i

ESTIMASI KEMAMPUAN DAYA SERAP BIOMASSA

PERMUKAAN TERHADAP KARBON DIOKSIDA(CO2)

MEMANFAATKAN CITRA LANDSAT 8 DI

KABUPATEN KLATEN

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan

Mencapai derajat Sarjana S-1

Fakultas Geografi

Oleh:

IKE NUR LAILIYA

E100160279

FAKULTAS GEOGRAFI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

HALAMAN PENGESAHAN

ESTIMASI KEMAMPUAN DAYA SERAP BIOMASSA

PERMUKAAN TERHADAP KARBON DIOKSIDA(CO2)

MEMANFAATKAN CITRA LANDSAT 8 DI KABUPATEN

KLATEN

OLEH

IKE NUR LAILIYA

E 100 160 279

Telah dipertahankan di depan Tim Penguji

Fakultas Geografi

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada hari Senin, 13 November 2017

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Tim Penguji:

Ketua : Drs. Yuli Priyana, M.Si. (………….…)

Anggota I : Ir. Taryono, M.Si. (………….…)

Anggota II : Agus Anggroro Sigit. M.Sc. (…………….)

Pembimbing : Drs. Yuli Priyana, M.Si. (……..….…..)

Dekan,

Drs. Yuli Priyana, M. Si.

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 5 November 2017

Ike Nur Lailiya

iv

INTISARI

Kabupaten Klaten merupakan kabupaten penyangga dua kota besar yaitu

Yogyakarta dan Surakarta yang perkembanganya memungkinkan terjadi perubahan

lahan hijau. Keberadaan lahan vegetasi/RTH yang semakin berkurang berdampak

pada penyusutan biomassa sebagai pengendali emisi karbon dioksida. Alternatif

untuk estimasi kemampuan penyerapan karbon dioksida oleh vegetasi menggunakan

pendekatan penginderaan jauh berdasarkan kandungan biomassa permukaan. Tujuan

penelitian yaitu (1)mengetahui besarnya hubungan indeks vegetasi dengan biomassa

permukaan dalam menyerap karbon dioksida (CO2) dan (2)menganalisis distribusi

dan jumlah daya serap biomassa permukaan terhadap karbon dioksida (CO2) di

Kabupaten Klaten.

Metode yang digunakan adalah metode analisis data sekunder yang dilengkapi

survei lapangan menggunakan indeks vegetasi NDII, perhitungan kandungan

biomassa menggunakan pendekatan oleh George W. Cox (1976), serta estimasi

kemampuan daya serap berdasarkan persamaan reaksi fotosintesis. Hasil penelitian

yang diperoleh yaitu (1)Indeks vegetasi NDII dan biomassa permukaan memiliki

korelasi yang sedang dengan nilai korelasi (r) sebesar 0,734 yang menunjukkan

semakin tinggi indeks vegetasi akan semakin tinggi kandungan biomassa dan

persamaan matematis hasil regresi untuk pendugaan biomassa permukaan adalah Y =

82,141X – 5,8885 dan (2)jumlah kemampuan daya serap biomassa terhadap CO2 di

Kabupaten Klaten sebesar 8.566.445 kg dengan kemampuan penyerapan paling

tinggi di Kecamatan Kemalang sebesar 1.347.334,8 kg sedangkan kemampuan

penyerapan paling rendah di Kecamatan Klaten Tengah sebesar 44.413,4 kg. Tingkat

kemampuan daya serap biomassa terhadap CO2 dipengaruhi jenis penggunaanlahan

vegetasi dan tingkat kerapatan vegetasi.

Kata kunci: NDII, Kerapatan Vegetasi, Biomassa Permukaan, dan CO2

v

ABSTRACT

Klaten Regency is a buffer district of two major cities, Yogyakarta and

Surakarta, which allow the development of green land changes. The presence of

reduced vegetation / green space has an impact on biomass depletion as a controller

of carbon dioxide emissions. An alternative to estimating the carbon dioxide

absorption capability by vegetation using a remote sensing approach based on

surface biomass content. The objectives of the research were (1) to know the

magnitude of the relation of vegetation index with surface biomass in absorbing

carbon dioxide (CO2) and (2) to analyze the distribution and amount of absorption of

surface biomass to carbon dioxide (CO2) in Klaten District.

The method used is secondary data analysis method with field survey using

NDII vegetation index, calculation of biomass content using approach by George W.

