Karakterisasi Sumberdaya Biofisik Lahan untuk Pengembangan Sistem Pertanian Terpadu
KARAKTERISASI SUMBERDAYA BlOFlSlK LAHAN
UNTUK
PENGEMBANGAN SlSTEM PERTANIAN TERPADU
oLEn
MUHAMMAD YAK08 ISHADAMY
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANlAN BOGQR
BOGOR
2002
SURAT PERNYATAAM
Dengan ini saya menyatakarr bahwa tesis yang berjudul
KARAKTERISASI SUMBERDAYA BIOFXSIK WHAN UNTUK
PEATGEMBANGAPS SISTEM PERTANIAM f ERPAOU
Adalah benar rnerupakan hasil katya sendifi dan begum pernah
dipublikasikan, Semua sumber data dart informasi yang cligunakan telah
dinyatakatl secara jelas dan dapat diperiksa kebtrarannya.
Muhammad Yakab ishadarny
NRP. 96227
KARAKTERISASI SUMBERDAYA BIOFISIK LAHAN
UNTUK
PENGEMBANGAN SISTEM PERTANIAN TERPADU
OEEH
MUHAMMAD YAK08 fSHADAWnY
Sebagai salah satu syarat untuk memparoleh geXar
Magisbr Sains
Pada
Program Studi Agroklirnatolagi
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BUGOR
2002
Judul Tesis
: KARAKTERISASI SUMBERDAYA BlOFlSlK LAWAN
UPJTUK PENGEMBANGAN SISTEM PERTAANIAPI
TERPADU
Nnma Mahasiswa : MUHAMMAD YAKOB ISHADAMY
Menyetujui;
4. Kamisi Pembimbing
[Dr. Ir. Hidayat Pawitan)
Ketua
(Dr. Ir. Yonny Koesrnaryono, MS.)
Anggota
2. Ketua Progmm Studi
Agroklfrnatotogi
/-
(Dr. Ir. Yonny Koesrnaryono, MS.)
(Dr.Ir. ban Gunawan, MSc.Eng.)
Anggob
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada 12 Desernber t 968 di Pidie, Nangroe Awh
Darussalam, sebagai anak kedua dari ernpat bersaudara dari keluarga
ismail Adamy (Atrn) dan lbunda Hamidah.
Pendidikan Dasar hingga Sekolah Menengah Atas diselesaikan di
Pidie, yaitu di Sekolah Dasar Negeri Musa (4976 - 1981)) Sekalah
-
1984), dan Sekolah
- 1987).
Penufis meianjutkan
Menengah Pertama Negeri Lueng Putu (1981
Menengah AEas Negeri Lueng Putu (1984
f endidikan Tinggi di lnstitut Pertanian Bagor masuk tahun 1987, fulus
sebagai Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan llmu Pengetahuan
Alarn, Jurusan Geofisika dan Meteorofogi Program Studi Agrornetearafagi
Tahun 1994 dertgan Judul Masahh Khusus Otornatisasi Sisbrn
instrurnentasi Meteorologi.
Penulis Ad afah Pmject Scjentisf pada Strategic Resources Instufe,
Biotmp Training and Infomafion Centre di Bogor sejak Agustus 2000,
Sebetumnya Penulis pernah menjadi tekrtisi dan rnengajar pada Jurusan
Geofisika dan Meteoralagi FMlPA IPB (1994
menjadi
anggata
Perhimpunan
-
Meteoralogi
2000).
Penulis juga
Pertanian
Indonesia
(PERHIMPI) dan Masyarzakat Penginderaan Jauh Indonesia (MAPIN).
Tahun 1996 Penulis mengikuti pendidikan Pasca Sarjana (Magister
Sains), Institut: Pertanian Bagor pada Program Studi Agroklirnatulogi
dengan biaya sendiri.
PRAKAXA
Segala puji dan syukur kepada Allah Yang Maha Kuasa atas segala
Rahrnat dan Karunia-Nya yang diberikan sahingga penulis dapat
menyelesaikan penetitian dan penulisan tesis Magister Sains ini.
Terimakasih dan penghargaatl penutis sampaikan kepada Dr, Ir.
Hidayat Pawitan, Dr. lr. Yonny Kuesmaryano, MS. dan Dr. Iwan Gunawart,
Msc,Eng., yang telah membimbing penulis dalarn peneiitian dan penulisan
tesis ini.
Ucapan terimakasifi dissampaikan pula kepada:
I
Rektur IPB, Direktur Program P a m Sajana dan Staf, Ketua
Program Studi Agroklirnatologi dan Staf, atas bantuan fasilitas dan
pelayanan yang diberikan selarna penulis mengikuti pendidikan
Program Magister.
2,
DireMur Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknalogi lnventarisasi
Sumberdaya Alam
BPPT atas w m u a bantuan yang dibarikn
selama pelaksanaan penelitian ini,
3.
National Resources Partnership Foundation (Jakarta) dcan Pimpinan
Pandak Pesantren Darunnajah Cipining
- Bugor, besefta staf yang
banyak membantu pelaksanaan pena&aan di lapangan.
4,
Rekan-rekan di Sistern Pertanian Terpadu (SPT) Oarunnajah yang
bekerja dengan penuh dedikasi selama pengembangan SPT skafa
pilot di lapangan.
5.
Pn'nc@/e Sfmtegic Resuums !nstifute - 87°C atas bantuan dan
fasilitas serta dukungan biaya yang diberikan sefarna penelitian dan
penyelesaian tugas akhif ini.
6,
Dr. Handoko atas bantuan adrninistrasi dan rnateri serb fasifitas
yang diberikan selarna pelaksanaan periculahan sarnpai akhir
penyelesaian studi penulis.
Kepada civitas agrokiirnatologi, tenrtarna di Laboratorium Agrometeorologi
atas segafa bantuan dan kerjasama yang diberikan penutis rnengucapkan
terirna kasih. Oernikian juga kepada para scientfsfdi Strategic Resourns
/nsfitufeBTfC dan para officeryang telah banyak mernbfikan saran dan
dukungan sampai Tesis terselesaikan.
Untuk, Farijit, Dadang, Khalq,
Cubang dan Teman-ternan di Farurn Kajian dan Pengembangart Regional
Amh (FKPRA) juga diucapkan tefirnakasih a&s bantuan dan dukungan
yang diberikan.
,-.
Terakhir penulis sampaikan terirnakasih yang tulus kepada f bunda,
Mertua, dan saudara-saudaraku Kak ~ a l Mizy,
.
dan Khary atas semua doa
dan dukungan mail yang telah diberikan. Teristimewa buat lstriku tercinta
Fakriati Z u h atas segala pengertian, kesabaran, dan dua yang diberikan
selama penelitian dan penyelesaian Tesis ini.
Sernoga Tesis ini bermanfaat bagi pembaca. Terirnakasih
Luas dan faju perubahan tahan sawah di Indonesia
sampai Tafiun 1993 ............................................
Luas dan laju perubahan lahan basah non-sawah di
Indonesia sampai Tahun t 993 ................................. .,.
Tabef 1.3
Tabel 2.3
Taabet 2.2
Luas dan laju perubahan lahan kering di Indonesia
sampai Tahun 1993 ............................................
Karakteristik atmasfer sebagai peubah lingkungan
biofisik SPT ........................................................
Karakteristik tanah sebagai peubah lingkungan
biofisik SPT ....................... ..,.. ...........................
Desktipsi data dan stasiun klimatolagi acuan untuk
......
analisis sgasiai parameter iklim ...........,....... .
.
Hasil peihitungan fluks (W/m3 dan total ( ~ ~ f m * )
harian radiasi surya netto raga-rata tahun
-
?982 1993 ..........................................................
Hasil interpafasi spasial curah hujan (P), lama
penyinaran (n) dan kecepahn angin (u) ratata-rata
ta hun 4 982- 1993 ....................,.............................
Hasif interpalasi spasial suhu (Ta)dan kelembaban
udara (RH) rata-rata tahun 1982 1993 .................
-
Hasil interpolasi spasial suhu udara rnaksirnurn (Tx)
dan minimum (Tnn)rataan tahun f 982 3 993 ...........
-
Data hasit ekstraksi parameter cuaca lokasi
perteritian rataan tahun 1982 - 4993 ..................,,.....
Hasil investigasi tanah detil fokasi penelitian 07 Mei
4 998 .................................................................
Kadar air tanah gada KL dan TLP serta laju infiltrasi
dasar bebrapa jenis tanah ........,,............,.,,, ,.,......*
Usaha perbaikan karak'teristik lahan clan tingkat
...............
masukan pengelalaan ..................... .
.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
lnteraksi biosfer-gaasfsr rantai energi dalam
ekasistem alarni ................................................
Gambar 2.2
Kerangka kerja kunseptual untuk pengembangan
SPT dengan pendekatan multidisiplin .................
Gambar 2.3
Stratifrkasi iklirn dan cuaca dengan pncirinya (Bey
...........
dan Las, 2991) ......*................"
,.a.u,~,,,,
Gambar 2.4
Georaferensi yang digunakan dalam prusedur
anafisis berdimensi ruartg
Gambar 3.1
..................
.,,
........+
Peta lokasi pengembangan SPT sitala pitot sebagai
tempat kegiatan penelitian lapangan
...................
Garnbar 3.2
Diagram alir kegiatan penelitian yang dilakukan
untuk karakterisasi SPT skala pitot .....................
Gambar 3.3
Diagram blok alur proses ekstraksi parameter
terrain ..............
Garnbar 3.4
If ustrasi prosedur EquivaIen RwtangIe
SimpIificafion (ERS)sebagai Representative A m
Parameter (RAP)..................................................
Gambar 3.5
Diagram blok aiur proses ekstraksi kompanen
radiasi surya ...................................................
Gambar 3.6
Posisi geografi stasiun klirnatologi acuan infonnasi
cuaca lokasi penelitian .....................................
Gambar 3.7
Diagram blok alur proses ekstraksi parameter hujan
teknik triangulasi
.............................................
Gambar 3.8
Ilustrasi diagram blak model kanonik desain SPT
skala pilot ......................................................
Gambar 4.1
Peta efevasi (kontur) lokasi penelitian, Rag adalah
titik koordinat iujukan, ditentukan tanggal 7 Mei
1998 .............................................................
Garnbar 4.2
Visualisasi 3 dimensi formasi terrain dengan relief
internal takasi SPT hasil interpalasi titik keiinggian
(elevasi) .........................................................
Garnbar 4.3
Gambar 4.4
Peta ketas lereng (slope map) lokasi penelitian
diturunkan dari peta kontur dan ukuran
grid ? O * l O rn ...................................................
Hasil karakterisasi parameter terrain lokasi
penelitian .,.......................................................
Garnbar4.5
FungsisinusuntukAirTempem~~~Extension
Mod4 (ATEM) dari Campbell (1977) daa Chen
(I
996) ........................,... ......................................
Gambar 4.6
Neraca air lahan iclirnatik (resolusi bulanan) di lokasi
penelitian, berdasarkan analisis neraca air lahan
Gambar 4.7
51
52
umum ................... .
........ .................................
72
Benchma& SPT dengan kumposisi awal (interaksi
antar komponen dan satuan terbatas).....................
74
xii
Lampiran 1
Hasil observasi terrain pada pengambilan contoh
tanah Tanggal '9 Mei I998 di lakasi penelitian ........ ...
Lampiran 2
Hasil analisis interpolasi spasial radiasi surya lakasi
penelitian berdasarkan nilai rata-rata 1982 1993.....
Larnpiran 3
Hasil interpalasi curah hujan, lama penyinaran dan
kecepatan angin takasi penelitian rataan tahun 3982
-
- 4993 ............................. ....... ..............................
Larnpiran 4
Hasil interpofasi vertikal (regresi) suhu dan
kelernbaban udara rataan lakasi penelitian rataan
tahurt 1982 - 1993 ..............,.......................... .......
Hasif interpalasi vertikal (regresi) suhu udara
maksirnum dan minimum lokasi penelitian .....,,,, .,...
Larnpiran 6
Data cuaca hasil ekstraksi parameter iklirn di lukasi
penelitian ...........................................................
Larnpiran 7
Fornula untuk estimasi kebutuhan air tanaman .......
Lampiran 8
Data teitnis karakterisasi tanah dan hasil investigasi
tanah lokasi penelltian
Karakterisasi dan analisis skala ertergi dan biaya
operasianaf .........................................................
1.
PENDAHULUAN
Permanfasatan Sumbet Daya Alam (SDA) tenrtama lingkungan fisik
untuk pengembangan pertanian terpadu yang komprehensif memerlukan
pendekatan baik dalam perencaman maupun dalam pengelolaan.
Sehingga upaya identifikasi dan karakterisasi yang dilakukan terhadap
sum berdaya yang tefsedia adalah masukan yang selaras dengan karakter
spesifik lokasi, Karakterisasi sistem usaha tani yang selaras dengan daya
dukutlg biaflsik sistem tersebut dikenat sebagai usaha optirnasi sistem
yang berbasis sumberdaya f resource base opf.imzation).
Penyusutan lahan sawah dan lahan subur terutarna di Pufau Jawa
akibat alih fungsi lahan dan tekanan sektor lain adalah kendala
peningicatan produksi pangart tetutama gadi,
Tabel 1.1 rnenyajikan
informasi luas lahan sawah di Indonesia sampai Tahun 1993, Total luas
lahan sawah hanya 11% dari total luas lahan damtan di Indonesia,
Sernentara fraksi lain lahzrn pertanian relatif masih cukup luas baik
lahan
basah nan-sawah atau lahan kering dart hutan (Tabel 1.2 dan 1.3).
Kendala utama dalam pengembangan lahan kering atau lahan basah non-
sawah adalah tingkat marginalitas lahan dengan faktur pmbatas dari
surnber alarni dan aktivitas rnanusia yang befpengaruh terhadap sistem
pruduksi pertmian,
Tabel 1.l. Luas dan laju perubahan taharr sawah di Indonesia sarnpai
Tahun 1993
I
Tipe lrigasi
T&un
kw-
Taknis
fadah
Musirn Tman
4 Wi H
Teknis
2 kali
T ~ I
Luas
W
531617 1278383 45765841 3914271
381
% dari Total Sawah
-
-, ,,,,,, -,
,,-
23,6
--
10.6
19,6
2,21
14,91
25.0 - 6.21
-
-, ,,,,
,,,,,
-21)
5351
45,8
28
1,21
2,3/
2,9r
~ $ 7 1 131
631
541
Catatan: (*) Berdasarkan Data 1989 1993; t+)
Perluasan;
(-1
Penyusutan
. .
..
Menurut musim tanamltahun
Sumber: BPS (1990)dan BPS (1994).
-
i")
Tabel 1.2,
100.0
lf,8
Luas dart laju perubahan lahan basah nun-sawah di
indonesia sarnpai Tahun 3 993
1
Tahwo
Luas 1993 (ha)
1
Tambak
I
8$3649,3
1
Kolm
184814
1
1
m
[
Rawe
2674070
-8,o
72,3
33'
I
1
1
1
7,1
%daitip3
-as
%diwit&lMan
12
Catatan: (*) Berdasarkan Data 1989 1993; j+) Perluasan;
Sumber: BPS (1 990) dan BPS (1994).
