METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di dalam areal Hak Pengusahaan Hutan (HPH) PT. Sari Bumi Kusuma, Unit S. Seruyan, Kalimantan Tengah. Areal hutan yang dipilih untuk penelitian ini adalah areal hutan yang dikelola dengan sistem silvikultur Tebang Pilih Tanam Jalur (TPTJ) dari berbagai umur tanam. Pengambilan data tanah, vegetasi dan iklim serta pengukuran pertama terhadap tinggi dan diameter tanaman dilaksanakan pada akhir Juli sampai akhir Agustus 2004. Pengukuran tinggi dan diameter yang kedua pada tanaman yang sama dikerjakan pada April 2005. Analisis sifat kimia dan biologi tanah dilakukan di Laboratorium Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, sedangkan untuk sifat fisik tanah dikerjakan di Balai Penelitian Tanah, Puslitbang Tanah dan Agroklimat, Bogor. Satuan Petak Contoh Penelitian Obyek yang diteliti dalam penelitian ini adalah hamparan hutan yang dikelola dengan sistem TPTJ, oleh karena itu, untuk memudahkan penempatan petak pengamatan maka satuan petak contoh tersebut harus memiliki kesamaan ciri tanah dan kemiringan lahan. Ciri tanah dan kemiringan lahan dijadikan dasar pendekatan sasaran pengukuran dengan pertimbangan bahwa ciri tanah sebagai faktor pembatas yang menentukan produktivitas lahan, sedangkan kemiringan lahan sebagai ciri lahan yang mudah diukur dan menentukan penyebaran sifatsifat tanah sekitarnya. Kemiringan lahan yang diamati dalam penelitian ini dikelompokkan kedalam kisaran kelas lereng antara datar (0-8%) sampai sedang (15-25%). Penelitian dilakukan pada 5 lahan TPTJ, lahan hutan bekas tebangan 1 bulan dengan sistem TPTJ dan hutan primer sebagai reference. Kelima lahan TPTJ tersebut adalah TPTJ umur 1 tahun (TJ 1 ), TPTJ umur 2 tahun (TJ 2 ), TPTJ umur 3 tahun (TJ 3 ), TPTJ umur 4 tahun (TJ 4 ) dan TPTJ umur 5 tahun (TJ 5 ).
berikut ini. Adapun riwayat masing-masing plot penelitian dapat dilihat pada Tabel 3 Tabel 3. Riwayat pengelolaan lahan plot penelitian No Plot TPTJ Riwayat Pengelolaan 1 TJ 1 Hutan bekas tebangan dengan sistem TPTI tahun 1983/84. Pada tahun 2003 ditanam dengan 3 jenis meranti (Shorea leprosula, S. parvifolia dan S. johorensis) dengan sistem jalur (TPTJ) 2 TJ 2 Hutan bekas tebangan dengan sistem TPTI tahun 1984/85. Pada tahun 2002 dikelola dengan sistem TPTJ dengan 3 jenis tanaman yaitu Shorea leprosula, S. parvifolia dan S. johorensis 3 TJ 3 Hutan bekas tebangan dengan sistem TPTI tahun 1985/86. Pada tahun 2001 dikelola dengan sistem TPTJ dengan jenis tanaman meliputi 16 jenis, diantaranya Shorea leprosula, S. parvifolia dan S. johorensis 4 TJ 4 Hutan bekas tebangan dengan sistem TPTI tahun 1985/86. Tahun 2000 dikelola dengan sistem TPTJ dengan jenis tanaman meliputi 16 jenis, diantaranya Shorea leprosula, S. parvifolia dan S. johorensis 5 TJ 5 Hutan bekas tebangan dengan sistem TPTI tahun 1986/87. Tahun 1999 dikelola dengan sistem TPTJ dengan jenis tanaman meliputi 16 jenis, diantaranya Shorea leprosula, S. parvifolia dan S. johorensis 6 To Hutan bekas tebangan TPTJ bulan Juni 2004 7 HP Hutan primer yang akan ditebang dengan sistem TPTJ tahun 2006 Pada setiap plot penelitian atau tipe lahan dipilih dua petak contoh dengan menggunakan metode purposive