Cox (1976), as well as an estimation of the ability of absorption based on

photosynthetic reaction equation. The results of the research are (1) NDII vegetation

index and surface biomass have moderate correlation with correlation value (r) of

0.734 which showed higher vegetation index will be higher biomass content and

mathematical equation of regression result for surface biomass estimation is Y =

82,141X - 5,8885 and (2) the amount of capability of biomass absorption to CO2 in

Klaten Regency is 8,566,445 kg with the highest absorption capacity in Kemalang

District at 1,347,334.8 kg while the lowest absorption capacity in Kecamatan Klaten

Tengah is 44,413.4 kg. The level of biomass absorption capacity of CO2 is influenced

by the type of vegetation land use and vegetation density.

Keywords: NDII, Vegetation Density, Surface Biomass, and CO2

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................... ii

PERNYATAAN ........................................................................................................ iii

INTISARI ................................................................................................................. iv

ABSTRACT ............................................................................................................... v

DAFTAR ISI ............................................................................................................. vi

DAFTAR TABEL .................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. x

KATA PENGANTAR ............................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 6

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 6

1.4 Kegunaan Penelitian.................................................................................... 6

1.5 Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya ................................................ 7

1.5.1 Telaah Pustaka ................................................................................ 7

1.5.1.1 Biomassa ...................................................................................... 7

1.5.1.2 Pantulan Spektral vegetasi ........................................................... 8

1.5.1.3 Kemampuan Vegetasi Menyerap CO2 ....................................... 10

1.5.1.4 Indeks Vegetasi .......................................................................... 11

1.5.1.5 Siklus Karbon ............................................................................. 12

1.5.1.6 Teknologi Penginderaan Jauh .................................................... 13

1.5.1.7 Citra Landsat 8 ........................................................................... 15

1.5.2 Penelitian Sebelumnya ................................................................... 17

1.6 Kerangka Penelitian .................................................................................. 22

1.7 Batasan Operasional .................................................................................. 23

BAB II METODE PENELITIAN .......................................................................... 24

2.1 Populasi/Objek Penelitian ......................................................................... 24

2.2 Metode Pengambilan Sampel .................................................................... 25

2.3 Metode Pengumpulan Data ....................................................................... 27

2.4 Instrumen dan Bahan Penelitian................................................................ 28

vii

2.4.1 Instrumen ...................................................................................... 28

2.4.2 Bahan ............................................................................................ 28

2.5 Teknik Pengolahan Data ........................................................................... 28

2.5.1 Pra-pengolahan Citra Satelit ......................................................... 28

2.5.2 Indeks Inframerah II/ Normalized Difference Infrared Index

(NDII) ............................................................................................. 30

2.5.3 Pemotongan Citra .......................................................................... 31

2.5.4 Klasifikasi Kerapatan Vegetasi ..................................................... 31

2.5.5 Penentuan Sampel ......................................................................... 32

2.5.6 Survei Lapangan............................................................................ 32

2.5.7 Uji Akurasi Klasifikasi .................................................................. 33

2.5.8 Perhitungan Biomassa Lapangan .................................................. 35

2.5.9 Perhitungan Kemampuan Penyerapan Karbon Dioksida .............. 35

2.6 Metode Analisis Data ................................................................................ 36

2.6.1 Analisis Spasial dan Analisis Deskriptif Kuantitatif ..................... 36

2.6.2 Analisis Statistik ........................................................................... 37

2.6.2.1 Analisis Korelasi ........................................................................ 37

2.6.2.2 Analisis Regresi ......................................................................... 38

2.7 Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 39

BAB III DESKRIPSI GEOGRAFIS DAERAH PENELITIAN ......................... 40

3.1 Letak, Luas, dan Batas ............................................................................... 40

3.2 Topografi ................................................................................................... 43

3.3 Geologi dan Geomorfologi ....................................................................... 47

3.3.1 Geologi .......................................................................................... 47

3.3.2 Geomorfologi ................................................................................ 50

3.4 Iklim .......................................................................................................... 52

3.5 Penggunaanlahan....................................................................................... 56

3.6 Jenis Tanah ................................................................................................ 58

3.7 Hidrologi ................................................................................................... 60

3.8 Penduduk ................................................................................................... 61

BAB IV HASIL PENELITIAN .............................................................................. 64

4.1 Transformasi Indeks Vegetasi (NDII) ....................................................... 64

viii

4.2 Tingkat Kerapatan Vegetasi ...................................................................... 66

4.3 Hasil Uji Akurasi Vegetasi........................................................................ 71

4.4 Hubungan Indeks Vegetasi dan Biomassa Permukaan ........................... 72

4.4.1 Hubungan (Regresi) Indeks Vegetasi dan Biomassa

Permukaan ...................................................................................... 73