I
1
Tabel 1.3.
,"
-
Tat4
3699534
1
-J$
r oo,o
5,f
(-1 Psnyusutan
Luas dan laju perubahan lahan kering di Indonesia sarngai
a a u u 1993
I
1
I
L m 1993 (ha)
S l W l 31713881 12744633 231504331 178780921 519,25351 65136751 60423141
Perubahan (Wahunr
0,Z
431
8,8
40
204)
2.31
4,4l
33
5,al
21,t
x dari tip
%,+I
3,sl
29,s
sai
io,sj
tm,o
96 dari totat Lahan
12,51
17,s
231
2461
74
9,01
83,1
Catatan: (*) Berdasarkan Data 1989 1993; f+) Perfuasan; (-1 Penyusutan
Surnber: BPS (1990) dan BPS f 1994).
I
$4
1
-
Penggunaan tahan yang intensif dan pengelolaan sumberdaya
yang kurang optimum adalah sebagian dari faktur percepatan laju
degradasi surnberdaya fahan.
Oalam dimensi
waMu degradasi Iahan
akan berakibat pada biaya input eksternal sistem praduksi yang lebih
tinggi, terubma karma jumlah dan kuaHtas faktor pernbatas sernakin
tingg i. Masukan teknologi dan managemen untuk rnenekan faktor
pembatas serta petestarian sumberdaya lahan diperlukzln agar status
lahan marginal mertjadi lahan produktif. Safah satu solusi alternatif untuk
pengembangan surnberdaya tahan tersebut adalah penerapan teknologi
dan pengelolaan sumberdaya lahan pertanian dengan konsep Sistern
Partanian Terpadu (SPT) atau integrated Fanning System (IFS).
Pengembangan SPT addafah bentuk aplikasi konsep pertanian
alternatif yang didasarkan pada batasan sistem pertanian dalam arti luws
dengan sistern produksi bahan makanan dan serat yang secara sistematis
(Humphrey, ef a/. f994) bertujuan:
U
Lebih rnenekankan pada pendekatan berdasarkan proses-proses
alarni seperti siklus hara, fiksasi nitrogen dan pemaharnan
hubungan hama-predator dalam proses produksi pemtlian.
0
Reduksi input dari luar sistern pertanian (off farm) yang berpotensi
besar untuk perusakan lingkungan atau mambahayakan kesehatan
petani, pekerja dan konsurnen.
o
Peningkatan produksi rnelalui optimasi potensi ganetika dan bialogi
dari tanaman dan hewan.
a
Peningkatan taraf kesesuaian antara pola tanam dan potensi
produksi dengan faktor pernbatas lingkungan biofisik lahan untuk
menjamin keberlanjutan sistern produksi yang stabil faptimasi
sumberdaya tingkungan biofisik).
u
Sistern produksi yang efisien dan manguntungkan metalui perbaikan
rnanajemen dan konservasi (bnah, air, energi, dan sumber daya
hayatl)
Teknik karakterisasi sumberdaya lahan dalam pertmian terpadu
yang ingin dikembangkan adalah teknik karakterisasi untuk optimasi yang
hertolaic: dari keterbatasan sumberdaya.
Analisis faktur pembatas
merupakan kegiatan kunci atau basis dari sernua turunan kegiatan
perencanaan dan pengelalaan SPT. Pendekatan sistern dernikian
diharapkan menjadi alternatif bagi upaya pengernbangan wilsyah berbasis
SDA
betdasarkan karakterisasi lingkungan biafisik
lokasi untuk
wngembangan SPT.
Penekanan pada lingkungan biofisik (ikllrn, tanah, air, komponen
biotik ekosistern) untuk skala analisis dalarn panelitian ini adalah
pendekatan sistem yang berbasis sumberdaya untuk karakterisasi skala
turnbuh sistern usaha tani.
Hasil-hasil kajian pada skaia pilot akan
menjadi rnasukan dalarn pengernbangan pada skala yang lebih tuas
dengan acuan siskrn alami yang diperlakukan khusus bagi parameter
hasil karakterisasi surnberdaya pada lukasi tersebut, Dengan definisi
batasan dan asurnsi tertentu sebagai rnasukan, pendekatan sistem untuk
karakterisasi dan optimasi surnberdaya biofisik lahan rnerupakatl salusi
aiternatif dari kegiatan penelitian ini.
2
Tujuan Penelitian
Oengan kajian berdimensi ruang dan waMu (spasial-temporal)
terhadap sumberdaya biofisik
lahan untuk pengembangan sistem
pertanian terpadu, penelitian ini bertujuan:
a.
Mendapatkan suatu prosedur karakterisasi sumberdaya biofisik
lahan untuk pengernbangan Sistern Pertanian Terpadu dengan
penekanan pada pendekatan teknik agroklimatdogi.
b.
Penggunaan teknik inventarlsasi dan karakterisasi Pngkungan Sisik
dan karnpanen biutik sumberdaya lahan untuk perencanaan sistern
pertanian terpadu rnelafui integrasi teknik agraklimatufagi dan
sistem informasi geografi,
c.
Karakterisasi skala turnbuh sistern usahatani skala pilot untuk
pengembangan wilayah (perencanaan dan pangelolaan) behasis
sumberdaya alam.
1.3.
Ruang Lingkup Keg Satan Penelitran
Lingkup
kegiatan penelitian ini adalah
panerapan teknik
karakterisasi sumberdaya lahan untuk pengembangan SPT,
Tahap
Inventory adalah batasan kegiatan yang dilaksanakan dalarn penetitian ini
dengan keluaran berupa serangkaian prosedur dan teknik karakterisasi
sumberdaya biofisik lahan hrbasis pada klirnatulagi tempan, anafisis
spasiat, dan model empiris disesuaikan dengan kebutuhan. Penekanan
pada prosedur teknis didasarkan pada keterbratasan informasi dan fasilitas
penunjang lain dalarn penelitian ini.
Penyusunan modul-rnodui dasar bagi analisis lanjutan terhadap
informasi lingkungan biafisik untuk pengembangan SPT ddlarn penelitian
ini dapat digunakan untuk ruang dan waktu berbeda.
Seberapa
pertirnbangan tersebut adalah ide dasar dan rancangan kegiatan
penelitian ini. SPT skala pirut adalah bangun fisik sistem representatif
yang dijadikan basis Itegiatan penelitian ini dan diperlakukan sebagai
model. Teknik eksplorasi pustaka terutama informasi kornponen biotik
(tanaman, ternak, ikan, organisme fain) akan digunakan untuk rnelengkapi
basis data dalam penyusunan prosedur karakterisasi yang digunakan
pada SPT skala pilot yang dirancang.
I
Manfaat dan Kegunaan Hasit Panetitian
Luaran penelitian ini diharapkan menjadi alternatif prosedur teknis
dalam studi pengembangan sistem pertmian yang berbasis patensi
sumberdaya fahan dengan dirnensi ruang dan waktu yang dinamis.
Disamping itu hasil penelitian ini juga menjadi alternatif untuk model
ekstraksi otomatis parameter fingkungan biofisik (tanah, atmosfer,
komponert biotik) terutarna datarn pengembangan SPT dan bidang kajian
terapan lain, dengan pendekatan sistem dan alat bantu untuk penunjang
pengambitan keputusan dalam perencanaan dan pengembangan wilayah
yang berbasis sumberdaya alarn.
11.
21.
TINJAUAN PUSTAKA
Landasan Konseptual Sistem Pertanian Terpadu (SPT)
Usahatani sebagai suatu sistem dicirikan oleh komponen biotik dan
abiotik dalam lingkungan alami dengan batasan ruang dan waktu
terdefinisi.
Hewan dan tumbuhan terrnasuk mikroba baik yang
dibudidayakan maupun tidak merupakan suatu strata dalam rantai
makanan dalam interaksi geosfer-biosfer (Gambar 2.1). Pendekatan
sistem dalam pengembangan usahatani merupakan keharusan, karena
masukan yang diberikan serasi dengan status lingkungan pertanian dan
keluaran sistem optimum dalam batasan yang didefinisikan. Optimasi
terhadap komponen sistem usahatani melalui berbagai rekayasa teknik
diharapkan
dapat
menekan
faktor
pembatas
dengan
tetap
mempertahankan keserasian yang ada.
Gambar 2.1. lnteraksi biosfergeosfer rantai energi &lam ekosistem alami
Sistem Pertanian Terpadu (SPT) atau Integrated Farming System
(1FS) sacara konseptual merupakan integrasi sejumlah prasedur, teknik
dan manajemen dari sistern pertanian afternatif yang telah dikembangkan
saat hi.
Dengan kecendewngan terutama dalam kontaks praMis, di
dunia international sedang dikernbangkan sistem pertanian teliti (precision
farming system), dan secara prasedur dan teknis maupurr manajemen
dalam operasianal sistern pertanian tersebut berbasis pada SPT dengan
penggunaan teknatagi terkini secara intensif.
Pertanian atternatif meliputi sistem pertanian berkelanjutan
(susfajnable ag#cuffure),pertanian arganik (organic fanning), pertanian
alamiahlbialogis (ecofaming dan bio-dynamic farming), pertanian
bemasukan rendah (low input a g n ' c u f i ~ ~pertanian
~),
holistic dan lain-lain.
Sistern pertanian demikian ssrnakin banyak di terapkan berdsasarkan
konsekuensi kebutuhan pasar dan konsumen dengan pertimbangan
kesehatatr dan biaya jangka pendek serta jangka panjang pada sistern air
dan tanah (palusi) yang diakibatkan oleh kelebihan penggunaan bahan
kimia, degradasi lahan clan resisbnsi pesaing biotik komoditi. Pertanian
altematif tidak rnenggunakan pestisida sintetis untuk input produksi dan
rnenggunakan pestida alternatif untuk proteksi tanaman.
US-EPA, Badan Periindungan Lingkungan Amerika Serikat,
(Humphrey, at a/., 'I994) rnendapatkan bahwa pertanian adalah sumber
terbesar patusi nan-point dari pafusi air permukaan. Pertisida dan nitrat
dari pupuk terdektesi dalam kandungan air bumi di banyak zana
pertanian.
Erosi Iahan rnenjadi perhatian pemerintah dan ilmuwan.
Resistensi hama dan penyakit dan rasidu pestisida dalam bahnn makanan
masih sulit dipecahkan. Biaya input produksi rnenjadi bagian terbesar
dalarn aperasianal usahatani.
Negara lain juga hampir rnenernukan
kondisi batas optimum produksi dan sistem pasar interrtasional yang
kompetitif.
Dengan
pertirnbangan tersebut,
kebanyakan
petani rnulai
menerima sistem pertanian abrnatif ini dengan tujuan minimafisasi biaya,
Pemanfaatan basis sumber daya dan pedindungan kesehatan patani. Ciri
lapang pertanian alternatif, bukan praktek konvensional yang ditulak tatapi
prioritas introduksi inavasi dan integrasi sistem secara alarni dengan
pendekatan inferaksi biosfer-gaosfer.
Sistem demikian menekankan
manajernen hubungan biolagis hama dan pemangsa, proses alami fiksasi
nitrogen dibanding metode kirnia intansif:
Para pengembang hoiitic msoun8s management percaya
hambatan utama terhadap kefangsungan sumber daya lahan adalah
degradasi Daerah Aliran Sungai (DAS) dan ekosistern.
Sejarah
membuktikan bahwa pengelalaan Surnberdaya Alam (SDA), rnenghadapi
komplaksitas ekusistem yang haws dipahami dan ditangani berdasarkan
prioritas resika tinggi untuk jangka panjang. Tujuan dan sasaran termasuit
stabilasi fiskal, pengendalian mutu hidup untuk patani, pakerja, kunsurnan,
keuntungan moneter dan inkgritas lingkungan. Pemahaman dasar skala
praktis didasarkan pada: (a) Matahari adafah SDA yang harus
dimanfaatkan, (b) Humanisme dan interaksi susiai harus krkembang
untuk rnenjaga kelestarian lattan, (c) Ruang yang dikelola haws fokuo;, (d)
Tanah harus tehp teftutup aleh tanaman untuk rnenjaga kestabitan
sumberdaya lahan, (e) Hewan budidaya penting untuk lingkungan, dan
(9
Pendefenisian tujuan dan sasaran yang baik sangat diperlukan.
Ling kungan fisik sebagai kornpanen sistern pertanian terpadu dan
merupakan faMur pembatas dafam operasianaf, pendekatan muitidisiglin
(Gambar 2.2) yang kurnprehensif terhadap sistem di lapsng diperlukan
untuk menekan kondisi pembatas tersebut. Upaya mudifikasi terhadap
lingkungan fisik hanya dapat dilakukan pada skala terbatas, karena
kelayakan secara teknis tidak selalu dikuti oleh kelayakan ekunomis.
Salusi sederhana adaiah penyesuaian sistem usaha pertanian yang
berbasis daya dukung tingkungan fisik, Teknik yang umum untuk sebuah
sistem dengan kondisi pernbatas demikian adalah, optimasi komponen
penyusun sistern sesuai kriteria atau batasan optimum dengan resiko
patifig kecil. Sistern dernikian dapat bertahan bila sacara persyaratan
keberlanjutan sebuah sistern diintegrasikan yaitu
sosiai humanisme
berterirna, rnenguntungkan s@cara ekartomi, sederhana dalam teknis,
serasi daiarn batasan ekalogis terutama kornpanen lingkungan fisik
mampu rnendukung kornponen penyusun sistern secara keseluruhan.
Kebutuhan lingkungan fisik terutama iklirn dan tanah bagi komoditi
partanian sebagai kornponen sitem pertanian terpadu bemifat khas untuk
tiap kornp~nanatau komuditi (Mars dan Grossa, 1996; Kienik, et ah,
4993; Monteith & Unsworth, 3990; dan Jones, 1992). Keragaman
kebutuhan untuk kompanen yang brbeda tersebut s-fa
dibatasi dan dlprlakukan secara tunggal (Dorenbos
twpisah &pat
- Pruitt, 1975 dan
I97%; Dwenbos-Kassam, f 979;dan Kulp, 'I9771,sehingga karakterisasi
kebutuhan lingkungan fisik untuk perencsnaan dan pengetdaan komoditi
dafam dimensi lingkungan fis'rk dapat dikenafi.
flasil karakterisasi atau
informasi kebutuhan lingkungan frsik komoditi ini akan menjadi masukan
proses analisis dan pernodelan dafam kegiatan tnventarisasi untuk
parencanaan dan pengelalaan kornuditi pertanian (Rossiter, 1994 dan
Meijerink, et a/., 3 994).
Earnbar 2.2. Kerangka kwja kunseptuat untuk
dsngan wndekatan rnuttidisiplin,
pengembangan SPT
Pendakatan sistem dafam usahatmi adafah suatu ket.iantsan untuk
abad-21 menuju sistern pertanian yang tangguh dan efisien. Efisiensi
adalah peneiri dari afektivitas rakayasa teknologi usaha yang diterapkan.