sampling, sehingga jumlah seluruh petak contoh adalah 7 plot x 2 petak contoh = 14 unit. Setiap petak contoh berukuran 200 m x 200 m atau 4 ha. Selanjutnya pada setiap petak contoh dilakukan pengukuran struktur dan komposisi vegetasi, suhu udara, kelembaban udara, intensitas cahaya, dan pengambilan data sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Setiap petak contoh dalam plot TPTJ umur 1, 2, 3, 4 dan 5 tahun, pengukuran dan pengamatan dilakukan pada jalur tanam dan jalur antara sebagai ciri sistem TPTJ. Pemilihan hutan alam sebagai ekosistem yang relatif stabil dimaksudkan sebagai pembanding terhadap sistem TPTJ yang kondisi ekosistemnya terganggu. 35
Tata Laksana Penelitian Penelitian meliputi beberapa tahap kegiatan, yaitu 1) persiapan penelitian, 2) pelaksanaan penelitian di lapangan, 3) analisis data. Diagram alir kegiatan penelitian disajikan pada Gambar 5. Peta tanah Peta topografi Mulai Satuan hutan/areal pengamatan Kesamaan : Ciri tanah dan kemiringan tanah Satuan petak contoh Pengambilan data vegetasi Pengambilan Contoh tanah Pengambilan data iklim Analisis struktur dan komposisi vegetasi Analisis kualitas tanah Analisis iklim Analisis perubahan fungsi ekosistem Kesimpulan Selesai Gambar 5. Diagram alir kegiatan penelitian 36
Persiapan Penelitian Kegiatan ini meliputi antara lain, pengumpulan dan pengkajian pustaka sebagai kerangka dasar bagi kegiatan selanjutnya, termasuk di dalamnya informasi tentang daerah penelitian. Pelaksanaan Penelitian di Lapangan Kegiatan di lapangan meliputi pengukuran dan pengambilan data vegetasi dan fisik lahan, yang meliputi tanah, iklim mikro dan pertumbuhan tanaman meranti. Struktur dan Komposisi Vegetasi Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengukur perubahan keadaan vegetasi pada hutan alam adalah dengan melakukan analisa vegetasi. Melalui cara ini perubahan bentuk struktur tegakan baik vertikal maupun secara horizontal dapat dilihat. Peubah ini menyatakan sebaran dimensi tegakan pada berbagai ukuran diameter pohon. Pengukuran dilakukan terhadap beberapa peubah seperti, nilai kerapatan jenis, frekuensi jenis, dominasi jenis, indeks nilai penting jenis, kekayaan dan kemerataan jenis. Untuk mengetahui peubah-peubah tersebut maka di lapangan dilakukan pengukuran terhadap tingkat pohon dan tiang yang meliputi, tinggi total pohon, tinggi bebas cabang dan diameter setinggi dada atau setinggi 130 cm, sedangkan untuk tingkat pancang dan semai hanya diperlukan data jumlah jenis. Dalam pengamatan atau pengambilan contoh vegetasi digunakan metode kuadrat (jalur berpetak) yang dibuat dua jalur pada masing-masing petak contoh. Desain jalur contoh di lapangan ditunjukkan pada Gambar 6. Kegiatan analisa vegetasi dilakukan dalam jalur-jalur pengamatan secara sistematik dengan lebar jalur 20 meter, yang di dalamnya dibuat petak-petak ukur sebagai berikut : a. Petak ukur 20 m x 20 m untuk pengamatan dan pengukuran tingkat pohon (diameter > 20 cm) yang meliputi jumlah, jenisnya, tinggi total dan diameter batang setinggi dada. 37
