BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 10 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di hutan alam tropika di areal IUPHHK-HA PT Suka Jaya Makmur, Kalimantan Barat. Pelaksanaan penelitian dilakukan selama 3 bulan yang terdiri dari 2 tahap, yaitu; tahap pengambilan data di lapangan pada Juli 2011 dan tahap pengujian contoh uji laboratorium untuk menganalisis sampel bagian pohon, yaitu: daun, ranting, cabang, batang utama, dan akar yang dilakukan pada Agustus September 2011 di Laboratorium Kimia Hasil Hutan dan Teknologi Peningkatan Mutu Kayu, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Penelitian Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah pohon pohon dominan yang terdapat di areal IUPHHK-HA PT Suka Jaya Makmur sebanyak 40 pohon yang terdiri dari kisaran diameter 5 sampai lebih dari 60 sentimeter yang dibagi kedalam sembilan kelas. Dari masing-masing pohon diambil 3 contoh uji tiap-tiap bagian pohon mulai dari daun, ranting, cabang, batang utama, dan akar Alat yang digunakan pada penelitian ini terbagi menjadi dua, yaitu alat yang digunakan untuk pengambilan data di lapangan, meliputi: buldozer, chainsaw, meteran, pita keliling, kompas, tongkat sepanjang 1.3 m, timbangan, parang, tambang, terpal, kantong plastik, sikat, kuas, katrol, tally sheet dan alat tulis. Sedangkan peralatan yang digunakan untuk pengujian contoh uji di laboratorium, meliputi: timbangan, oven tanur listrik, desikator, cawan porselen, alat penggiling (willey mill), dan alat saring (mesh screen) ukuran mesh. 3.3 Metode Pengumpulan Data di Lapangan Pengumpulan data dalam penelitian ini dibagi menjadi dua, yaitu: pengumpulan data primer dan data sekunder. Pengumpulan data primer dilakukan secara langsung di lapangan, yaitu: meliputi data diameter dan panjang setiap batang utama dan cabang serta berat basah dari daun, ranting, akar, dan tunggak.

2 11 Sedangkan pengumpulan data sekunder diperoleh dari IUPHHK PT Suka Jaya Makmur, sebagai berikut : 1. Peta lokasi penelitian 2. Keadaan lapangan yang meliputi topografi, tanah, geologi dan iklim 3. Keadaan hutan yang meliputi tipe hutan dan potensi hutan 4. Data ITSP (Inventarisasi Tegakan Sebelum Penebangan) tahun Metode Pengambilan Data Primer Metode Pemilihan Pohon Sampel Jumlah sampel pohon yang diperlukan dalam penelitian ini sebanyak 40 pohon dari jenis dominan yang akan dipilih dari kelas-kelas diameter pohon yang terdapat di lapangan dan ditebang dari IUPHHK PT Suka Jaya Makmur. Pohon yang dijadikan sampel merupakan pohon yang sehat dan normal yang diambil secara purposive sampling. Tiap-tiap pohon sampel diukur diameternya pada ketinggian 1.30 m dari permukaan tanah dan diberi nomor pohon mulai dari nomor 1 sampai dengan 40. Kemudian pohon-pohon tersebut ditebang dan diukur volume batang utama dan cabangnya, serta berat basah ranting, daun, akar dan tunggak Metode Pengumpulan Data Pohon Sampel Metode pengumpulan data pohon sampel melalui tahap sebagai berikut (Elias 2010): 1. Persiapan Sebelum Penebangan Pohon Sampel Persiapan sebelum penebangan yang dimaksud adalah sebagai berikut: a. Menyiapkan peralatan berupa chainsaw untuk pemangkasan cabang, penebangan dan pemotongan batang utama. Parang untuk pemangkasan ranting dan daun. Bulldozer dan cangkul dipergunakan untuk menggali tunggak dan akar kemudian dibersihkan dengan menggunakan kuas tembaga. b. Menyiapkan wadah dari terpal di atas permukaan tanah di sekitar pohon sampel