Sehingga sistem usahatani yang dikembangkan mernifiki daya saing dan
produktifitas tinggi (konsep pertanian bewawasan agribisnis).
setiap tahapan proses usaha diperlukan rekayasa teknik
Dalam
untuk
mendapatkan nilai tambah suatu kamuditi. Perpaduan kosep agribisnis
dan agroindustri adalah rekayasa sistem usaha tani keamh yang efisien
dan berdaya saing tinggi.
1
Untuk aptimafisasi sumberdaya dalam ruang yang ada diperlukan
rnasukan teknologi sehingga daya darang terhadap praduktifitas sistem
usahatani lebih besar rnelalui irnplementasi pertanian padat teknalogi
(techno-taming}.
Kansep pertanian ramah lingkungan (eco-farming)
adalah ugaya kansenrasi sistem alam dengan tanpa merusak komponen
yang ada, produktifihs dan esfisiensi sistem usaha tani dapat dilakukan
dengan resiko usaha yang kedf (agroekolagi) sehingga kelastarian
lingkungan dan kestabilan produksi terjaga.
Sanchez (4995)dan Golley (1983) menjelaskan bahwa salah satu
upaya rekayasa sistern alarni dalam hubungannya dengan karnpleksitas
ruang dan wairtu (resources) sebuah ekosistem, teknolugi agrofumstry
merupnkan prosedur urnurn untuk optimasi agruekologi di kawasan hutan.
Kompetisi biolugi yang dibiakan terjadi secara alarni, telah rnarnpu
menghasilkan
pendapatan
mengganggu kestabilan
petani
sekitar
hubn
dengan
tanpa
hutan alarni. Kesimpulan ini berdasarkan hasil
penelitian yang dilakukan di berbagai negara tropis di Asia dan Afrlka.
2.2.
Tinjauan Karnponen Biofisik u n l k Pengembangan SPT
Lingkungan fisik adalah obyek acuan telaahan dalam kajian ini,
karena itu untuk bahzrn masukan dalam upaya optimasi surnberdaya
tingkungan fisik pemahaman tentang kornponen alami perlu dikrsnall.
Oisamping sebagai batasan sistern yang terdefinisi kampanen biufisik
lingkungan akan rnenjadi faMor pembatas dalam pengembangan SPT,
Pernyataan ini didasarkan pada keeratan Rubungan anbra komponen
biotik dan komponen abiotik suatu ekasistem bumi (Montehith - Unswarth,
1990; Campbell, N77; Rose, 1966;dan Jones, 1992).
lnventarisasi komponen lingkungan biofisik sebagai bagian dari
suatu sistem pertanian sangat diperfukan, karena sumberdaya lingkungan
Frsik adalat-i penentu dalam aperasi suatu ekosistam, Untuk tujuan
penyederhanaan maka analisis terhadap faktor penyusun lingkungan fisik
akan dikaji berdasarkan pendekatan kesetimbangan (neraca) Bahang
atau @nergidan air. Peart, %ta!, (1991) dan Sofee (9995), pendekatan
demikian didasarkan pada pendekatan sistem, dengan penelusuran aliran
energi
atau
bahang dafam
sistem
dengan batasan terdeinisi,
Penelusuran rantai energitmakanan dan
siklus
hidrologi adalah
representasi dari pendekatan sistem dalam batasan ruang dan waMu
(Marsh dan Grossa, I996).
Untuk kebutu han analisis dan teragan, Wang (.1963), rnarnberikan
rincian infumasi lingkungan fisik untuk baragam tujuan terutama untuk
pertanian. Ahosfer dan karakteristik fisik dalam operasi sisttrn atarni
merupakan media (lingkungan fisik) bagi biota dipermukaan, demikian
juga tanah dan air. Intetaksi dernikian dapat dipelajari dengan memahami
interaksi biosfer (hidup) dan lingkungannya (geosfer) sesuai batasan
sistem yang digunakan. Infurmasi untuk evafuasi lahan rneliputi iklim,
tanah, terrain, dan data fisik lingkungan lainnya yang diberikan Wang
(1963) dan dirangkum secara umum dalarn FA0 (1 9761,adalah ringkasan
karakteristik ketiga komgonen lingkungan fisik pertanian yang dapat
dikuantifikasi,
Dalam pengertian interaksi antara turnbuhan atau tanarnan dan
lingkungan flsik, perlu dijetaskan atau pernbagian lingkungsan fisik datarn
bentuk dan tahapan perturnbutran tanaman. Sehingga rnempermudah
identifikasi
pengaruh
unsur-unsur
atau
faktor
Iingkungan
yang
berpengaruh pada setiap bagian dalam proses peftumbuhan dan
perkembangan tanaman.
Pembagian tersebut menurut Wifliams dan
Joseph (1970)adalah sepeti berikut:
o
Cahaya, rnernpengaruhi reaksi fatosintesis dan fotuperiodisitas
pada tanaman.
a
Atmosfer, rnernpengaruhi ketersediaan CU2 dan 02'
ditn defisif
tekanan uap pada evaparasi, rnenetukan pedumbuhan tanaman.
Angin adafah kharakieristik atmosfer yang berfungsi sebagai agen
transport pada pencapuran CQa dalam zone daun, dan rnekanisrne
transport lain yang berhubungan dengan tanaman.
a
Lingkungan prakaran, yaitu struMur fisik tanah dan unsur hara,
ketersediaan air, aerasi, salinitas, dan faktor tanah lain yang
berpenganrh pada tanaman,
n
Suhu, merupakan fatar utarna yang menentukan di daerah trapis,
faktor penciri yang membedakan tanarnan tropis dan tanaman di
lintang tinggl.
Pembagian
lingkungan
fisik
demikian
pertimbangan bahwa proses interaksi antafa
didasarkan
pada
tartaman dan lingkungan
sangat karnpleks. Faktor fisik dalam kondisi tertentu menjadi pembatas
bagi tanaman dan penigkatan hasil dapat dilakukan dengan rnenunrnkan
salah satu faMar pembatas bagi pertumbuhan tanaman, Tabel 2.1 krikut
ini adalah uraian tentang faktar tingkungan Atmosfer dan karakteristiknya
sebagai lingkungan fisik komodlti dan Tabel 2.2 rnerinci karakteristik tanah
sebagai lingkungan fisik komoditi.
Tabet 2.1.
Karakteristik atmosfer sebagai peubah lingkungan biofisik
SPT
Karakteristik tanah sebagai peubah lingkungan biofisik SPT
Tabei 2.2.
KaraMerirstlk
Panmater
Mekanik
Tekstur
Struktur
Kerapatan
Lain-ktin
Wkripsi Panmeter
Ilkuran partikel Pasir (2.0 - O.Q2 mm), debu (0.02 - 0.002 mm),
Ud (0.002- 0.04302mm), dm kotoid (0,002- 0,OOOOOCI mm),
Mertiana (masif dan paxtikel ktnggd), Kompkks (granular,
b l d y , platy, prismatic,dan Columnar).
f Bulk density (berat ~olurnej,BaFat spesifik, kwapatan par4kd.
Konsistensi, Plastisitas, Viskositas, Pmafiiliks, dm
Kapiiaritas
Tenal
1
f
Cadangan
bhang
Transfer Bahang
Suhu Tanah
Kapasitas panas, panas spesifik
Koncluksi, rdiasi, conwksi (lmhwdan tubien)
' Variasi spsial (gradien vertikal dan horiintal), variasi waktu
(iam-an,diurnal musiman).
Kafakteristik
optik
I
I
Lain-lain
Pengaruh termal pada rnekanika tanah (mengembang), Manan
termat, karetakan dan pernbekuan, terkena frost, garis Mu,
reaksi kirnia dan pntbahan m a .
Ahdo
Tanah hra (0.40 0.201, H u b lebat (0.3 Q.10),Pasir &ah
{0.09),Pasir Icering (0.18), salju segar ( O M 0.8ff),0umi (0.35
0.43); nilat prkiraan pada gelombang tampak.
-
-
-
I
Karakteristik bmganen biotik dalarn SPT dipahami sebagai
kamoditi yang rnerupakan karnponen sistem Itu sendiri. Merujuk pada
FA0 (1976, 4983)
dan PCAARD (1986), karakteristik lahan yang
dievaluasi dalam kerangka pengembangan komoditi tanaman adalah:
P
Status air, ham, oirsigen di dalam zana interface datr perakakaran.
Media untuk perkembangan akar (kandisi sifat fisik dan rnorfologi
tanah) dan kandisi untuk pertumbuhan (bnah,ikiirn), sew faktur
kemudahan olah tanah (kerangka pengelolaan)
a
Salinitas, alkalanitas, toksisitas (aluminium dan pyrit), resistensi
terhadap erosi, bahaya banjir (frekuensi dan periode genangan,
rejim temperatur, energi radiasi dan fotoperiudik
a
Sahaya unsur iklirn terhadap pertumbuhan tanaman (angin,
kekeringan), keiembaban udara panganrhnya tsrhadap pesaing
alarni, periode kering untuk pemasakan (ripening)tanaman, varietas
tanaman dan hama penyakit,
Sedangkan
yang
rnenentukan dan
berpengaruh
terhadap
rnanajemen dan masukan eksternal yang diperlukan adalah :
D
Terrain berpengaruh terhadap mekanisme dan I atau pengslolaan
Iahan secara praktis (terras, tanaman seIa I alley cmpping, dsb)
kurrstruksi dan psrneliharaanjalan penghubung.
o
Ukuran dad unit potertsial rnanajemen abu satuan luas lafian
pertanian.
u
Lokasi dalam hubunganya utltuk penyediaanya sarana pruduksi
f input), dan pernasaran hasil (aspek ekanami)
Dalarn kerangira pengembangan SPT, hewan dan tanaman
dipandang sebagai kornoditi, sehingga tekniic karakterisasi lingkungatr
biafisik terhacfap surnberdaya lahan dapat diperlakukan =ma.
Perbedaan
spesifik akan dipedakukan khusus dalam prosedur analisis dan sintesis
sesuai kebutuhan ekologis dari kamuditi tersebut,
Ketergankr ngan
banyak proses fisiologi dalam kehidupan tidak tedepas dari keadaan di
skitarnya.
Bahkan bagi binatang berdarah dingin yang tidak marniliki
kemampuan mengendalikan suhu tubuh dan suhu lingkungannya sangat
ditentukan oleh kandisi iklim mikro (Jones, 1992; Monteith-Unsworrth,
9990;Campbell, 1977; dan Rase, 1966). Stfatifikasi dan fairtor penciri
iklim (Gambar 2.3) digunakan sebagai kerangka acuan skala analisis.
Cuaca SinopWHlakro
Synoptic Wa&er
SIrkulasl U d m dm Arus Laut
Anqht m a i m
Alih b a k q atau w g i
Skala Global
I
Gerakan Massa Udetra dan Uap Alr
Neraca Bahaos i Enemi
fklim Meso
Screen Climate
I
-
I
iklfm Mikro
(Mlcro Clfmda)
Gambar 2.3.
Latdwtensitas d i a s i surya
Lokasi Spesiiik
Suhu Udam& Tan&
Kelembabanmars
Presipatsi, Eraporasi, Angm, dst
I
Dicirikanofeh interaksi unsur-unsur
pada skala meso dengan kondisi dm sifat
fisik obyek i permukaa~
A
4
Lingkungnn Mlkro
Sangat Spesifik
Tanaman I Pemukaan
Stratifikasi iklim dan cuaca dangan pencirinya (Bey dan
Las, 1992).
Penerapan konsep neraca bahang untuk penelusuran rantai energi
adatah suatu teknik penelusuran yang rnungkin untuk diteragkan dalam
karakterisasi peubah lingkungan biofisik komaditi,
Penerapan flukum-
hukum dasar transport adalah kerangka acuan untuk mangetahui
mekanisme transfer bahang dalam sistern afarni (Jones, t 892). Distribusi
energi dalam neraca bahang akan rnempermudah Kia mernaharni
keeratan hubungan antarca karnpanen SPT dan lingkungan biofisiknya.
Pendekatan neraca air dengan tujuan untuk mengetatrui jurnlah negu air
yang diperoleh sehingga dapat diupayakan pernanfaatan sebaik mungkin,
Data neraca air dapat rnernberikan bekrapa keterangan panting tentang
jumlah netto yang dapat diperoleh, nilai surplus dad neraca air yang tidak
tertampung dan waktu kejadiannya.
Kebutuhan ekologis kamaditi budidaya didasarkan pada kansep
bahwa semua jenis karnuditi terrnasuk tanaman pertanian, peternairan,
dan perikanan, untuk dapat itumbuh atau hidup dan berpraduksi
rnernerlukan persyaratan tertentu, kernungkinan antara yang satu dan
yang Iainnya berbeda.
Persyrtratan tersebut terdiri dari energi radiasi,
temperatur, kelembaban, oksigen, dan ham. Persyaratan temperatur dan
kelembaban umurnnya digabungkan, dan diistilahkan dengan periade
perturnbuhan (FAO, 1983).
Zanasi agroekotogi komuditi (commodity
zoning) rnerupakan bahan acuan untuk studi lanjutan dalam pewilayah
darr pengembangan komoditi (Las, et aL, i990).
2.3.
Prosedur Terapan Karakbristasi Sumberdaya hiran untuk
Pengembangan SPT
Pendekatan nurnerik yang tekait spasial untuk sebuah bangun
sistem yang kornpleks Seperti SPT, tidak mungkin dilakukan dengan
analisis sederhana, karma itu dipedukan alat bantu yang lumrah untuk
inventoty dan anatisis informasi dan evaluasi terhadap sebuah sistem
yang dikembangkan.
Konsep database spasial yang diajukan oleh
Meijerink ef a/. (1994) dapat digunakan untuit pengalolaan data dan
dikernbangitan menjadi sistem infurmasi dalam pangambangan SPT.
Salah satu pendekatan nurnerik untuk analisis yang terkait: sgasial dalarn
karakterisasi dart evaluasi potensi sumbardaya lahan datarn kerangka
pengembangan SPT dengan konsep alat bantu pangambilan keputusan
adatah penerapan konsep pernodelan kamuditi yang dikembangkan aleh
Handoko (1994). Kedua rujukan tersebut dianggap serasi dengan tujuan
penetitian disini, kedua teknik tersebut rnerniliki basis yang sama yaitu
optirnasi peubah lingkungan fisik bagi pengembangan komoctiti. lntegrasi
kedua konsep tersebut dan penerapan teknik irarakterisasi untuk optirnasi
yang diberikan Mital (19761, Kulp (19771,dan Orvis (1993) diharapkan
menjadi sebuah sistern
pengembangan SPT
database yang layak untuk diterapkan
skala pilot, terutarna pada tahap karakterisasi
sumberdaya lahan,
Penerapan Sistem infurrnasi Geografis (GIs) dafam kagiatan SPT
rnembutuhkan pemaharnan terf-tadap beberapa karakteristik atau prosedur
umum yang rnendasar.
