaan untuk mengetahui sebaran nilai biomassa di
Tahura Ngurah Rai
-
16
BAB V. HASIL YANG DICAPAI
5.1 Data Lapangan Sebanyak 855 pohon mangrove telah di ukur
diameternya sehingga bisa dihitung
biomassa tegakan pohon dengan persamaan alometrik. Berdasarkan
hasil pengukuran
tersebut, telah terindentifikasi sebanyak 14 jenis mangrove pada
30 plot 10x10 m. Gambar 6
memperlihatkan sebaran plot-plot lokasi pengambilan sampel
diamter pohon mangrove,
sedangkan tabel 2 menyajikan spesies-spesies mangrove yang
teridentifikasi pada 30 plot
sampel.
Gambar 6. Sebaran plot pengambilan sampel mangrove di Tahura
Ngurah Rai, titik merak
adalah lokasi plot sampel
Tabel 2. Spesies-spesies mangrove yang teridentifikasi di Tahura
Ngurah Rai
No Spesies Mangrove 1 Aegiceras corniculatum 2 Avicennia alba 3
Avicennia lanata 4 Avicennia marina 5 Avicennia officinalis 6
Bruguiera cylindrica 7 Bruguiera hainesii 8 Bruguiera gymnorrhiza 9
Ceriops tagal
10 Rhizophora apiculata 11 Rhizophora mucronata 12 Rhizophora
stylosa 13 Sonneratia alba 14 Xylocarpus granatum
-
17
5.2 Hasil Analisis dan Data Penginderaan Jauh Berdasarkan hasil
analisis dengan persamaan alometrik untuk menghitung jumlah
biomassa tegakan pohon pada masing-masing plot, berdasarkan
persamaan (1-3), diperoleh
rentang biomassa tegakan pohon mangrove di Tahura Ngurah Rai
berkisar antara 17,047
Kg/m2 sampai 3.031,989 Kg/m2. Tabel 3 menyajikan jumlah-jumlah
biomassa pada masing-
masing plot sampel.
Tabel 3. Jumlah biomassa pada masing-masing plot sampel di
Tahura Ngurah Rai
Plot Biomassa (kg/m2) Plot Biomassa (kg/m2) 1 189,021 16 177,196
2 445,466 17 138,070 3 312,515 18 185,194 4 60,311 19 157,314 5
408,308 20 445,693 6 855,572 21 17,047 7 403,498 22 189,089 8
138,193 23 59,106 9 488,809 24 1.270,138 10 850,037 25 1.631,732 11
325,902 26 632,284 12 167,143 27 212,330 13 75,471 28 887,636 14
69,057 29 201,923 15 359,902 30 3.031,989
Selanjutnya hasil perhitungan biomassa tegakan pohon mangrove
yang telah diperoleh
dipetakan dengan menggunakan data penginderaan jauh. Sebelum
dipetakan dengan data
penginderaan jauh, hasil perhitungan biomassa tegakan pohon
mangrove dikorelasikan
dengan indeks-indeks vegetasi yang diperoleh dari analisis
penginderaan jauh, yang nanti
persamaannya digunakan untuk memodelkan sebaran biomassa tegakan
pohon mangrove
secara spasial di areal Tahura Ngurah Rai. Data penginderaan
jauh yang digunakan adalah
data Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15 April 2015 dan
dianalisis menggunakan indeks
vegetasi NDVI, EVI dan EVI2. Gambar 7 sampai 9 memperlihatkan
data Landsat yang
digunakan dalam penelitian ini.
-
18
Gambar 7. Citra Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15 April
2015, Path/Row 116/66
Gambar 10 memperlihatkan sebaran spasial nilai-nilai NDVI yang
merupakan hasil
analisis data penginderaan jauh. Nilai NDVi kemudian di analisi
hubungannya dengan nilai
biomassa tanaman mangrove sehingga diperoleh persamaan regresi
yang nanti bisa digunakan
untuk memodelkan sebaran spasial nilai biomassa tanaman
mangrove. Gambar 11
memperlihatkan grafik hubungan antara NDVI dan nilai
biomassa.