3 12 c. Menyiapkan pita keliling untuk pengukuran diameter batang utama dan cabang serta timbangan untuk menimbang berat basah cabang, ranting, daun, akar dan tunggak d. Menyiapkan tali tambang dan katrol untuk menahan cabang pohon yang dipangkas agar tidak terjatuh langsung ke atas tanah, sehingga tidak terjadi kerusakan dan kehilangan bagian-bagian pohon sampel. 2. Pengukuran Diameter Pohon Sampel. Pengukuran diameter pohon sampel yang telah diberi nomor dilakukan pada ketinggian setinggi dada dengan menggunakan pita keliling dan tongkat sepanjang 1.30 m. Hasil pengukuran dicantumkan dalam tally sheet yang telah disediakan sesuai dengan nomor pohonnya. 3. Pemangkasan Cabang Sebelum perebahan batang utama pohon (penebangan) terlebih dahulu dilakukan pemangkasan cabang-cabang pohon. Tujuan pemangkasan cabang pohon berdiri yaitu mengumpulkan bagian daun, ranting dan cabang sampel dengan saksama. Pemangkasan cabang dilakukan dengan cara memanjat pohon sampel dan dilakukan pemotongan cabang-cabang di atas pohon. Cabang yang telah dipotong diturunkan secara berhati-hati ke atas permukaan tanah dengan menggunakan penahan tali tambang yang telah disiapkan sebelumnya. Cabang, ranting dan daun-daun hasil pemangkasan dikumpulkan dan disimpan di atas wadah terpal yang telah disiapkan. Untuk kondisi tertentu, yaitu jika pohon sampel terdapat dipinggir jalan maka pemangkasan cabang tidak perlu dilakukan karena penebangan dapat diarahkan langsung ke badan jalan sehingga bagian daun, ranting dan cabang pun dapat dikumpulkan dengan saksama. 4. Penebangan Batang Utama Penebangan batang utama pohon sampel dilakukan setelah pemangkasan cabang selesai. Perebahan pohon kecil dilakukan dengan memotong bagian tunggak yang dekat permukaan tanah secara langsung sedangkan untuk perebahan batang utama pohon sampel yang berdiameter besar (>30 cm) dilakukan dengan membuat takik rebah dan takik balas pada tunggak pohon yang diusahakan sedekat mungkin dengan permukaan tanah.

4 13 Bagian batang dari tunggak yang berada di atas permukaan tanah dipotong setelah penggalian tunggak dan akar, dan bagian batang tersebut disatukan dengan batang utama pohon. 5. Penggalian Tunggak dan Akar Pohon Sampel Penggalian tunggak dan akar pohon harus dilakukan dengan hati-hati agar semua bagian-bagian akar dapat digali dari dalam tanah. Bagian tunggak dan akar yang masih terdapat tanah dibersihkan dengan parang, sikat dan kuas hingga bersih dari kotoran dan tanah. 6. Pemisahan Bagian Bagian Pohon Bagian bagian pohon dipisahkan kedalam kelompok masing-masing yaitu: a. Kelompok batang utama, yaitu batang mulai dari pangkal batang di atas permukaan tanah sampai ujung batang utama berdiameter 10 cm b. Kelompok cabang, yaitu bagian batang cabang berdiameter 10 cm ke atas c. Kelompok ranting, terdiri dari bagian cabang dan ranting berdiameter 10 cm d. Kelompok akar, terdiri dari bagian akar tunjang dan akar lainnya e. Kelompok daun, terdiri dari bagian tangkai daun, daun daun, bunga dan buah. 7. Pengukuran Tinggi Pohon Tinggi pohon diukur dalam keadaan batang utama sudah rebah di atas permukaan tanah. Tinggi yang diukur adalah tinggi pohon bebas cabang pertama dan tinggi pohon total. Alat yang digunakan adalah meteran. 8. Pengukuran Volume Batang Utama dan Cabang Pengukuran volume batang utama dan batang cabang dilakukan secara terpisah. Batang utama dan batang cabang diberi tanda dengan interval panjang ±2 m. Parameter yang diukur adalah panjang (m) dan keliling (cm) pada ujung ujung tiap sekmen batang dari batang utama dan cabang. 9. Penimbangan Berat Basah Ranting, Daun, dan Akar Penimbangan berat basah ranting, daun, dan akar dilakukan secara terpisah. Akar akar halus dan daun daun yang akan ditimbang masing masing dimasukkan ke dalam karung plastik yang telah diketahui beratnya,