Kerangka acuan atau basis referensi untuk
prasedur terapan GiS umum adalah georeferensi dan sistem kuordinat:
yang digunakan,
Kedua acuan tersebut panting, karena prosedur standar
GIs yang merupakan atat bantu dengan cakupan aperasi berskata ruang
dan waktu, maka geareferensi dan sistern kourdinat sebagai acuan
aperasianal Rams ditetapkan. Proyeksi peta diperluan untuk tranforrnasi
koordinat peta (planar3 ke kaordinat georeferensi bumi (Spheric) segerti
pada Gambar 2.4.
Sistern proyeksi yang umum ciigunakan adatah
Universaf Transverse Mercafor (UTM) dengan batasan sebagai berikut:
a
Sistern proyeksi adalah versi Gouss-Kniger Transverse Mercator
dengan satuan dimensi panjartg adalah meter (m)
Q
fruy8ksi hanya meliputi mna LU 184' sarnpai LS 18Qa,secara
umum yang digunakan adatah 180 derajat lintang di kedua bafahan
burni.
n
Wilayah dunia dibagi dalam 60 zone brdasarkarr derajat garis bujur
(tiap zone = 6
'
)
. Zone 1 ditentukan untuk garis 180' dan sama
dengan zone 60 dengan perhikingan pasitif ice arah timur dari barat.
P
Zone icedua ditetapkan tiap 8' lintang utara dan selatan, Asal tiap
zone ditentuitan dari ekuator dengan nutasi abjad dari selatan
kearah utara (C-X)
Indonesia berada pada zone 44 sampai 55 proyeksi garis bujur dari
Bujur Tirnur 95' sampai ?4q0dan berada pada zone 1.- N proyeksi garis
Lintang Selatan 11' sampai Lintang Utara 6', (Meijerink, et a/., 1994).
Plotask
z : vektar wrtikal, positif arah Gd (devasWdalaman)
x : wktor tlorizonhl, pasitif arah W-E (WsBujur)
y : Wtor horizontal, positif arah S N (GadsLintang)
G : Georefermsi,O=pemlukaan lad
Gambar 2.4,
Geureferensi yang digunakan dalam prosedur analisis
berdimensi ruang
Teknik pengarnatan tefutarna peubah ikllrn dan tanah tidak
merupakan besaran kantinu secara spasiaf, maka teknik interpafasi
sebagai aiat bantu geostatistik perlu digunakan. Maijerink, af a/, ( j9941,
Wingrnasta dan ietterrmeir (1994), dan Todini dan Ferrarest (1996)
memperkenalkan teknik terapan gemtatistik untuk ekstraksi atornatls
parameter fisik lahan sebagai basis data dalam pernodelan hidrologi.
Penerapan teknik geustatistik untuk analisis data spasial dipsrlukan untuk
transformasi data titik yang merugakan ciri data iingkungan fisik (AIam)
yang diamati dengart konsep titik contoh sebagai representasi luasan
tertentu atau konsep Repmsertfafivta Area Parameter (RAP).
Secara urnurn teknik interpolasi depat digolangkan dalam dua
ketornpok,
yaitu
pendekatan
.
non-stokhastik
(deterministik)
dan
pendekatan stakhastik atau interpoiasi optimum (Statlstik). Bentuk urnurn
hubungan rnatematik untuk interpalasi adalah:
(4)
= Nilai estirnasi untuk tiap titik petlgamatan dengan
koordinat (xo,yo)
wi
zi
n
= Pembobot untuk titik ke-i
= Milai pengamatan pada titik ke-i derrgan kaardinat (xi,yi)
= Jurnlah titik cantahlpengamatan
Berdasariran prasedur terapan geostatistik (Meijerink, at a/. 4 934
dan Chen, i996) dapat digolangkan sebagai krikut:
Interpalasi deteministik polinomial orda-I (Interpolad Linier) dan
orde-2: Triangulasi Delaunay digunakan sebagai kriteria urnurn
untuk persamaan linier penyusun TIN dari sernbarang data yang
terdistribusi dalam luasan tertentu, (Meijerink, et at, 'I994; Chen,
1996). Kumpulan vektor linier tersebut akan barbentuk matfik,
selanjutnya solusi yang berlaku untuk persarnaan linier seperti
Gouss-Seidel dan Newton untuk iterasi dapat digunakan (Cheney
and Kirtcaid, I995). Metode perhitungan distribusi hujan spasial
metode poligan Thiessen adalah aplikasi teknik interpalasi ini.
Teknik ini sudah urnurn digunakan dalarn perangkat sistem
informasi spasial.
a
lnterpalasi deterministik Pofinomial Kuadratik dan Pointwise
Intepoiaiion; Teftnik ini dikenal dengan cubic interpolation dan bicubic inf@polation yang mew pakan pendekatan pefsamaan
polinom berorde tinggi. Konsep dasar penyusun teknik melibatitan
teknik transformasi Laplace (Meijerink et aj. 1904) dikenal dengan
bentuk tempan seperti Cubjc-spline dan Lapfacian smoothing
spline. Sedangkan pointwise inferpoIatianterdiri dari tekni k analisis
data numerik seperti moving avemge, weighted moving average,
dan inverse distance schemes.
Metode Interpolasi Statistik kurelasi spasial dan rnetode kriging.
Kurelasi spasial adalah interpolasi yang menggunakan asumsi
bahwa jarak terdekat antara dua nlai atau titik rnendekati
keseragaman pada jarak lebih besar dalam batasan yang diberikan.
Salah satu yang urnurn digunakan adaiah rnetode semi-varr'ance
untuk rnengukur derajat ketergantungan spasial suatu peubah.
Metode Kriging menggunakan asumsi dasar berikut: (a) Setiap
Peudah mengikuti sebaran normal (Gaussian), (b) Nilai dugaan
(interpolasi) tidak bias, dan diterirna dengan pembabatan antara 0
1, (c) Nilai harapan secara stasianar arde kedua akan sama dengan
nitai tengah lokat, (d) Ualam kriging sederhana, nilai tengah tidak
diketahui dan akan bernilai sama dengan nilai tangah populasi.
-
Dalam penerapan teknik interpolasi ini memiliki kelemahan,
sehingga penggunaan asumsi terbatas dalam proses anafisis diperlukan,
terutarna
teknik
interpofasi
deterministik.
Namun
terlepas
dari
kelernahannya, teknik geostatistik ini akan sangat membantu untuk
anatisis peubah biofisik yang berbasis skala ruang dan waktu. Teknik
karakterisasi fiujan wilayah, model tupografi (DEM) dan transformasi titik
(vektur) rnenjadi peubah spasial (raster)adalah bentuk
umum teragan dari
geostsatistik untuk inventarisasi surnberdaya biafisik tahan. Beberapa
kelemahan tersebut menurut Meijarink, et.af. ('l994),Tribe (19921,dan
Todini dan Farrarest (1996)sebagai berikut:
o
Nilai korelasi spasial dalam sebaran data tidak dikutkan dalam
perhitungan.
Perhitungan jarak hanya rnenggunakan jarak
geornetri, sedangkan peubah aiam sangat bervariasi dan dibangun
oleh sejumtah elemen alarni dengan peubah acak.
u
Metude tersebut tidak mernperhatikan faktor keterkaibn dengan
interpofasi, yang dalam metode geostatistik dijadikan ukuran
kelayakan pendugaan.
Fasilitas lain yang rnungkin untuk digunakart adalah teknik
pernodelan elevasi digital a&u Digital Ejevatbn Models (DEM) yaitu
sejurnlah array yang dibuhhkan bilangan untuk merfapresentasikan data
sebaran spasial elevasi suatu luasan diatas kntang alam tertentu. Digital
Terrain Model (DTM) mencakup clistribusi sapasial dari atribut terrain
adalah salah satu struMur DEM.
DTM adalah pew tupugrafi dalam
bentuic data digital, yang tidak hanya memuat OEM tetapi juga !and-use,
sedimentasi, hntuk garis drainase dan lain-lain.
Satuan rnarfotogis
terrain adalah satuan peh yang merupakan kurnpuian beberapa
karakteristik terrain. Tennasuk di dalamnya relief internal, fomasi bagian
drainase, kerapatan dminase dan jenis pala dan karakter lain jaringan
drainase dengan satuan tertentu (Tachikawa, et a/., 9994 dan Barling, et
a/., 19941,
Struktur data DEM yang urnurn, Barling, at.al. (1994)adalah: (a)
Model aaris yang menjelaskan elevasi dad terrain dengan kontur
(disimpan sebagai Digital Line Graph, DGLs). (b) Tdangulated
Irre~ubt
Netwok (TIN), Madel TIN membagi permukaan rnenjadi bagian-bagian
yang rnerupakan bangun triang ulasi.
Diperiukan 3 titik untuk referensi
tiap triagufasi, dan rnereka tidak dapat diubah dengan modifikasi oleh
prosedur interpalasi, (c) StruMur Grid, akan rnembagi witayah berdassarkan
petak regular atau irregular sesuai batasan pembangun yang ditentukan
baik ukuran, bentuk, dan jumlah petak krtentu.
Kualitas DTM dan turunannya secara umum bbih tergantung pada
kualitas masukan data dibanding pada tipe struktur data dan algoritrna
interpafasi,
Meijerink, at al. (1994) rnamberikan gambaran tentang
pernbangkiin dan pengelolaan dari high fidaIity DTM. Sumber data untuk
OEM adalah (a) Survei Lapann (Ground sunravs) yang didapatkan dari
pets tapografi dengan skala yang besar, seperti kawasan terkontaminasi,
perencanaan waduk, dan permukaan air bumi, (b) Metode Phor'ogmmetrv
berbasis Stereo A e M I3hofo5~m~)h~,
berdasafkan hubungan antara stereo
paralax dan objek elevasi dalam suatu scene untuk ortugonal dan sentral
proyeksi suatu citra secara jefas didefinisikan berdawrkan resatusi
fotograrnetri, (c) Ekstraksi otarnatis dari Citra Satelit.
f enerapan GIs dafarn karakerisasi sumberdaya lahan sudah
umum digunakan, Tribe (?996), Ciaussen (1995), Ranzi dan Rosso
(19951, telah menggunakan prosedur G1S untuk ekstraksi parameter fisik
lahan dengan basis data DEM, dan untuk skala luas teknik akan sangaf
rnembantu.
Oisamping itu pemahaman mekanisme inferaksi antar
kornponen sistem dalam batasan tanah dan atmosfer hams menjadi
acuan dasar.
Keterbatasan penggunaan data OEM untuk karakterisasi
parameter biofisik lahan terutarna g~samstri DEM diatasi dangan
penggunaan teknik ERS (Equiva/ent RectangIe Simp/ifcations) sebagai
parameter luasan representatif (RAP) akan mengatasi kendala tekniic
Aplikasi DEM dan turunannya sudah sangat banyak digunakan
dalam karakterisasi sumberdaya lafian, Untuk karakterisasi parameter
biofisik tahan dapat digunakan acuan yang diberikan oleh Meijerink, et a!,
(1994) dan Chen (1996). Basis data untuk eksttaksi parameter lahan
otornatis mefalui OEM adalah 4 matrik dasar berikut ini.
a
Matrik Elevasi: Matrik elevasi sebagai basis perhitungan berikut ini,
Representasi elevasi regufar akan mencitikan topografi sewra
nyata.
a
Matrik Arah Alirantdrainase): umum digunakan untuk sebuah sel
adalah arah aliran air keluar dari sel (8 arah ahran, satu dengan
kerniringan rnaksimurn slope dipilih untuk dirnasukkan dalam rnatrik
arah aliran).
a
Matrik Kelas Elevasi: Sel DTM adalah pangkeiasan dari elevasi
teriinggi (rangking 1) ke eievasi terendah, suatu cam untuk
menampilkan rnatrik rangking elevasi dengan merata-ratakan dua
array yang mengandung batis dan kolorn dengran nilai pada rnatrik
rangking etevasi.
a
Matrik Akumulasi Aliran: fungsi akumulasi afiran didefinisikan
sebagai operator yang memberikan matrik arah drainase dan rnatrik
pernbobat, determinannya menghasilkan matfik yang tiap elernen
mewakiri jumlah bobat semua elemen drafarn rnatrik dimana terjadi
drainase pada etemen tersebut.
Setelah 4 matrik utarna diperoteh, sejumlah karakterisitik atau
parameter biufisik lahart dapat dibangkitkan antara lain: Kemiringan lahan,
azimut lereng, aspect tahan, geometri lahan, batasan DAS, dan pata aliran
patensiat dan jaringan sungaildrainase
sintetis,
Oangan rnelewati
prosedur yang telah dikernbangkatl oIeh Meijerink, et a!. (1994), Chen
(1996), Tachikawa, et al. (1 994), Garbrecht dan Martz (19931,Mark dan
Garbrecht (19931,Wingrnosta, et a/. (1994) dan Ciaussen (1995), rnaka
beberapa parameter tunrnan dapat dibangkitkan, antara lain:
Distribusi bahang spasial dan temporal per unit luasan lahan (dalam
kerangka anatisis disini dipandang sebagai petak lahan atau sel
dengan basis grid) digunakan untuk analisis neraca bahang sistern
definitif.
Distribusi rnasukan air hujan dan kahilangatl air melalui mekanisme
penelusuran n e w air, sehingga status neraca air untuk
pengembangan SPT dalam sistern definltif dapat ddiketahui.
Karakteristik gwmetri permukaan yang akan berguna untuk analisis
cian sintesis parameter topografi dalam hubungannya dengan
rancangan pola tanam, teknik olah tanah, drainase, sistern irigasi,
dan aspek pengetolaan lain ternasuk zonasi lahan menurut
peruntukan yang menjadi obyek optimasi SPT dalam sistem
definitif.
Dan parameter lahan lain yang tekait spasiai dan temporal baik
karnponen fisik maupun komponen biotik dalarn kerangka optimasi
sistem definitif menetukan bagi pengernbangan SPT.
Teknik dasar dalam aptimasi sistem adalah inventarisasi komponsn
penyusun sistem yang menjadi masukan dalam analisis dan evaluasi,
Tahapan pertama dalam kegiatan tersebut adalah pendafinisian sistern
yang akan menjadi batasan sebagai acuan dabm aparasional ]anjutan,
Kulp (1977) dan Sofee 1995) rnenguraikan bahwa inventarisasi kornponen
penyusun sistern ini merupakan kerangka dasar untuk aptimasi.
Kapasitas sistem ditentukan berdasarkan infarmasi dasar tersebut,
sehingga pernifahan kajian atau penelusuran sektoral akan sefalu
menggunakan batasan sistem yang sesuai dengan definisi dan di lapang
karakteristiknya dapat dikenali.
Penentuan
afternatif
komoditi
berdasarkan metode sistem turunan
pengembangan
ditentukart
(derivative metho&)
yaitu
pernbukaart simput-simput kunci yang akan rnengaktiian sistem sehingga
kornponen sub sistem usaha lainnya akan terpicu. Pendekatan kebalikan
atau umpan balik juga diintegrasikan dalarn rancangan sistem, sehingga
sistem akan beropemi menurut kaedah kanseptual yang digunakan.
Operasi sistem tersebut secara terpadu berada dalarn batasan kerangka
kerja (system fmme work) dan bekerja krdasarkan panduan dalarn
bentuk kanonik sistem yang dikembangkan (FAO, I993).