-
19
Gambar 8. Citra Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15 April
2015 untuk wilayah Bali
Timur
Gambar 9. Citra Landsat-8 yang direkam pada tanggal 15 April
2015 untuk wilayah Tahura
Ngurah Rai
-
20
Gambar 10. Sebaran nilai-nilai indeks vegetasi NDVI di kawasan
tahura ngurah rai
Gambar 11. Nilai hubungan antara biomassa tegakan tanaman
mangrove dengan indeks
NDVI
-
21
BAB VI. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA
Untuk rencana kerja selanjutnya, maka tahapan kerjanya adalah
sebagai berikut:
1. Menghitung indeks EVI
2. Menghitung indeks EVI2
3. Melakukan pemetaan areal magrove dengan metode maximum
likelihood
4. melakukan pemodelan sebaran mangrove dengan model
penginderaan jauh terbaik
-
22
BAB VII. KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan Penelitian untuk mengukur potensi biomassa
tegakan atas mangrove di Tahura Ngurah
Rai, Bali telah dilakukan. Data lapangan diukur dari 30 plot
10x10 m dan diperoleh 14 jenis
spesies mangrove dengan jumlah biomassa untuk masing-masing plot
berkisar antara 17,047
Kg/m2 sampai 3.031,989 Kg/m2. Hasil korelasi data lapangan
dengan indeks NDVI dari citra
Landsat-8 menunjukkan hubungan korelasi yang positif dengan
persamaan korelasi y =
0.0512ln(x) + 0.2254 dan nilai R2 = 0.63779. Hubungan ini
menunjukkan bahwa indeks
NDVI dari data penginderaan jauh citra Landsat 8 dapat digunakan
untuk menduga biomassa
tegakan atas mangrove secara spasial.
7.2 Saran Pada tahapan penelitian ini baru menghitung satu
indeks vegetasi yaitu NDVI yang
kemudian dicari hubungannya dengan data lapangan. Perhitungan
Indeks vegetasi lainya
(EVI, EVI2) sangat disarankan untuk dihitung guna memperoleh
model terbaik dalam
pendugaan biomassa tegakan atas mangrove seperti yang telah
direncanakan.
-
23
DAFTAR PUSTAKA
As-syakur, A.R., dan I W.S. Adnyana. 2009. “Analisis Indeks
Vegetasi Menggunakan Citra Alos/Avnir-2 nan Sistem Informasi
Geografi (SIG) Untuk Evaluasi Tata Ruang Kota Denpasar”. Jurnal
Bumi Lestari, Vol. 9, No. 1. 1 – 15.
Donato, D. C., Kauffman, J. B., Murdiyarso, D., Kurnianto, S.,
Stidham, M., & Kanninen, M. (2011). Mangroves among the most
carbon-rich forests in the tropics. Nature Geoscience, 4(5),
293-297.
FAO. 2007. The World’s Mangroves 1980–2005. Forest Resources
Assessment Working Paper No. 153. Food and Agriculture Organization
of The United Nations. Rome.
Gunarto. 2004. Konservasi Mangrove Sebagai Pendukung Sumber
Hayati Perikanan Pantai. Jurnal Litbang Pertanian, 23 (1).
15-21.
Hartini, S., Guridno Bintar Saputro, M. Yulianto, Suprajaka.
2010. Assessing the Used of Remotely Sensed Data for Mapping
Mangroves Indonesia. SELECTED TOPICS in POWER SYSTEMS and REMOTE
SENSING. In 6th WSEAS International Conference on REMOTE SENSING
(REMOTE ’10), Iwate Prefectural University, Japan. October 4-6,
2010; pp. 210-215.
Huete, A. R., Liu, H. Q., Batchily, K., & Van Leeuwen, W. J.
D. A. (1997). A comparison of vegetation indices over a global set
of TM images for EOS-MODIS. Remote sensing of environment, 59(3),
440-451.
Jiang, Z., Huete, A. R., Didan, K., & Miura, T. (2008).
Development of a two-band enhanced vegetation index without a blue
band. Remote Sensing of Environment, 112(10), 3833-3845.
Kerle, N., L.F. Janssen, and G.C. Huurnrman. 2004. Principles of
Remote Sensing. The International Institute for Geo-Information
Science and Earth Observation (ITC). Netherlands.
Lillesand, T.M., R.W. Kiefer, and J.W. Chipman. 2003. Remote
Sensing and Image Interpretation, 5th edition. John Wiley &
Sons. New York-USA.
Rusila Noor, Y., M. Khazali, dan I N.N. Suryadiputra. 1999.
Panduan Pengenalan Mangrove di Indonesia. PHKA/WI-IP, Bogor.
Sutanto. 1994. Penginderaan Jauh Jilid II. Gajah Mada University
Press. Yogyakarta. Sutaryo, D. (2009). Penghitungan Biomassa
(Sebuah Pengantar untuk Studi Karbon dan
Perdagangan Karbon). Wetlands International Indonesia Programme.
Bogor. Tucker, C. J. (1979). Red and photographic infrared linear
combinations for monitoring
vegetation. Remote sensing of Environment, 8(2), 127-150. von
Storch, H., and F.W. Zwiers. 1999. Statistical analysis in climate
research. Cambridge
University Press, UK. 484 pp.
-
24
LAMPIRAN 1
PENGAMBILAN DATA LAPANGAN
Proses Pengarahan Mengukur Diameter
Mengukur diameter di dekat pemukiman Di atas akar napas
Area mangrove yang berubah Tegakan mangrove yang besar
-
25
LAMPIRAN 2 ANALISIS SPESIES MANGROVE
Pengarahan terkait anailisis spesies mangrove
Tim bekerja menganalisis spesies mangrove
Sample daun dan biji mangrove Sample daun dan biji mnagrove