5 14 kemudian ditimbang berat basahnya dalam satuan kilogram, untuk ranting,dan akar berdiameter besar masing masing diikat dengan tali plastik, dan ditimbang berat basahnya Metode Pengambilan Bahan Uji Laboratorium di Lapangan Sampel bahan uji di laboratorium diambil dari bagian-bagian pohon masing-masing sampel pohon, yakni dari bagian batang utama, batang cabang, ranting, daun, dan akar. Sampel yang diambil dari masing-masing bagian pohon sampel adalah sebanyak 3 kali ulangan. Sehingga jumlah sampel bahan uji di laboratorium sama dengan 40x5x3 buah atau berjumlah 600 sampel, sebagai berikut : buah sampel batang utama buah sampel batang cabang buah sampel ranting buah sampel daun buah sampel akar. Cara pengambilan sampel bahan uji di lapangan adalah sebagai berikut (Elias 2010) 1. Sampel batang utama (Bt U), diambil dari ujung (U), pangkal (P) dan bagian tengah (T) batang utama dengan membuat potongan melintang batang setebal ± 5 cm 2. Sampel batang cabang (Bt C) diambil dari cabang yang besar (B), sedang (S) dan kecil (K) yang diameternya >10 cm. Sampel diambil dengan cara membuat potongan melintang batang cabang setebal ±5 cm 3. Sampel ranting (R), diambil dari ranting-ranting besar (B), ranting sedang (S) dan ranting kecil (K) yang panjangnya dipotong-potong menjadi bagian ranting-ranting sepanjang ±20-30 cm. Setiap sampel beratnya ±1 kg 4. Sampel daun (D) diambil dari daun-daun yang telah dicampur sebanyak ±1 kg sebagai sampel 5. Sampel akar (A) diambil dari akar tunjang (T), akar besar (B) yang diameternya >5 cm dan akar kecil (K) yang diameternya <5 cm. Setiap sampel beratnya ± 1 kg.

6 15 Sampel kemudian dimasukkan kedalam kantong plastik, diberi kode sampel dan diikat ujung kantong plastiknya. Contoh kode sampel pohon adalah sebagai berikut : Batang utama : Bt U1, P (Pohon ke-1-batang utama-pangkal) Bt U1, T (Pohon ke-1-batang utama-tengah) Bt U1, U (Pohon ke-1-batang utama-ujung) Cabang : Bt C1, B (Pohon ke-1-cabang-besar) Bt C1, S (Pohon ke-1-cabang-sedang) Bt C1, K (Pohon ke-1-cabang-kecil) Ranting : R 1, B (Pohon ke-1-ranting-besar) R 1, S (Pohon ke-1-ranting- Sedang) R 1, K (Pohon ke-1-ranting-kecil) Daun : D 1, I w(pohon ke-1-daun) Akar dan tunggak : A 1, B (Pohon ke-1-akar-besar) A 1, S (Pohon ke-1-akar-kecil) A 1, T (Pohon ke-1-akar Tunjang) Metode Pengujian Bahan Uji Laboratorium 1. Berat Jenis Kayu Contoh uji berat jenis kayu berukuran 2cmx2cmx2cm. Pengukuran berat jenis kayu dilakukan dengan tahapan kerja sebagai berikut : a. Menimbang contoh uji dalam keadaan basah untuk mendapatkan berat awal b. Mengukur volume contoh uji : contoh uji dicelupkan dalam parafin, lalu dimasukkan kedalam tabung erlenmayer yang berisi air sampai contoh uji berada di bawah permukaan air. Berdasarkan hukum Archimedes volume sampel adalah besarnya volume air yang dipindahkan oleh contoh uji c. Contoh uji lalu dikeringkan pada suhu kamar sampai mencapai kadar air kering udara (kira-kira 15%) d. Kemudian contoh uji dikeringkan dalam tanur selama 24 jam dengan suhu 103±2 C dan ditimbang untuk mendapatkan berat keringnya.