Karma kebanyakan hubungan arttar peubafi biofisik lahan tidak
seialu linier, maka proses interpolasi dan transfomasi dipsriukan. Chenay
UNTUK
PENGEMBANGAN SlSTEM PERTANIAN TERPADU
oLEn
MUHAMMAD YAK08 ISHADAMY
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANlAN BOGQR
BOGOR
2002
SURAT PERNYATAAM
Dengan ini saya menyatakarr bahwa tesis yang berjudul
KARAKTERISASI SUMBERDAYA BIOFXSIK WHAN UNTUK
PEATGEMBANGAPS SISTEM PERTANIAM f ERPAOU
Adalah benar rnerupakan hasil katya sendifi dan begum pernah
dipublikasikan, Semua sumber data dart informasi yang cligunakan telah
dinyatakatl secara jelas dan dapat diperiksa kebtrarannya.
Muhammad Yakab ishadarny
NRP. 96227
KARAKTERISASI SUMBERDAYA BIOFISIK LAHAN
UNTUK
PENGEMBANGAN SISTEM PERTANIAN TERPADU
OEEH
MUHAMMAD YAK08 fSHADAWnY
Sebagai salah satu syarat untuk memparoleh geXar
Magisbr Sains
Pada
Program Studi Agroklirnatolagi
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BUGOR
2002
Judul Tesis
: KARAKTERISASI SUMBERDAYA BlOFlSlK LAWAN
UPJTUK PENGEMBANGAN SISTEM PERTAANIAPI
TERPADU
Nnma Mahasiswa : MUHAMMAD YAKOB ISHADAMY
Menyetujui;
4. Kamisi Pembimbing
[Dr. Ir. Hidayat Pawitan)
Ketua
(Dr. Ir. Yonny Koesrnaryono, MS.)
Anggota
2. Ketua Progmm Studi
Agroklfrnatotogi
/-
(Dr. Ir. Yonny Koesrnaryono, MS.)
(Dr.Ir. ban Gunawan, MSc.Eng.)
Anggob
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada 12 Desernber t 968 di Pidie, Nangroe Awh
Darussalam, sebagai anak kedua dari ernpat bersaudara dari keluarga
ismail Adamy (Atrn) dan lbunda Hamidah.
Pendidikan Dasar hingga Sekolah Menengah Atas diselesaikan di
Pidie, yaitu di Sekolah Dasar Negeri Musa (4976 - 1981)) Sekalah
-
1984), dan Sekolah
- 1987).
Penufis meianjutkan
Menengah Pertama Negeri Lueng Putu (1981
Menengah AEas Negeri Lueng Putu (1984
f endidikan Tinggi di lnstitut Pertanian Bagor masuk tahun 1987, fulus
sebagai Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan llmu Pengetahuan
Alarn, Jurusan Geofisika dan Meteorofogi Program Studi Agrornetearafagi
Tahun 1994 dertgan Judul Masahh Khusus Otornatisasi Sisbrn
instrurnentasi Meteorologi.
Penulis Ad afah Pmject Scjentisf pada Strategic Resources Instufe,
Biotmp Training and Infomafion Centre di Bogor sejak Agustus 2000,
Sebetumnya Penulis pernah menjadi tekrtisi dan rnengajar pada Jurusan
Geofisika dan Meteoralagi FMlPA IPB (1994
menjadi
anggata
Perhimpunan
-
Meteoralogi
2000).
Penulis juga
Pertanian
Indonesia
(PERHIMPI) dan Masyarzakat Penginderaan Jauh Indonesia (MAPIN).
Tahun 1996 Penulis mengikuti pendidikan Pasca Sarjana (Magister
Sains), Institut: Pertanian Bagor pada Program Studi Agroklirnatulogi
dengan biaya sendiri.
PRAKAXA
Segala puji dan syukur kepada Allah Yang Maha Kuasa atas segala
Rahrnat dan Karunia-Nya yang diberikan sahingga penulis dapat
menyelesaikan penetitian dan penulisan tesis Magister Sains ini.
Terimakasih dan penghargaatl penutis sampaikan kepada Dr, Ir.
Hidayat Pawitan, Dr. lr. Yonny Kuesmaryano, MS. dan Dr. Iwan Gunawart,
Msc,Eng., yang telah membimbing penulis dalarn peneiitian dan penulisan
tesis ini.
Ucapan terimakasifi dissampaikan pula kepada:
I
Rektur IPB, Direktur Program P a m Sajana dan Staf, Ketua
Program Studi Agroklirnatologi dan Staf, atas bantuan fasilitas dan
pelayanan yang diberikan selarna penulis mengikuti pendidikan
Program Magister.
2,
DireMur Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknalogi lnventarisasi
Sumberdaya Alam
BPPT atas w m u a bantuan yang dibarikn
selama pelaksanaan penelitian ini,
3.
National Resources Partnership Foundation (Jakarta) dcan Pimpinan
Pandak Pesantren Darunnajah Cipining
- Bugor, besefta staf yang
banyak membantu pelaksanaan pena&aan di lapangan.
4,
Rekan-rekan di Sistern Pertanian Terpadu (SPT) Oarunnajah yang
bekerja dengan penuh dedikasi selama pengembangan SPT skafa
pilot di lapangan.
5.
Pn'nc@/e Sfmtegic Resuums !nstifute - 87°C atas bantuan dan
fasilitas serta dukungan biaya yang diberikan sefarna penelitian dan
penyelesaian tugas akhif ini.
6,
Dr. Handoko atas bantuan adrninistrasi dan rnateri serb fasifitas
yang diberikan selarna pelaksanaan periculahan sarnpai akhir
penyelesaian studi penulis.
Kepada civitas agrokiirnatologi, tenrtarna di Laboratorium Agrometeorologi
atas segafa bantuan dan kerjasama yang diberikan penutis rnengucapkan
terirna kasih. Oernikian juga kepada para scientfsfdi Strategic Resourns
/nsfitufeBTfC dan para officeryang telah banyak mernbfikan saran dan
dukungan sampai Tesis terselesaikan.
Untuk, Farijit, Dadang, Khalq,
Cubang dan Teman-ternan di Farurn Kajian dan Pengembangart Regional
Amh (FKPRA) juga diucapkan tefirnakasih a&s bantuan dan dukungan
yang diberikan.
,-.
Terakhir penulis sampaikan terirnakasih yang tulus kepada f bunda,
Mertua, dan saudara-saudaraku Kak ~ a l Mizy,
.
dan Khary atas semua doa
dan dukungan mail yang telah diberikan. Teristimewa buat lstriku tercinta
Fakriati Z u h atas segala pengertian, kesabaran, dan dua yang diberikan
selama penelitian dan penyelesaian Tesis ini.
Sernoga Tesis ini bermanfaat bagi pembaca. Terirnakasih
Luas dan faju perubahan tahan sawah di Indonesia
sampai Tafiun 1993 ............................................
Luas dan laju perubahan lahan basah non-sawah di
Indonesia sampai Tahun t 993 ................................. .,.
Tabef 1.3
Tabel 2.3
Taabet 2.2
Luas dan laju perubahan lahan kering di Indonesia
sampai Tahun 1993 ............................................
Karakteristik atmasfer sebagai peubah lingkungan
biofisik SPT ........................................................
Karakteristik tanah sebagai peubah lingkungan
biofisik SPT ....................... ..,.. ...........................
Desktipsi data dan stasiun klimatolagi acuan untuk
......
analisis sgasiai parameter iklim ...........,....... .
.
Hasil peihitungan fluks (W/m3 dan total ( ~ ~ f m * )
harian radiasi surya netto raga-rata tahun
-
?982 1993 ..........................................................
Hasil interpafasi spasial curah hujan (P), lama
penyinaran (n) dan kecepahn angin (u) ratata-rata
ta hun 4 982- 1993 ....................,.............................
Hasif interpalasi spasial suhu (Ta)dan kelembaban
udara (RH) rata-rata tahun 1982 1993 .................
-
Hasil interpolasi spasial suhu udara rnaksirnurn (Tx)
dan minimum (Tnn)rataan tahun f 982 3 993 ...........
-
Data hasit ekstraksi parameter cuaca lokasi
perteritian rataan tahun 1982 - 4993 ..................,,.....
Hasil investigasi tanah detil fokasi penelitian 07 Mei
4 998 .................................................................
Kadar air tanah gada KL dan TLP serta laju infiltrasi
dasar bebrapa jenis tanah ........,,............,.,,, ,.,......*
Usaha perbaikan karak'teristik lahan clan tingkat
...............
masukan pengelalaan ..................... .
.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
lnteraksi biosfer-gaasfsr rantai energi dalam
ekasistem alarni ................................................
Gambar 2.2
Kerangka kerja kunseptual untuk pengembangan
SPT dengan pendekatan multidisiplin .................
Gambar 2.3
Stratifrkasi iklirn dan cuaca dengan pncirinya (Bey
...........
dan Las, 2991) ......*................"
,.a.u,~,,,,
Gambar 2.4
Georaferensi yang digunakan dalam prusedur
anafisis berdimensi ruartg
Gambar 3.1
..................
.,,
........+
Peta lokasi pengembangan SPT sitala pitot sebagai
tempat kegiatan penelitian lapangan
...................
Garnbar 3.2
Diagram alir kegiatan penelitian yang dilakukan
untuk karakterisasi SPT skala pitot .....................
Gambar 3.3
Diagram blok alur proses ekstraksi parameter
terrain ..............
Garnbar 3.4
If ustrasi prosedur EquivaIen RwtangIe
SimpIificafion (ERS)sebagai Representative A m
Parameter (RAP)..................................................
Gambar 3.5
Diagram blok aiur proses ekstraksi kompanen
radiasi surya ...................................................
Gambar 3.6
Posisi geografi stasiun klirnatologi acuan infonnasi
cuaca lokasi penelitian .....................................
Gambar 3.7
Diagram blok alur proses ekstraksi parameter hujan
teknik triangulasi
.............................................
Gambar 3.8
Ilustrasi diagram blak model kanonik desain SPT
skala pilot ......................................................
Gambar 4.1
Peta efevasi (kontur) lokasi penelitian, Rag adalah
titik koordinat iujukan, ditentukan tanggal 7 Mei
1998 .............................................................
Garnbar 4.2
Visualisasi 3 dimensi formasi terrain dengan relief
internal takasi SPT hasil interpalasi titik keiinggian
(elevasi) .........................................................
Garnbar 4.3
Gambar 4.4
Peta ketas lereng (slope map) lokasi penelitian
diturunkan dari peta kontur dan ukuran
grid ? O * l O rn ...................................................
Hasil karakterisasi parameter terrain lokasi
penelitian .,.......................................................
Garnbar4.5
FungsisinusuntukAirTempem~~~Extension
Mod4 (ATEM) dari Campbell (1977) daa Chen
(I
996) ........................,... ......................................
Gambar 4.6
Neraca air lahan iclirnatik (resolusi bulanan) di lokasi
penelitian, berdasarkan analisis neraca air lahan
Gambar 4.7
51
52
umum ................... .
........ .................................
72
Benchma& SPT dengan kumposisi awal (interaksi
antar komponen dan satuan terbatas).....................
74
xii
Lampiran 1
Hasil observasi terrain pada pengambilan contoh
tanah Tanggal '9 Mei I998 di lakasi penelitian ........ ...
Lampiran 2
Hasil analisis interpolasi spasial radiasi surya lakasi
penelitian berdasarkan nilai rata-rata 1982 1993.....
Larnpiran 3
Hasil interpalasi curah hujan, lama penyinaran dan
kecepatan angin takasi penelitian rataan tahun 3982
-
- 4993 ............................. ....... ..............................
Larnpiran 4
Hasil interpofasi vertikal (regresi) suhu dan
kelernbaban udara rataan lakasi penelitian rataan
tahurt 1982 - 1993 ..............,.......................... .......
Hasif interpalasi vertikal (regresi) suhu udara
maksirnum dan minimum lokasi penelitian .....,,,, .,...
Larnpiran 6
Data cuaca hasil ekstraksi parameter iklirn di lukasi
penelitian ...........................................................
Larnpiran 7
Fornula untuk estimasi kebutuhan air tanaman .......
Lampiran 8
Data teitnis karakterisasi tanah dan hasil investigasi
tanah lokasi penelltian
Karakterisasi dan analisis skala ertergi dan biaya
operasianaf .........................................................
1.
PENDAHULUAN
Permanfasatan Sumbet Daya Alam (SDA) tenrtama lingkungan fisik
untuk pengembangan pertanian terpadu yang komprehensif memerlukan
pendekatan baik dalam perencaman maupun dalam pengelolaan.
Sehingga upaya identifikasi dan karakterisasi yang dilakukan terhadap
sum berdaya yang tefsedia adalah masukan yang selaras dengan karakter
spesifik lokasi, Karakterisasi sistem usaha tani yang selaras dengan daya
dukutlg biaflsik sistem tersebut dikenat sebagai usaha optirnasi sistem
yang berbasis sumberdaya f resource base opf.imzation).
Penyusutan lahan sawah dan lahan subur terutarna di Pufau Jawa
akibat alih fungsi lahan dan tekanan sektor lain adalah kendala
peningicatan produksi pangart tetutama gadi,
Tabel 1.1 rnenyajikan
informasi luas lahan sawah di Indonesia sampai Tahun 1993, Total luas
lahan sawah hanya 11% dari total luas lahan damtan di Indonesia,
Sernentara fraksi lain lahzrn pertanian relatif masih cukup luas baik
lahan
basah nan-sawah atau lahan kering dart hutan (Tabel 1.2 dan 1.3).
Kendala utama dalam pengembangan lahan kering atau lahan basah non-
sawah adalah tingkat marginalitas lahan dengan faktur pmbatas dari
surnber alarni dan aktivitas rnanusia yang befpengaruh terhadap sistem
pruduksi pertmian,
Tabel 1.l. Luas dan laju perubahan taharr sawah di Indonesia sarnpai
Tahun 1993
I
Tipe lrigasi
T&un
kw-
Taknis
fadah
Musirn Tman
4 Wi H
Teknis
2 kali
T ~ I
Luas
W
531617 1278383 45765841 3914271
381
% dari Total Sawah
-
-, ,,,,,, -,
,,-
23,6
--
10.6
19,6
2,21
14,91
25.0 - 6.21
-
-, ,,,,
,,,,,
-21)
5351
45,8
28
1,21
2,3/
2,9r
~ $ 7 1 131
631
541
Catatan: (*) Berdasarkan Data 1989 1993; t+)
Perluasan;
(-1
Penyusutan
. .
..
Menurut musim tanamltahun
Sumber: BPS (1990)dan BPS (1994).
-
i")
Tabel 1.2,
100.0
lf,8
Luas dart laju perubahan lahan basah nun-sawah di
indonesia sarnpai Tahun 3 993
1
Tahwo
Luas 1993 (ha)
1
Tambak
I
8$3649,3
1
Kolm
184814
1
1
m
[
Rawe
2674070
-8,o
72,3
33'
I
1
1
1
7,1
%daitip3
-as
%diwit&lMan
12
Catatan: (*) Berdasarkan Data 1989 1993; j+) Perluasan;
Sumber: BPS (1 990) dan BPS (1994).