b. Petak ukur 10 m x 10 m untuk pengamatan dan pengukuran tingkat tiang (diameter antara 10 cm sampai 19.9 cm) yang mencakup jumlah, jenisnya, tinggi total dan diameter batang setinggi ada. c. Petak ukur 5 m x 5 m untuk pengamatan tingkat pancang (tinggi > 1.5 m dan diameter < 10 cm) yang meliputi jumlah dan jenisnya. d. Petak ukur 2 m x 2 m untuk pengamatan tingkat semai (tinggi antara 30 cm sampai 150 cm) dan tumbuhan bawah yang meliputi jumlah dan jenisnya. D A Keterangan : C B Arah rintis A : Petak ukur 20 m x 20 m B : Petak ukur 10 m x 10 m C : Petak ukur 5 m x 5 m D : Petak ukur 2 m x 2 m Kualitas Tanah Gambar 6. Bentuk petak ukur untuk analisa vegetasi Dalam penelitian ini penilaian terhadap kualitas tanah dilakukan pada skala plot. Untuk itu perlu dilakukan pengukuran beberapa indikator pada kondisi aktual areal TPTJ dan membandingkannya dengan kondisi ekosistem hutan alam (primer). Pengambilan contoh tanah pada setiap petak contoh dilakukan mengikuti jalur vegetasi pada kedalaman 0-10 cm dan 10-20 cm dari permukaan tanah. Setiap satuan contoh tanah yang diambil berupa contoh tanah terganggu dan contoh tanah utuh dengan menggunakan ring sample. Contoh tanah utuh (tidak terganggu) diambil sebanyak empat titik pada setiap petak contoh sehingga jumlah keseluruhan adalah 4 titik x 14 petak contoh x 2 kedalaman = 112 contoh tanah sedangkan untuk pengambilan contoh tanah terganggu pada setiap plot TPTJ 1, 2, 3, 4 dan 5 tahun dilakukan baik pada jalur tanam maupun jalur antara sebanyak satu titik per jalur yang merupakan komposit atau gabungan dari 38
beberapa titik pengambilan atau dengan kata lain terdapat 4 titik pada setiap petak contoh. Dengan demikian jumlah contoh tanah dari plot TPTJ saja adalah 4 titik x 10 petak contoh x 2 kedalaman = 80 contoh tanah. Dengan cara yang sama seperti pada TPTJ, maka pada plot hutan alam (primer) dan plot TPTJ belum ditanam akan diambil contoh tanah sebanyak 4 titik atau untuk keseluruhan sebanyak 4 titik x 4 petak contoh x 2 kedalaman = 32 contoh tanah, atau secara total untuk contoh tanah terganggu terdapat 80 + 32 = 112 contoh tanah. Gabungan contoh tanah utuh dan terganggu untuk seluruh plot penelitian adalah 112 + 112 = 224 contoh tanah. Untuk lebih jelas, lay-out pengambilan contoh tanah dan pengamatan vegetasi pada setiap petak contoh dapat dilihat pada Gambar 7. 3 m 22 m 3 m 22 m 200 m 20 m 20 m 200 m Keterangan : 1) Daerah diarsir adalah jalur pengamatan vegetasi (20 m) 2) = titik pengambilan contoh tanah utuh dan terganggu 3) 3 m = Jalur tanam 4) 22 m = jalur antara Gambar 7. Lay-out pengamatan vegetasi dan pengambilan contoh tanah pada setiap petak contoh Contoh tanah utuh dalam ring sample digunakan untuk analisis bobot isi, sedangkan contoh tanah terganggu untuk analisis sifat fisik tanah lainnya (stabilitas agregat dan tekstur), kimia tanah ( ph, C-organik dan N-total, N- anorganik), dan biologi tanah seperti biomassa mikroorganisme tanah. Secara 39
