32
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

Laporan Kemajuan Pemetaan Cadangan Karbon dan Biomassa ...erepo.unud.ac.id/id/eprint/3717/1/6b17bd57152fec... · LAPORAN KEMAJUAN HIBAH UNGGULAN PROGRAM STUDI PEMETAAN CADANGAN KARBON

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 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