I
1
Tabel 1.3.
,"
-
Tat4
3699534
1
-J$
r oo,o
5,f
(-1 Psnyusutan
Luas dan laju perubahan lahan kering di Indonesia sarngai
a a u u 1993
I
1
I
L m 1993 (ha)
S l W l 31713881 12744633 231504331 178780921 519,25351 65136751 60423141
Perubahan (Wahunr
0,Z
431
8,8
40
204)
2.31
4,4l
33
5,al
21,t
x dari tip
%,+I
3,sl
29,s
sai
io,sj
tm,o
96 dari totat Lahan
12,51
17,s
231
2461
74
9,01
83,1
Catatan: (*) Berdasarkan Data 1989 1993; f+) Perfuasan; (-1 Penyusutan
Surnber: BPS (1990) dan BPS f 1994).
I
$4
1
-
Penggunaan tahan yang intensif dan pengelolaan sumberdaya
yang kurang optimum adalah sebagian dari faktur percepatan laju
degradasi surnberdaya fahan.
Oalam dimensi
waMu degradasi Iahan
akan berakibat pada biaya input eksternal sistem praduksi yang lebih
tinggi, terubma karma jumlah dan kuaHtas faktor pernbatas sernakin
tingg i. Masukan teknologi dan managemen untuk rnenekan faktor
pembatas serta petestarian sumberdaya lahan diperlukzln agar status
lahan marginal mertjadi lahan produktif. Safah satu solusi alternatif untuk
pengembangan surnberdaya tahan tersebut adalah penerapan teknologi
dan pengelolaan sumberdaya lahan pertanian dengan konsep Sistern
Partanian Terpadu (SPT) atau integrated Fanning System (IFS).
Pengembangan SPT addafah bentuk aplikasi konsep pertanian
alternatif yang didasarkan pada batasan sistem pertanian dalam arti luws
dengan sistern produksi bahan makanan dan serat yang secara sistematis
(Humphrey, ef a/. f994) bertujuan:
U
Lebih rnenekankan pada pendekatan berdasarkan proses-proses
alarni seperti siklus hara, fiksasi nitrogen dan pemaharnan
hubungan hama-predator dalam proses produksi pemtlian.
0
Reduksi input dari luar sistern pertanian (off farm) yang berpotensi
besar untuk perusakan lingkungan atau mambahayakan kesehatan
petani, pekerja dan konsurnen.
o
Peningkatan produksi rnelalui optimasi potensi ganetika dan bialogi
dari tanaman dan hewan.
a
Peningkatan taraf kesesuaian antara pola tanam dan potensi
produksi dengan faktor pernbatas lingkungan biofisik lahan untuk
menjamin keberlanjutan sistern produksi yang stabil faptimasi
sumberdaya tingkungan biofisik).
u
Sistern produksi yang efisien dan manguntungkan metalui perbaikan
rnanajemen dan konservasi (bnah, air, energi, dan sumber daya
hayatl)
Teknik karakterisasi sumberdaya lahan dalam pertmian terpadu
yang ingin dikembangkan adalah teknik karakterisasi untuk optimasi yang
hertolaic: dari keterbatasan sumberdaya.
Analisis faktur pembatas
merupakan kegiatan kunci atau basis dari sernua turunan kegiatan
perencanaan dan pengelalaan SPT. Pendekatan sistern dernikian
diharapkan menjadi alternatif bagi upaya pengernbangan wilsyah berbasis
SDA
betdasarkan karakterisasi lingkungan biafisik
lokasi untuk
wngembangan SPT.
Penekanan pada lingkungan biofisik (ikllrn, tanah, air, komponen
biotik ekosistern) untuk skala analisis dalarn panelitian ini adalah
pendekatan sistem yang berbasis sumberdaya untuk karakterisasi skala
turnbuh sistern usaha tani.
Hasil-hasil kajian pada skaia pilot akan
menjadi rnasukan dalarn pengernbangan pada skala yang lebih tuas
dengan acuan siskrn alami yang diperlakukan khusus bagi parameter
hasil karakterisasi surnberdaya pada lukasi tersebut, Dengan definisi
batasan dan asurnsi tertentu sebagai rnasukan, pendekatan sistem untuk
karakterisasi dan optimasi surnberdaya biofisik lahan rnerupakatl salusi
aiternatif dari kegiatan penelitian ini.
2
Tujuan Penelitian
Oengan kajian berdimensi ruang dan waMu (spasial-temporal)
terhadap sumberdaya biofisik
lahan untuk pengembangan sistem
pertanian terpadu, penelitian ini bertujuan:
a.
Mendapatkan suatu prosedur karakterisasi sumberdaya biofisik
lahan untuk pengernbangan Sistern Pertanian Terpadu dengan
penekanan pada pendekatan teknik agroklimatdogi.
b.
Penggunaan teknik inventarlsasi dan karakterisasi Pngkungan Sisik
dan karnpanen biutik sumberdaya lahan untuk perencanaan sistern
pertanian terpadu rnelafui integrasi teknik agraklimatufagi dan
sistem informasi geografi,
c.
Karakterisasi skala turnbuh sistern usahatani skala pilot untuk
pengembangan wilayah (perencanaan dan pangelolaan) behasis
sumberdaya alam.
1.3.
Ruang Lingkup Keg Satan Penelitran
Lingkup
kegiatan penelitian ini adalah
panerapan teknik
karakterisasi sumberdaya lahan untuk pengembangan SPT,
Tahap
Inventory adalah batasan kegiatan yang dilaksanakan dalarn penetitian ini
dengan keluaran berupa serangkaian prosedur dan teknik karakterisasi
sumberdaya biofisik lahan hrbasis pada klirnatulagi tempan, anafisis
spasiat, dan model empiris disesuaikan dengan kebutuhan. Penekanan
pada prosedur teknis didasarkan pada keterbratasan informasi dan fasilitas
penunjang lain dalarn penelitian ini.
Penyusunan modul-rnodui dasar bagi analisis lanjutan terhadap
informasi lingkungan biafisik untuk pengembangan SPT ddlarn penelitian
ini dapat digunakan untuk ruang dan waktu berbeda.
Seberapa
pertirnbangan tersebut adalah ide dasar dan rancangan kegiatan
penelitian ini. SPT skala pirut adalah bangun fisik sistem representatif
yang dijadikan basis Itegiatan penelitian ini dan diperlakukan sebagai
model. Teknik eksplorasi pustaka terutama informasi kornponen biotik
(tanaman, ternak, ikan, organisme fain) akan digunakan untuk rnelengkapi
basis data dalam penyusunan prosedur karakterisasi yang digunakan
pada SPT skala pilot yang dirancang.
I
Manfaat dan Kegunaan Hasit Panetitian
Luaran penelitian ini diharapkan menjadi alternatif prosedur teknis
dalam studi pengembangan sistem pertmian yang berbasis patensi
sumberdaya fahan dengan dirnensi ruang dan waktu yang dinamis.
Disamping itu hasil penelitian ini juga menjadi alternatif untuk model
ekstraksi otomatis parameter fingkungan biofisik (tanah, atmosfer,
komponert biotik) terutarna datarn pengembangan SPT dan bidang kajian
terapan lain, dengan pendekatan sistem dan alat bantu untuk penunjang
pengambitan keputusan dalam perencanaan dan pengembangan wilayah
yang berbasis sumberdaya alarn.
11.
21.
TINJAUAN PUSTAKA
Landasan Konseptual Sistem Pertanian Terpadu (SPT)
Usahatani sebagai suatu sistem dicirikan oleh komponen biotik dan
abiotik dalam lingkungan alami dengan batasan ruang dan waktu
terdefinisi.
Hewan dan tumbuhan terrnasuk mikroba baik yang
dibudidayakan maupun tidak merupakan suatu strata dalam rantai
makanan dalam interaksi geosfer-biosfer (Gambar 2.1). Pendekatan
sistem dalam pengembangan usahatani merupakan keharusan, karena
masukan yang diberikan serasi dengan status lingkungan pertanian dan
keluaran sistem optimum dalam batasan yang didefinisikan. Optimasi
terhadap komponen sistem usahatani melalui berbagai rekayasa teknik
diharapkan
dapat
menekan
faktor
pembatas
dengan
tetap
mempertahankan keserasian yang ada.
Gambar 2.1. lnteraksi biosfergeosfer rantai energi &lam ekosistem alami
Sistem Pertanian Terpadu (SPT) atau Integrated Farming System
(1FS) sacara konseptual merupakan integrasi sejumlah prasedur, teknik
dan manajemen dari sistern pertanian afternatif yang telah dikembangkan
saat hi.
Dengan kecendewngan terutama dalam kontaks praMis, di
dunia international sedang dikernbangkan sistem pertanian teliti (precision
farming system), dan secara prasedur dan teknis maupurr manajemen
dalam operasianal sistern pertanian tersebut berbasis pada SPT dengan
penggunaan teknatagi terkini secara intensif.
Pertanian atternatif meliputi sistem pertanian berkelanjutan
(susfajnable ag#cuffure),pertanian arganik (organic fanning), pertanian
alamiahlbialogis (ecofaming dan bio-dynamic farming), pertanian
bemasukan rendah (low input a g n ' c u f i ~ ~pertanian
~),
holistic dan lain-lain.
Sistern pertanian demikian ssrnakin banyak di terapkan berdsasarkan
konsekuensi kebutuhan pasar dan konsumen dengan pertimbangan
kesehatatr dan biaya jangka pendek serta jangka panjang pada sistern air
dan tanah (palusi) yang diakibatkan oleh kelebihan penggunaan bahan
kimia, degradasi lahan clan resisbnsi pesaing biotik komoditi. Pertanian
altematif tidak rnenggunakan pestisida sintetis untuk input produksi dan
rnenggunakan pestida alternatif untuk proteksi tanaman.
US-EPA, Badan Periindungan Lingkungan Amerika Serikat,
(Humphrey, at a/., 'I994) rnendapatkan bahwa pertanian adalah sumber
terbesar patusi nan-point dari pafusi air permukaan. Pertisida dan nitrat
dari pupuk terdektesi dalam kandungan air bumi di banyak zana
pertanian.
Erosi Iahan rnenjadi perhatian pemerintah dan ilmuwan.
Resistensi hama dan penyakit dan rasidu pestisida dalam bahnn makanan
masih sulit dipecahkan. Biaya input produksi rnenjadi bagian terbesar
dalarn aperasianal usahatani.
Negara lain juga hampir rnenernukan
kondisi batas optimum produksi dan sistem pasar interrtasional yang
kompetitif.
Dengan
pertirnbangan tersebut,
kebanyakan
petani rnulai
menerima sistem pertanian abrnatif ini dengan tujuan minimafisasi biaya,
Pemanfaatan basis sumber daya dan pedindungan kesehatan patani. Ciri
lapang pertanian alternatif, bukan praktek konvensional yang ditulak tatapi
prioritas introduksi inavasi dan integrasi sistem secara alarni dengan
pendekatan inferaksi biosfer-gaosfer.
Sistem demikian menekankan
manajernen hubungan biolagis hama dan pemangsa, proses alami fiksasi
nitrogen dibanding metode kirnia intansif:
Para pengembang hoiitic msoun8s management percaya
hambatan utama terhadap kefangsungan sumber daya lahan adalah
degradasi Daerah Aliran Sungai (DAS) dan ekosistern.
Sejarah
membuktikan bahwa pengelalaan Surnberdaya Alam (SDA), rnenghadapi
komplaksitas ekusistem yang haws dipahami dan ditangani berdasarkan
prioritas resika tinggi untuk jangka panjang. Tujuan dan sasaran termasuit
stabilasi fiskal, pengendalian mutu hidup untuk patani, pakerja, kunsurnan,
keuntungan moneter dan inkgritas lingkungan. Pemahaman dasar skala
praktis didasarkan pada: (a) Matahari adafah SDA yang harus
dimanfaatkan, (b) Humanisme dan interaksi susiai harus krkembang
untuk rnenjaga kelestarian lattan, (c) Ruang yang dikelola haws fokuo;, (d)
Tanah harus tehp teftutup aleh tanaman untuk rnenjaga kestabitan
sumberdaya lahan, (e) Hewan budidaya penting untuk lingkungan, dan
(9
Pendefenisian tujuan dan sasaran yang baik sangat diperlukan.
Ling kungan fisik sebagai kornpanen sistern pertanian terpadu dan
merupakan faMur pembatas dafam operasianaf, pendekatan muitidisiglin
(Gambar 2.2) yang kurnprehensif terhadap sistem di lapsng diperlukan
untuk menekan kondisi pembatas tersebut. Upaya mudifikasi terhadap
lingkungan fisik hanya dapat dilakukan pada skala terbatas, karena
kelayakan secara teknis tidak selalu dikuti oleh kelayakan ekunomis.
Salusi sederhana adaiah penyesuaian sistem usaha pertanian yang
berbasis daya dukung tingkungan fisik, Teknik yang umum untuk sebuah
sistem dengan kondisi pernbatas demikian adalah, optimasi komponen
penyusun sistern sesuai kriteria atau batasan optimum dengan resiko
patifig kecil. Sistern dernikian dapat bertahan bila sacara persyaratan
keberlanjutan sebuah sistern diintegrasikan yaitu
sosiai humanisme
berterirna, rnenguntungkan s@cara ekartomi, sederhana dalam teknis,
serasi daiarn batasan ekalogis terutama kornpanen lingkungan fisik
mampu rnendukung kornponen penyusun sistern secara keseluruhan.
Kebutuhan lingkungan fisik terutama iklirn dan tanah bagi komoditi
partanian sebagai kornponen sitem pertanian terpadu bemifat khas untuk
tiap kornp~nanatau komuditi (Mars dan Grossa, 1996; Kienik, et ah,
4993; Monteith & Unsworth, 3990; dan Jones, 1992). Keragaman
kebutuhan untuk kompanen yang brbeda tersebut s-fa
dibatasi dan dlprlakukan secara tunggal (Dorenbos
twpisah &pat
- Pruitt, 1975 dan
I97%; Dwenbos-Kassam, f 979;dan Kulp, 'I9771,sehingga karakterisasi
kebutuhan lingkungan fisik untuk perencsnaan dan pengetdaan komoditi
dafam dimensi lingkungan fis'rk dapat dikenafi.
flasil karakterisasi atau
informasi kebutuhan lingkungan frsik komoditi ini akan menjadi masukan
proses analisis dan pernodelan dafam kegiatan tnventarisasi untuk
parencanaan dan pengelalaan kornuditi pertanian (Rossiter, 1994 dan
Meijerink, et a/., 3 994).
Earnbar 2.2. Kerangka kwja kunseptuat untuk
dsngan wndekatan rnuttidisiplin,
pengembangan SPT
Pendakatan sistem dafam usahatmi adafah suatu ket.iantsan untuk
abad-21 menuju sistern pertanian yang tangguh dan efisien. Efisiensi
adalah peneiri dari afektivitas rakayasa teknologi usaha yang diterapkan.