lengkap indikator kualitas tanah baik fisik, kimia maupun biologi dan metode analisisnya disajikan pada Tabel 4. Tabel 4. Indikator terpilih kualitas tanah dan metode analisisnya Indikator Sifat Tanah Metode Analisis Fisik Tanah Kimia Tanah Biologi Tanah Bobot isi Porositas Tekstur Kadar air Stabilitas agregat Suhu tanah C-organik (%)-tanah PH N-total N-anorganik (Ammonium dan Nitrat) Nisbah C/N serasah Carbon biomassa microorganisme tanah Nisbah C-mic/C-org Nisbah N-anorganik/N-total Ring Soil Sample Gravimetrik Pipet Gravimetrik Wet Sieving Termometer tanah Walkley Black Gelas Electrode Kjedahl Spektrofotometer Hitungan Fumigasi Ekstraksi Hitungan Hitungan Iklim Iklim diukur pada masing-masing petak contoh terutama perubahan yang terjadi pada areal TPTJ 1, 2, 3, 4 dan 5 tahun. Data yang dikumpulkan antara lain meliputi : 1. Suhu dan kelembaban udara diukur dengan menggunakan temperatur bola basah dan bola kering yang ditempatkan pada ketinggian 120 cm dari permukaan tanah di masing-masing jalur yaitu jalur tanam dan jalur antara, serta di plot hutan primer dan hutan bekas tebangan 1 bulan. 2. Suhu tanah diukur dengan menggunakan temperatur digital yang di tempatkan di tiap-tiap plot studi pada kedalaman yang berbeda, yaitu 0-10 cm dan 10-20 cm. 3. Intensitas cahaya diukur dengan menggunakan solarimeter yang ditempatkan pada masing-masing jalur (jalur tanam dan jalur antara), hutan primer dan hutan bekas tebangan 1 bulan. 40
Pertumbuhan Tanaman Meranti Pertumbuhan tanaman meranti diukur dari selisih diameter tanaman pada dua waktu pengukuran yang berurutan yaitu pada April 2004 dan April 2005. Pertumbuhan diameter tanaman merupakan parameter pertumbuhan yang mudah diukur dan memiliki tingkat konsistensi yang tinggi. Pengukuran tersebut dilakukan pada tiga jenis meranti andalan, yaitu Shorea leprosula, Shorea parvifolia dan Shorea johorensis umur 1, 2, 3, 4, dan 5 tahun pada jalur tanam dimana contoh tanah diambil. Analisis Data Berdasarkan hasil pengukuran vegetasi di lapangan maka selanjutnya dilakukan analisis terhadap data tersebut untuk memperoleh gambaran tentang kondisi struktur dan komposisi vegetasi plot penelitian. Analisa Vegetasi Kerapatan, Frekuensi, Dominasi dan Indeks Nilai Penting Jenis Analisis data untuk memperoleh nilai penting jenis pohon adalah sebagai berikut (Goldsmith et al. 1986) Jumlah individu per jenis Kerapatan Jenis = --------------------------------...(1) Luas plot contoh Kerapatan suatu jenis Kerapatan Relatif (KR) = ---------------------------------- x 100%...(2) Kerapatan seluruh jenis Jumlah petak ditemukan suatu jenis Frekuensi Jenis = ---------------------------------------------...(3) Jumlah seluruh petak Frekuensi suatu jenis Frekuensi Relatif (FR) = ----------------------------------------- x 100%...(4) Frekuensi seluruh jenis Luas bidang dasar jenis Dominasi Jenis = --------------------------------...(5) Luas plot contoh 41
Dominasi suatu Jenis Dominasi Relatif (DR) = --------------------------------- x 100%...(6) Dominasi seluruh jenis Indeks Nilai Penting (INP) = KR + FR + DR...(7) Keanekaragaman jenis (species diversity) Keanekaragaman jenis dihitung dengan menggunakan rumus indeks Shannon-Weiner (Krebs, 1972) dalam Moore and Chapman (1987) : s H = - Σ(p i )(log 2 p i )..