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