Sehingga sistem usahatani yang dikembangkan mernifiki daya saing dan
produktifitas tinggi (konsep pertanian bewawasan agribisnis).
setiap tahapan proses usaha diperlukan rekayasa teknik
Dalam
untuk
mendapatkan nilai tambah suatu kamuditi. Perpaduan kosep agribisnis
dan agroindustri adalah rekayasa sistem usaha tani keamh yang efisien
dan berdaya saing tinggi.
1
Untuk aptimafisasi sumberdaya dalam ruang yang ada diperlukan
rnasukan teknologi sehingga daya darang terhadap praduktifitas sistem
usahatani lebih besar rnelalui irnplementasi pertanian padat teknalogi
(techno-taming}.
Kansep pertanian ramah lingkungan (eco-farming)
adalah ugaya kansenrasi sistem alam dengan tanpa merusak komponen
yang ada, produktifihs dan esfisiensi sistem usaha tani dapat dilakukan
dengan resiko usaha yang kedf (agroekolagi) sehingga kelastarian
lingkungan dan kestabilan produksi terjaga.
Sanchez (4995)dan Golley (1983) menjelaskan bahwa salah satu
upaya rekayasa sistern alarni dalam hubungannya dengan karnpleksitas
ruang dan wairtu (resources) sebuah ekosistem, teknolugi agrofumstry
merupnkan prosedur urnurn untuk optimasi agruekologi di kawasan hutan.
Kompetisi biolugi yang dibiakan terjadi secara alarni, telah rnarnpu
menghasilkan
pendapatan
mengganggu kestabilan
petani
sekitar
hubn
dengan
tanpa
hutan alarni. Kesimpulan ini berdasarkan hasil
penelitian yang dilakukan di berbagai negara tropis di Asia dan Afrlka.
2.2.
Tinjauan Karnponen Biofisik u n l k Pengembangan SPT
Lingkungan fisik adalah obyek acuan telaahan dalam kajian ini,
karena itu untuk bahzrn masukan dalam upaya optimasi surnberdaya
tingkungan fisik pemahaman tentang kornponen alami perlu dikrsnall.
Oisamping sebagai batasan sistern yang terdefinisi kampanen biufisik
lingkungan akan rnenjadi faMor pembatas dalam pengembangan SPT,
Pernyataan ini didasarkan pada keeratan Rubungan anbra komponen
biotik dan komponen abiotik suatu ekasistem bumi (Montehith - Unswarth,
1990; Campbell, N77; Rose, 1966;dan Jones, 1992).
lnventarisasi komponen lingkungan biofisik sebagai bagian dari
suatu sistem pertanian sangat diperfukan, karena sumberdaya lingkungan
Frsik adalat-i penentu dalam aperasi suatu ekosistam, Untuk tujuan
penyederhanaan maka analisis terhadap faktor penyusun lingkungan fisik
akan dikaji berdasarkan pendekatan kesetimbangan (neraca) Bahang
atau @nergidan air. Peart, %ta!, (1991) dan Sofee (9995), pendekatan
demikian didasarkan pada pendekatan sistem, dengan penelusuran aliran
energi
atau
bahang dafam
sistem
dengan batasan terdeinisi,
Penelusuran rantai energitmakanan dan
siklus
hidrologi adalah
representasi dari pendekatan sistem dalam batasan ruang dan waMu
(Marsh dan Grossa, I996).
Untuk kebutu han analisis dan teragan, Wang (.1963), rnarnberikan
rincian infumasi lingkungan fisik untuk baragam tujuan terutama untuk
pertanian. Ahosfer dan karakteristik fisik dalam operasi sisttrn atarni
merupakan media (lingkungan fisik) bagi biota dipermukaan, demikian
juga tanah dan air. Intetaksi dernikian dapat dipelajari dengan memahami
interaksi biosfer (hidup) dan lingkungannya (geosfer) sesuai batasan
sistem yang digunakan. Infurmasi untuk evafuasi lahan rneliputi iklim,
tanah, terrain, dan data fisik lingkungan lainnya yang diberikan Wang
(1963) dan dirangkum secara umum dalarn FA0 (1 9761,adalah ringkasan
karakteristik ketiga komgonen lingkungan fisik pertanian yang dapat
dikuantifikasi,
Dalam pengertian interaksi antara turnbuhan atau tanarnan dan
lingkungan flsik, perlu dijetaskan atau pernbagian lingkungsan fisik datarn
bentuk dan tahapan perturnbutran tanaman. Sehingga rnempermudah
identifikasi
pengaruh
unsur-unsur
atau
faktor
Iingkungan
yang
berpengaruh pada setiap bagian dalam proses peftumbuhan dan
perkembangan tanaman.
Pembagian tersebut menurut Wifliams dan
Joseph (1970)adalah sepeti berikut:
o
Cahaya, rnernpengaruhi reaksi fatosintesis dan fotuperiodisitas
pada tanaman.
a
Atmosfer, rnernpengaruhi ketersediaan CU2 dan 02'
ditn defisif
tekanan uap pada evaparasi, rnenetukan pedumbuhan tanaman.
Angin adafah kharakieristik atmosfer yang berfungsi sebagai agen
transport pada pencapuran CQa dalam zone daun, dan rnekanisrne
transport lain yang berhubungan dengan tanaman.
a
Lingkungan prakaran, yaitu struMur fisik tanah dan unsur hara,
ketersediaan air, aerasi, salinitas, dan faktor tanah lain yang
berpenganrh pada tanaman,
n
Suhu, merupakan fatar utarna yang menentukan di daerah trapis,
faktor penciri yang membedakan tanarnan tropis dan tanaman di
lintang tinggl.
Pembagian
lingkungan
fisik
demikian
pertimbangan bahwa proses interaksi antafa
didasarkan
pada
tartaman dan lingkungan
sangat karnpleks. Faktor fisik dalam kondisi tertentu menjadi pembatas
bagi tanaman dan penigkatan hasil dapat dilakukan dengan rnenunrnkan
salah satu faMar pembatas bagi pertumbuhan tanaman, Tabel 2.1 krikut
ini adalah uraian tentang faktar tingkungan Atmosfer dan karakteristiknya
sebagai lingkungan fisik komodlti dan Tabel 2.2 rnerinci karakteristik tanah
sebagai lingkungan fisik komoditi.
Tabet 2.1.
Karakteristik atmosfer sebagai peubah lingkungan biofisik
SPT
Karakteristik tanah sebagai peubah lingkungan biofisik SPT
Tabei 2.2.
KaraMerirstlk
Panmater
Mekanik
Tekstur
Struktur
Kerapatan
Lain-ktin
Wkripsi Panmeter
Ilkuran partikel Pasir (2.0 - O.Q2 mm), debu (0.02 - 0.002 mm),
Ud (0.002- 0.04302mm), dm kotoid (0,002- 0,OOOOOCI mm),
Mertiana (masif dan paxtikel ktnggd), Kompkks (granular,
b l d y , platy, prismatic,dan Columnar).
f Bulk density (berat ~olurnej,BaFat spesifik, kwapatan par4kd.
Konsistensi, Plastisitas, Viskositas, Pmafiiliks, dm
Kapiiaritas
Tenal
1
f
Cadangan
bhang
Transfer Bahang
Suhu Tanah
Kapasitas panas, panas spesifik
Koncluksi, rdiasi, conwksi (lmhwdan tubien)
' Variasi spsial (gradien vertikal dan horiintal), variasi waktu
(iam-an,diurnal musiman).
Kafakteristik
optik
I
I
Lain-lain
Pengaruh termal pada rnekanika tanah (mengembang), Manan
termat, karetakan dan pernbekuan, terkena frost, garis Mu,
reaksi kirnia dan pntbahan m a .
Ahdo
Tanah hra (0.40 0.201, H u b lebat (0.3 Q.10),Pasir &ah
{0.09),Pasir Icering (0.18), salju segar ( O M 0.8ff),0umi (0.35
0.43); nilat prkiraan pada gelombang tampak.
-
-
-
I
Karakteristik bmganen biotik dalarn SPT dipahami sebagai
kamoditi yang rnerupakan karnponen sistem Itu sendiri. Merujuk pada
FA0 (1976, 4983)
dan PCAARD (1986), karakteristik lahan yang
dievaluasi dalam kerangka pengembangan komoditi tanaman adalah:
P
Status air, ham, oirsigen di dalam zana interface datr perakakaran.
Media untuk perkembangan akar (kandisi sifat fisik dan rnorfologi
tanah) dan kandisi untuk pertumbuhan (bnah,ikiirn), sew faktur
kemudahan olah tanah (kerangka pengelolaan)
a
Salinitas, alkalanitas, toksisitas (aluminium dan pyrit), resistensi
terhadap erosi, bahaya banjir (frekuensi dan periode genangan,
rejim temperatur, energi radiasi dan fotoperiudik
a
Sahaya unsur iklirn terhadap pertumbuhan tanaman (angin,
kekeringan), keiembaban udara panganrhnya tsrhadap pesaing
alarni, periode kering untuk pemasakan (ripening)tanaman, varietas
tanaman dan hama penyakit,
Sedangkan
yang
rnenentukan dan
berpengaruh
terhadap
rnanajemen dan masukan eksternal yang diperlukan adalah :
D
Terrain berpengaruh terhadap mekanisme dan I atau pengslolaan
Iahan secara praktis (terras, tanaman seIa I alley cmpping, dsb)
kurrstruksi dan psrneliharaanjalan penghubung.
o
Ukuran dad unit potertsial rnanajemen abu satuan luas lafian
pertanian.
u
Lokasi dalam hubunganya utltuk penyediaanya sarana pruduksi
f input), dan pernasaran hasil (aspek ekanami)
Dalarn kerangira pengembangan SPT, hewan dan tanaman
dipandang sebagai kornoditi, sehingga tekniic karakterisasi lingkungatr
biafisik terhacfap surnberdaya lahan dapat diperlakukan =ma.
Perbedaan
spesifik akan dipedakukan khusus dalam prosedur analisis dan sintesis
sesuai kebutuhan ekologis dari kamuditi tersebut,
Ketergankr ngan
banyak proses fisiologi dalam kehidupan tidak tedepas dari keadaan di
skitarnya.
Bahkan bagi binatang berdarah dingin yang tidak marniliki
kemampuan mengendalikan suhu tubuh dan suhu lingkungannya sangat
ditentukan oleh kandisi iklim mikro (Jones, 1992; Monteith-Unsworrth,
9990;Campbell, 1977; dan Rase, 1966). Stfatifikasi dan fairtor penciri
iklim (Gambar 2.3) digunakan sebagai kerangka acuan skala analisis.
Cuaca SinopWHlakro
Synoptic Wa&er
SIrkulasl U d m dm Arus Laut
Anqht m a i m
Alih b a k q atau w g i
Skala Global
I
Gerakan Massa Udetra dan Uap Alr
Neraca Bahaos i Enemi
fklim Meso
Screen Climate
I
-
I
iklfm Mikro
(Mlcro Clfmda)
Gambar 2.3.
Latdwtensitas d i a s i surya
Lokasi Spesiiik
Suhu Udam& Tan&
Kelembabanmars
Presipatsi, Eraporasi, Angm, dst
I
Dicirikanofeh interaksi unsur-unsur
pada skala meso dengan kondisi dm sifat
fisik obyek i permukaa~
A
4
Lingkungnn Mlkro
Sangat Spesifik
Tanaman I Pemukaan
Stratifikasi iklim dan cuaca dangan pencirinya (Bey dan
Las, 1992).
Penerapan konsep neraca bahang untuk penelusuran rantai energi
adatah suatu teknik penelusuran yang rnungkin untuk diteragkan dalam
karakterisasi peubah lingkungan biofisik komaditi,
Penerapan flukum-
hukum dasar transport adalah kerangka acuan untuk mangetahui
mekanisme transfer bahang dalam sistern afarni (Jones, t 892). Distribusi
energi dalam neraca bahang akan rnempermudah Kia mernaharni
keeratan hubungan antarca karnpanen SPT dan lingkungan biofisiknya.
Pendekatan neraca air dengan tujuan untuk mengetatrui jurnlah negu air
yang diperoleh sehingga dapat diupayakan pernanfaatan sebaik mungkin,
Data neraca air dapat rnernberikan bekrapa keterangan panting tentang
jumlah netto yang dapat diperoleh, nilai surplus dad neraca air yang tidak
tertampung dan waktu kejadiannya.
Kebutuhan ekologis kamaditi budidaya didasarkan pada kansep
bahwa semua jenis karnuditi terrnasuk tanaman pertanian, peternairan,
dan perikanan, untuk dapat itumbuh atau hidup dan berpraduksi
rnernerlukan persyaratan tertentu, kernungkinan antara yang satu dan
yang Iainnya berbeda.
Persyrtratan tersebut terdiri dari energi radiasi,
temperatur, kelembaban, oksigen, dan ham. Persyaratan temperatur dan
kelembaban umurnnya digabungkan, dan diistilahkan dengan periade
perturnbuhan (FAO, 1983).
Zanasi agroekotogi komuditi (commodity
zoning) rnerupakan bahan acuan untuk studi lanjutan dalam pewilayah
darr pengembangan komoditi (Las, et aL, i990).
2.3.
Prosedur Terapan Karakbristasi Sumberdaya hiran untuk
Pengembangan SPT
Pendekatan nurnerik yang tekait spasial untuk sebuah bangun
sistem yang kornpleks Seperti SPT, tidak mungkin dilakukan dengan
analisis sederhana, karma itu dipedukan alat bantu yang lumrah untuk
inventoty dan anatisis informasi dan evaluasi terhadap sebuah sistem
yang dikembangkan.
Konsep database spasial yang diajukan oleh
Meijerink ef a/. (1994) dapat digunakan untuit pengalolaan data dan
dikernbangitan menjadi sistem infurmasi dalam pangambangan SPT.
Salah satu pendekatan nurnerik untuk analisis yang terkait: sgasial dalarn
karakterisasi dart evaluasi potensi sumbardaya lahan datarn kerangka
pengembangan SPT dengan konsep alat bantu pangambilan keputusan
adatah penerapan konsep pernodelan kamuditi yang dikembangkan aleh
Handoko (1994). Kedua rujukan tersebut dianggap serasi dengan tujuan
penetitian disini, kedua teknik tersebut rnerniliki basis yang sama yaitu
optirnasi peubah lingkungan fisik bagi pengembangan komoctiti. lntegrasi
kedua konsep tersebut dan penerapan teknik irarakterisasi untuk optirnasi
yang diberikan Mital (19761, Kulp (19771,dan Orvis (1993) diharapkan
menjadi sebuah sistern
pengembangan SPT
database yang layak untuk diterapkan
skala pilot, terutarna pada tahap karakterisasi
sumberdaya lahan,
Penerapan Sistem infurrnasi Geografis (GIs) dafam kagiatan SPT
rnembutuhkan pemaharnan terf-tadap beberapa karakteristik atau prosedur
umum yang rnendasar.
Kerangka acuan atau basis referensi untuk
prasedur terapan GiS umum adalah georeferensi dan sistem kuordinat:
yang digunakan,
Kedua acuan tersebut panting, karena prosedur standar
GIs yang merupakan atat bantu dengan cakupan aperasi berskata ruang
dan waktu, maka geareferensi dan sistern kourdinat sebagai acuan
aperasianal Rams ditetapkan. Proyeksi peta diperluan untuk tranforrnasi
koordinat peta (planar3 ke kaordinat georeferensi bumi (Spheric) segerti
pada Gambar 2.4.