(8) i =1 Keterangan : H = indeks keragaman, S = jumlah spesies, dan p i = proporsi total plot dimana ditemukan jenis i. Analisa Data Statistik Berdasarkan data yang terkumpul yaitu vegetasi, pertumbuhan tanaman meranti, sifat fisik, kimia dan biologi tanah serta iklim akan dianalisis dengan menggunakan ANOVA (Analysis of Variance) untuk membandingkan nilai tengah (rata-rata) dari masing-masing peubah tanah pada tiap-tiap plot penelitian, yang dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf nyata 5%. Analisis Gerombol (Cluster Analysis) Analisis ini digunakan untuk mengelompokkan obyek pengamatan, baik kondisi tanah maupun komposisi jenis. Analisis ini bertujuan untuk mengelompokkan n obyek pengamatan menjadi m kelompok berdasarkan kesamaan-kesamaan yang dimiliki. Prinsip analisis gerombol didasarkan pada ukuran kedekatan atau kemiripan dari setiap individu. Ukuran kedekatan yang dipakai adalah jarak Euclid (Euclidean distance). Hasil analisis gerombol disajikan dalam bentuk dendrogram. Setelah diperoleh dendrogram selanjutnya dilakukan pemotongan pada selisih penggambungan jarak terbesar. Analytic Network Process (ANP) Penilaian kualitas tanah diperoleh dengan cara menggabungkan hasil perhitungan pembobotan setiap indikator kualitas tanah. Beberapa peubah sifat 42
tanah yang dipakai adalah bobot isi, stabilitas agregat tanah, C-organik, N-total dan C-mic. Nilai pembobotan tersebut didapat dengan menggunakan ANP (Saaty 1996). Nilai akhir kualitas tanah merupakan hasil perkalian antara nilai tertimbang dan nilai skor. Nilai skor diberikan pada interval 0-10, semakin tinggi nilai skor menunjukkan tingkat kualitas tanah yang semakin tinggi. Nilai tertimbang indikator kualitas tanah didapat melalui ANP, dengan tahapan sebagai berikut : 1. Membuat perbandingan berpasangan dari setiap indikator. Pada tahap ini diperoleh nilai tertimbang indikator terhadap pencapaian tujuan (kualitas tanah). 2. Menentukan keberadaan dependensi antar indikator untuk memperoleh matriks dependensi antar indikator. 3. Membuat perbandingan berpasangan dari indikator yangsalaing terkait. Hasilnya adalah nilai tertimbang untuk setiap indikator berdasarkan dependensi. 4. Melakukan perkalian antara nilai tertimbang indikator terhadap indikator lain yang diperoleh pada tahap 1 dengan nilai tertimbang yang didapat pada tahap 3. Hasil tersebut merupakan nilai tertimbang untuk setiap indikator. Model Sistem Dinamik Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang hubungan sebab akibat dalam menentukan lebar jalur tanam terhadap pertumbuhan diameter tanaman meranti yang nantinya sebagai konsep dasar dalam menata rangkaian kegiatan silvikultur, maka diperlukan alat bantu pemodelan dinamika sistem dengan menggunakan perangkat lunak Powersim. Uji coba perangkat lunak dilakukan dengan menggunakan data tanah, pertumbuhan dan iklim dari hasil pengukuran lapang dan data sekunder yang diperoleh dari hasil penelitian pihak lain. Rancangan pembentukan model meliputi dua komponen, yaitu: 1. Penyiapan data, model dibentuk dari data yang didapat dari hasil pengukuran pada jalur tanam mulai umur 1 sampai 5 tahun. Jumlah 43
jalur tiap umur tanaman bervariasi tergantung kepada keberadaan jenis tanaman yang sudah ditetapkan yaitu, S. leprosula, S. parvifolia dan S. johorensis. 2. Pemodelan. Analisis model keterkaitan antara lebar jalur tanam dengan pertumbuhan tanaman meranti (riap dimeter). Analisis simulasi dilakukan untuk melihat perilaku model. Rancangan model disusun menggunakan perangkat lunak program Powersim. 44