7 16 2. Kadar Air Kayu Contoh uji kadar air dari batang utama, cabang dan akar yang berdiameter >5 cm dibuat dengan ukuran 2cmx2cmx2cm. Sedangkan contoh uji dari bagian daun, ranting dan akar kecil (berdiameter <5 cm) masingmasing ±300 gram. Cara pengukuran kadar air contoh uji adalah sebagai berikut : a. Contoh uji ditimbang berat basahnya b. Contoh uji dikeringkan dalam tanur 103±2 C sampai tercapai berat konstan, kemudian dimasukkan kedalam desikator dan ditimbang berat keringnya c. Penurunan berat contoh uji yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanur ialah kadar air contoh uji. 3. Kadar Zat Terbang Prosedur penentuan kadar zat terbang menggunakan American Society for Testing Material (ASTM) D Prosedurnya adalah sebagai berikut : a. Sampel dari tiap bagian pohon berkayu dipotong menjadi bagian-bagian kecil sebesar batang korek api, sedangkan sampel bagian daun dicincang b. Sampel kemudian dioven pada suhu 105 C selama 48 jam c. Sampel kering digiling menjadi serbuk dengan mesin penggiling (willey mill) d. Serbuk hasil gilingan disaring dengan alat penyaring (mesh screen) berukuran mesh e. Serbuk dengan ukuran mesh dari contoh uji sebanyak ±2 gr, dimasukkan kedalam cawan porselen, kemudian cawan ditutup rapat dengan penutupnya dan ditimbang dengan alat timbang f. Contoh uji dimasukkan kedalam tanur listrik bersuhu 950 C selama 2 menit. Kemudian didinginkan dalam desikator dan selanjutnya ditimbang g. Selisih berat awal dan berat akhir yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering contoh uji merupakan kadar zat terbang. Pengukuran persen zat terbang terhadap sampel dari tiap bagian pohon dilakukan sebanyak tiga kali ulangan.

8 17 4. Kadar Abu Prosedur penentuan kadar abu menggunakan American Society for Testing Material (ASTM) D Prosedurnya adalah sebagai berikut : a. Sisa contoh uji dari penentuan kadar zat terbang dimasukkan ke dalam tanur listrik bersuhu 750 C selama 6 jam b. Selanjutnya didinginkan di dalam desikator dan kemudian ditimbang untuk mencari berat akhirnya c. Berat akhir (abu) yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanur contoh uji merupakan kadar abu contoh uji. Pengukuran kadar abu terhadap sampel dari tiap bagian pohon dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. 5. Kadar Karbon Penentuan kadar karbon contoh uji dari tiap-tiap bagian pohon menggunakan Standar Nasional Indonesia (SNI) , dimana kadar karbon contoh uji merupakan hasil pengurangan 100% terhadap kadar zat terbang dan kadar abu. 3.5 Metode Pengolahan Data 1. Volume batang kayu menggunakan rumus Smalian : V 1 4 Keterangan: V :Volume (cm 3 ) π : 3.14 (konstanta) Dp : Diameter Pangkal (cm) Du : Diameter Ujung (cm) L : Panjang (cm) 2. Berat Jenis, rumus yang digunakan : Du π Dp x L 2 BJ = K

9 18 BJ : Berat Jenis Kerapatan kayu (gr/cm 3 ) : Berat kering tanur (gr)/volume(cm 3 ) Kerapatan air : 1 gr/cm 3 3. Persen Kadar Air, rumus yang digunakan : BBc BKc % KA x 100% Haygreen & Bowyer 1989 BKc BBc : Berat Basah Contoh (gr) BKc : Berat Kering Contoh (gr) % KA : Persen Kadar Air 4. Berat Kering, rumus yang digunakan : BB BK 1 %KA Haygreen& Bowyer 1989 BK : Berat Kering (gr) BB : Berat Basah (gr) % KA : Persen Kadar Air 5. Penentuan Kadar Zat Terbang Kadar zat terbang dinyatakan dalam persen dengan rumus sebagai berikut : K B C K Z T % ASTM B C U B A 6. Penentuan Kadar Abu Kadar abu dinyatakan dalam persen dengan rumus sebagai berikut : % 7. Penentuan Kadar Karbon Kadar karbon tetap ditentukan berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) sebagai berikut : Kadar Karbon = 100% - Kadar Zat Terbang Kadar Abu 8. Model hubungan antara biomassa atau massa karbon dan diameter pohon. Fungsi hubungan ini dibangun melalui persamaan regresi sederhana. Dimana dari model tersebut akan diketahui tingkat keeratan hubungan antara biomassa atau massa karbon pohon dengan diameter pohon.