Sistern proyeksi yang umum ciigunakan adatah
Universaf Transverse Mercafor (UTM) dengan batasan sebagai berikut:
a
Sistern proyeksi adalah versi Gouss-Kniger Transverse Mercator
dengan satuan dimensi panjartg adalah meter (m)
Q
fruy8ksi hanya meliputi mna LU 184' sarnpai LS 18Qa,secara
umum yang digunakan adatah 180 derajat lintang di kedua bafahan
burni.
n
Wilayah dunia dibagi dalam 60 zone brdasarkarr derajat garis bujur
(tiap zone = 6
'
)
. Zone 1 ditentukan untuk garis 180' dan sama
dengan zone 60 dengan perhikingan pasitif ice arah timur dari barat.
P
Zone icedua ditetapkan tiap 8' lintang utara dan selatan, Asal tiap
zone ditentuitan dari ekuator dengan nutasi abjad dari selatan
kearah utara (C-X)
Indonesia berada pada zone 44 sampai 55 proyeksi garis bujur dari
Bujur Tirnur 95' sampai ?4q0dan berada pada zone 1.- N proyeksi garis
Lintang Selatan 11' sampai Lintang Utara 6', (Meijerink, et a/., 1994).
Plotask
z : vektar wrtikal, positif arah Gd (devasWdalaman)
x : wktor tlorizonhl, pasitif arah W-E (WsBujur)
y : Wtor horizontal, positif arah S N (GadsLintang)
G : Georefermsi,O=pemlukaan lad
Gambar 2.4,
Geureferensi yang digunakan dalam prosedur analisis
berdimensi ruang
Teknik pengarnatan tefutarna peubah ikllrn dan tanah tidak
merupakan besaran kantinu secara spasiaf, maka teknik interpafasi
sebagai aiat bantu geostatistik perlu digunakan. Maijerink, af a/, ( j9941,
Wingrnasta dan ietterrmeir (1994), dan Todini dan Ferrarest (1996)
memperkenalkan teknik terapan gemtatistik untuk ekstraksi atornatls
parameter fisik lahan sebagai basis data dalam pernodelan hidrologi.
Penerapan teknik geustatistik untuk analisis data spasial dipsrlukan untuk
transformasi data titik yang merugakan ciri data iingkungan fisik (AIam)
yang diamati dengart konsep titik contoh sebagai representasi luasan
tertentu atau konsep Repmsertfafivta Area Parameter (RAP).
Secara urnurn teknik interpolasi depat digolangkan dalam dua
ketornpok,
yaitu
pendekatan
.
non-stokhastik
(deterministik)
dan
pendekatan stakhastik atau interpoiasi optimum (Statlstik). Bentuk urnurn
hubungan rnatematik untuk interpalasi adalah:
(4)
= Nilai estirnasi untuk tiap titik petlgamatan dengan
koordinat (xo,yo)
wi
zi
n
= Pembobot untuk titik ke-i
= Milai pengamatan pada titik ke-i derrgan kaardinat (xi,yi)
= Jurnlah titik cantahlpengamatan
Berdasariran prasedur terapan geostatistik (Meijerink, at a/. 4 934
dan Chen, i996) dapat digolangkan sebagai krikut:
Interpalasi deteministik polinomial orda-I (Interpolad Linier) dan
orde-2: Triangulasi Delaunay digunakan sebagai kriteria urnurn
untuk persamaan linier penyusun TIN dari sernbarang data yang
terdistribusi dalam luasan tertentu, (Meijerink, et at, 'I994; Chen,
1996). Kumpulan vektor linier tersebut akan barbentuk matfik,
selanjutnya solusi yang berlaku untuk persarnaan linier seperti
Gouss-Seidel dan Newton untuk iterasi dapat digunakan (Cheney
and Kirtcaid, I995). Metode perhitungan distribusi hujan spasial
metode poligan Thiessen adalah aplikasi teknik interpalasi ini.
Teknik ini sudah urnurn digunakan dalarn perangkat sistem
informasi spasial.
a
lnterpalasi deterministik Pofinomial Kuadratik dan Pointwise
Intepoiaiion; Teftnik ini dikenal dengan cubic interpolation dan bicubic inf@polation yang mew pakan pendekatan pefsamaan
polinom berorde tinggi. Konsep dasar penyusun teknik melibatitan
teknik transformasi Laplace (Meijerink et aj. 1904) dikenal dengan
bentuk tempan seperti Cubjc-spline dan Lapfacian smoothing
spline. Sedangkan pointwise inferpoIatianterdiri dari tekni k analisis
data numerik seperti moving avemge, weighted moving average,
dan inverse distance schemes.
Metode Interpolasi Statistik kurelasi spasial dan rnetode kriging.
Kurelasi spasial adalah interpolasi yang menggunakan asumsi
bahwa jarak terdekat antara dua nlai atau titik rnendekati
keseragaman pada jarak lebih besar dalam batasan yang diberikan.
Salah satu yang urnurn digunakan adaiah rnetode semi-varr'ance
untuk rnengukur derajat ketergantungan spasial suatu peubah.
Metode Kriging menggunakan asumsi dasar berikut: (a) Setiap
Peudah mengikuti sebaran normal (Gaussian), (b) Nilai dugaan
(interpolasi) tidak bias, dan diterirna dengan pembabatan antara 0
1, (c) Nilai harapan secara stasianar arde kedua akan sama dengan
nitai tengah lokat, (d) Ualam kriging sederhana, nilai tengah tidak
diketahui dan akan bernilai sama dengan nilai tangah populasi.
-
Dalam penerapan teknik interpolasi ini memiliki kelemahan,
sehingga penggunaan asumsi terbatas dalam proses anafisis diperlukan,
terutarna
teknik
interpofasi
deterministik.
Namun
terlepas
dari
kelernahannya, teknik geostatistik ini akan sangat membantu untuk
anatisis peubah biofisik yang berbasis skala ruang dan waktu. Teknik
karakterisasi fiujan wilayah, model tupografi (DEM) dan transformasi titik
(vektur) rnenjadi peubah spasial (raster)adalah bentuk
umum teragan dari
geostsatistik untuk inventarisasi surnberdaya biafisik tahan. Beberapa
kelemahan tersebut menurut Meijarink, et.af. ('l994),Tribe (19921,dan
Todini dan Farrarest (1996)sebagai berikut:
o
Nilai korelasi spasial dalam sebaran data tidak dikutkan dalam
perhitungan.
Perhitungan jarak hanya rnenggunakan jarak
geornetri, sedangkan peubah aiam sangat bervariasi dan dibangun
oleh sejumtah elemen alarni dengan peubah acak.
u
Metude tersebut tidak mernperhatikan faktor keterkaibn dengan
interpofasi, yang dalam metode geostatistik dijadikan ukuran
kelayakan pendugaan.
Fasilitas lain yang rnungkin untuk digunakart adalah teknik
pernodelan elevasi digital a&u Digital Ejevatbn Models (DEM) yaitu
sejurnlah array yang dibuhhkan bilangan untuk merfapresentasikan data
sebaran spasial elevasi suatu luasan diatas kntang alam tertentu. Digital
Terrain Model (DTM) mencakup clistribusi sapasial dari atribut terrain
adalah salah satu struMur DEM.
DTM adalah pew tupugrafi dalam
bentuic data digital, yang tidak hanya memuat OEM tetapi juga !and-use,
sedimentasi, hntuk garis drainase dan lain-lain.
Satuan rnarfotogis
terrain adalah satuan peh yang merupakan kurnpuian beberapa
karakteristik terrain. Tennasuk di dalamnya relief internal, fomasi bagian
drainase, kerapatan dminase dan jenis pala dan karakter lain jaringan
drainase dengan satuan tertentu (Tachikawa, et a/., 9994 dan Barling, et
a/., 19941,
Struktur data DEM yang urnurn, Barling, at.al. (1994)adalah: (a)
Model aaris yang menjelaskan elevasi dad terrain dengan kontur
(disimpan sebagai Digital Line Graph, DGLs). (b) Tdangulated
Irre~ubt
Netwok (TIN), Madel TIN membagi permukaan rnenjadi bagian-bagian
yang rnerupakan bangun triang ulasi.
Diperiukan 3 titik untuk referensi
tiap triagufasi, dan rnereka tidak dapat diubah dengan modifikasi oleh
prosedur interpalasi, (c) StruMur Grid, akan rnembagi witayah berdassarkan
petak regular atau irregular sesuai batasan pembangun yang ditentukan
baik ukuran, bentuk, dan jumlah petak krtentu.
Kualitas DTM dan turunannya secara umum bbih tergantung pada
kualitas masukan data dibanding pada tipe struktur data dan algoritrna
interpafasi,
Meijerink, at al. (1994) rnamberikan gambaran tentang
pernbangkiin dan pengelolaan dari high fidaIity DTM. Sumber data untuk
OEM adalah (a) Survei Lapann (Ground sunravs) yang didapatkan dari
pets tapografi dengan skala yang besar, seperti kawasan terkontaminasi,
perencanaan waduk, dan permukaan air bumi, (b) Metode Phor'ogmmetrv
berbasis Stereo A e M I3hofo5~m~)h~,
berdasafkan hubungan antara stereo
paralax dan objek elevasi dalam suatu scene untuk ortugonal dan sentral
proyeksi suatu citra secara jefas didefinisikan berdawrkan resatusi
fotograrnetri, (c) Ekstraksi otarnatis dari Citra Satelit.
f enerapan GIs dafarn karakerisasi sumberdaya lahan sudah
umum digunakan, Tribe (?996), Ciaussen (1995), Ranzi dan Rosso
(19951, telah menggunakan prosedur G1S untuk ekstraksi parameter fisik
lahan dengan basis data DEM, dan untuk skala luas teknik akan sangaf
rnembantu.
Oisamping itu pemahaman mekanisme inferaksi antar
kornponen sistem dalam batasan tanah dan atmosfer hams menjadi
acuan dasar.
Keterbatasan penggunaan data OEM untuk karakterisasi
parameter biofisik lahan terutarna g~samstri DEM diatasi dangan
penggunaan teknik ERS (Equiva/ent RectangIe Simp/ifcations) sebagai
parameter luasan representatif (RAP) akan mengatasi kendala tekniic
Aplikasi DEM dan turunannya sudah sangat banyak digunakan
dalam karakterisasi sumberdaya lafian, Untuk karakterisasi parameter
biofisik tahan dapat digunakan acuan yang diberikan oleh Meijerink, et a!,
(1994) dan Chen (1996). Basis data untuk eksttaksi parameter lahan
otornatis mefalui OEM adalah 4 matrik dasar berikut ini.
a
Matrik Elevasi: Matrik elevasi sebagai basis perhitungan berikut ini,
Representasi elevasi regufar akan mencitikan topografi sewra
nyata.
a
Matrik Arah Alirantdrainase): umum digunakan untuk sebuah sel
adalah arah aliran air keluar dari sel (8 arah ahran, satu dengan
kerniringan rnaksimurn slope dipilih untuk dirnasukkan dalam rnatrik
arah aliran).
a
Matrik Kelas Elevasi: Sel DTM adalah pangkeiasan dari elevasi
teriinggi (rangking 1) ke eievasi terendah, suatu cam untuk
menampilkan rnatrik rangking elevasi dengan merata-ratakan dua
array yang mengandung batis dan kolorn dengran nilai pada rnatrik
rangking etevasi.
a
Matrik Akumulasi Aliran: fungsi akumulasi afiran didefinisikan
sebagai operator yang memberikan matrik arah drainase dan rnatrik
pernbobat, determinannya menghasilkan matfik yang tiap elernen
mewakiri jumlah bobat semua elemen drafarn rnatrik dimana terjadi
drainase pada etemen tersebut.
Setelah 4 matrik utarna diperoteh, sejumlah karakterisitik atau
parameter biufisik lahart dapat dibangkitkan antara lain: Kemiringan lahan,
azimut lereng, aspect tahan, geometri lahan, batasan DAS, dan pata aliran
patensiat dan jaringan sungaildrainase
sintetis,
Oangan rnelewati
prosedur yang telah dikernbangkatl oIeh Meijerink, et a!. (1994), Chen
(1996), Tachikawa, et al. (1 994), Garbrecht dan Martz (19931,Mark dan
Garbrecht (19931,Wingrnosta, et a/. (1994) dan Ciaussen (1995), rnaka
beberapa parameter tunrnan dapat dibangkitkan, antara lain:
Distribusi bahang spasial dan temporal per unit luasan lahan (dalam
kerangka anatisis disini dipandang sebagai petak lahan atau sel
dengan basis grid) digunakan untuk analisis neraca bahang sistern
definitif.
Distribusi rnasukan air hujan dan kahilangatl air melalui mekanisme
penelusuran n e w air, sehingga status neraca air untuk
pengembangan SPT dalam sistern definltif dapat ddiketahui.
Karakteristik gwmetri permukaan yang akan berguna untuk analisis
cian sintesis parameter topografi dalam hubungannya dengan
rancangan pola tanam, teknik olah tanah, drainase, sistern irigasi,
dan aspek pengetolaan lain ternasuk zonasi lahan menurut
peruntukan yang menjadi obyek optimasi SPT dalam sistem
definitif.
Dan parameter lahan lain yang tekait spasiai dan temporal baik
karnponen fisik maupun komponen biotik dalarn kerangka optimasi
sistem definitif menetukan bagi pengernbangan SPT.
Teknik dasar dalam aptimasi sistem adalah inventarisasi komponsn
penyusun sistem yang menjadi masukan dalam analisis dan evaluasi,
Tahapan pertama dalam kegiatan tersebut adalah pendafinisian sistern
yang akan menjadi batasan sebagai acuan dabm aparasional ]anjutan,
Kulp (1977) dan Sofee 1995) rnenguraikan bahwa inventarisasi kornponen
penyusun sistern ini merupakan kerangka dasar untuk aptimasi.
Kapasitas sistem ditentukan berdasarkan infarmasi dasar tersebut,
sehingga pernifahan kajian atau penelusuran sektoral akan sefalu
menggunakan batasan sistem yang sesuai dengan definisi dan di lapang
karakteristiknya dapat dikenali.
Penentuan
afternatif
komoditi
berdasarkan metode sistem turunan
pengembangan
ditentukart
(derivative metho&)
yaitu
pernbukaart simput-simput kunci yang akan rnengaktiian sistem sehingga
kornponen sub sistem usaha lainnya akan terpicu. Pendekatan kebalikan
atau umpan balik juga diintegrasikan dalarn rancangan sistem, sehingga
sistem akan beropemi menurut kaedah kanseptual yang digunakan.
Operasi sistem tersebut secara terpadu berada dalarn batasan kerangka
kerja (system fmme work) dan bekerja krdasarkan panduan dalarn
bentuk kanonik sistem yang dikembangkan (FAO, I993).
Karma kebanyakan hubungan arttar peubafi biofisik lahan tidak
seialu linier, maka proses interpolasi dan transfomasi dipsriukan. Chenay