10 19 Pembuatan model menggunakan program minitab 14. Data yang digunakan untuk membangun persamaan biomassa dan massa karbon total pohon dan bagian-bagian pohon (daun, ranting, cabang, batang, dan akar) adalah biomassa atau massa karbon pohon (kg/pohon), diameter (sentimeter) dan tinggi pohon (meter). Model persamaan yang digunakan adalah : 1. Model penduga biomassa dari satu peubah bebas : B = ad b 2. Model penduga biomassa dari dua peubah bebas : B = ad b Tbc c B = ad b Ttot c 3. Model penduga massa karbon dari satu peubah bebas : C = ad b 4. Model penduga massa karbon dari dua peubah bebas : C = ad b Tbc c B = ad b Ttot c B : Biomassa (kg/pohon) C : Massa Karbon (kg/pohon) D : Diameter Pohon (cm) Tbc : Tinggi Bebas Cabang (m) Ttot : Tinggi Total (m) a,b,c : Konstanta Persamaan alometrik terbaik dipilih berdasarkan nilai simpangan baku (s) dan nilai koefisien determinasi terkoreksi (R 2 adjiusted). Persamaan yang dipilih adalah persamaan yang menghasilkan nilai simpangan baku terkecil dan nilai koefisien determinasi terkoreksi yang terbesar. 1. Perhitungan simpangan baku (s) Simpangan baku adalah ukuran besarnya penyimpangan nilai dugaan terhadap nilai aktual (sebenarnya). Dalam uji statistik dibadingkan beberapa persamaan sehingga diperoleh nilai s yang terkecil yang menunjukan bahwa nilai dugaan berdasarkan persamaan yang disusun mendekati nilai aktual, dengan kata lain, semakin kecil nilai s maka

11 20 semakin tepat nilai dugaan yang diperoleh. Nilai s ditentukan dengan rumus: ² (Drapper & Smith 1992) S : Simpangan baku Ya : Nilai Sesungguhnya Yi : Nilai Dugaan (n-p) : Derajat bebas sisaan 2. Perhitungan koefisien determinasi terkoreksi (R 2 adjusted) Koefisien determinasi terkoreksi adalah nilai koefisien determinasi yang disesuaikan terhadap derajat bebas jumlah kuadrat sisa (JKS) dan jumlah kuadrat total terkoreksi (JKTT). Semakin tinggi nilai R 2 adjusted, maka seakin tinggi pula keeratan hubungan antar peubah tak bebas (Y) dan peubah bebas (X). nilai R 2 adjusted ditentukan dengan rumus: R 1 R 2 (adj) : R 2 adjusted JKS : Jumlah kuadrat sisa JKTT : Jumlah kuadrat total terkoreksi (n-p) : Derajat bebas sisa (n-1) : Derajat bebas total (Drapper & Smith 1992) 3.6 Analisis Data Metode analisis data yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Analisis deskriptif dan penyajian dalam bentuk gambar (histogram, diagram batang dan lain-lain). 2. Analisis perbedaan kadar karbon pada bagian-bagian pohon dilakukan analisis statistik dengan uji beda nilai tengah menggunakan uji t-student. Adapun parameter yang diuji, sebagai berikut: a. Perbedaan kadar karbon rata-rata setiap bagian pohon yaitu pada bagian akar, batang, cabang, ranting dan daun. b. Perbedaan kadar karbon berdasarkan kelas diameter setinggi dada (Ø 1.3 m).

12 21 c. Perbedaan kadar karbon berdasarkan jenis pohon. Prosedur uji statistiknya adalah sebagai berikut : 1. Menentukan formulasi hipotesis Ho : Tidak ada pengaruh X terhadap Y H1 : Ada pengaruh X terhadap Y 2. Menentukan taraf nyata dan t tabel i. Taraf nyata yang digunakan 5% (0,05) ii. Nilai t tabel memiliki derajat bebas (db) = n-2 t α; n-2 = 2, Menentukan kriteria pengujian Ho diterima (H1 ditolak) apabila t-hit t tabel Ho ditolak (H1 diterima) apabila t-hit > t tabel 4. Menentukan nilai uji statistik (nilai t-hit) Rumus yang digunakan adalah (Walpole 1993) : x x T hitung = ( ) s 1 s2 n 1 d n 2 0 t hitung : Beda nilai tengah x 1 : Rataan kadar karbon bagian pohon ke-1 x 2 : Rataan kadar karbon bagian pohon ke-2 d 0 : Selisih nilai beda tengah populasi = 0 S 2 1 : Ragam bagian pohon ke-1 S 2 2 : Ragam bagian pohon ke-2 n 1 : Jumlah contoh bagian pohon ke-1 : Jumlah contoh bagian pohon ke-2 n 2 5. Membuat kesimpulan Menyimpulkan Ho diterima atau ditolak.