4.4.2 Hubungan (Korelasi) Indeks Vegetasi dan Biomassa

Permukaan ...................................................................................... 73

4.5 Estimasi Kandungan Biomassa Permukaan .............................................. 74

4.6 Kemampuan Daya Serap Biomassa Permukaan terhadap Karbon

Dioksida .................................................................................................. 77

BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN ............................................................ 80

5.1 Analisis Transformasi Indeks Vegetasi ..................................................... 80

5.2 Analisis Tingkat Kerapatan Vegetasi ........................................................ 82

5.3 Hasil Uji Akurasi Vegetasi........................................................................ 87

5.4 Hubungan Indeks Vegetasi dan Biomassa Permukaan ............................. 88

5.4.1 Hubungan (Regresi) Indeks Vegetasi dan Biomassa

Permukaan ...................................................................................... 88

5.4.2 Hubungan (Korelasi) Indeks Vegetasi dan Biomassa

Permukaan ...................................................................................... 88

5.5 Estimasi Kandungan Biomassa Permukaan .............................................. 89

5.6 Analisis Kemampuan Daya Serap Biomassa Permukaan Terhadap

Karbon Dioksida ..................................................................................... 91

BAB VI PENUTUP ................................................................................................. 99

6.1 Kesimpulan ............................................................................................... 99

6.2 Saran .......................................................................................................... 99

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR SINGKATAN

Lampiran

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1. 1 Daya Serap Vegetasi Terhadap Gas CO2 di Beberapa Tipe Penutup

Lahan ................................................................................................................ 10

Tabel 1. 2 Saluran Landsat 8 Sensor OLI/TIRS ....................................................... 17

Tabel 1. 3 Penelitian Sebelumnya ............................................................................. 20

Tabel 2. 1 Jenis Data Penelitian.................................................................................27

Tabel 2. 2 Klasifikasi Kerapatan Vegetasi ................................................................ 32

Tabel 2. 3 Matriks Kesalahan (Confussion Matrix) .................................................. 34

Tabel 2. 4 Tingkat Korelasi (r) .................................................................................. 37

Tabel 3. 1 Kecamatan di Kabupaten Klaten...............................................................42

Tabel 3. 2 Curah Hujan Bulanan Kabupaten Klaten Tahun 2004 - 2015 ................. 53

Tabel 3. 3 Tipe Iklim Menurut Schmidt-Ferguson ................................................... 54

Tabel 3. 4 Jumlah Penduduk Menurut Kecamatan dan Jenis Kelamin di

Kabupaten Klaten Tahun 2015 ........................................................................ 62

Tabel 4. 1 Klasifikasi vegetasi dan Non-vegetasi per Kecamatan.............................68

Tabel 4. 2 Luas Kerapatan Vegetasi per Kecamatan ................................................ 71

Tabel 4. 3 Uji Akurasi Kerapatan Vegetasi .............................................................. 72

Tabel 4. 4 Korelasi Indeks Vegetasi dan Biomassa Permukaan ............................... 74

Tabel 4. 5 Kandungan Biomassa Permukaan per Kecamatan................................... 75

Tabel 4. 6 Kemampuan Daya Serap CO2 .................................................................. 79

Tabel L. 1 Sampel, NDII, dan Biomassa Lapangan

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 RTH di belakang kompleks Pemkab Klaten a)Maret 2015 dan

b)Agustus 2017 .................................................................................................. 4

Gambar 1. 2 Kurva Pantulan Spektral......................................................................... 9

Gambar 1. 3 Siklus Karbon di Bumi ......................................................................... 12

Gambar 1. 4 Interaksi antara Tenaga Elektromagnetik dan Atmosfer ...................... 14

Gambar 1. 5 Kerangka Penelitian ............................................................................. 22

Gambar 2. 1 Peta Sebaran Titik Survei Kabupaten Klaten.........................................26

Gambar 2. 2 Pengukuran Parameter Biomasaa ......................................................... 33

Gambar 2. 3 Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 39

Gambar 3. 1 Peta Administrasi Kabupaten Klaten.....................................................41

Gambar 3. 2 Peta Topografi Kabupaten Klaten ........................................................ 45

Gambar 3. 3 Peta Kemiringan Lereng Kabupaten Klaten ........................................ 46

Gambar 3. 4 Peta Geologi Kabupaten Klaten ........................................................... 49

Gambar 3. 5 Peta Bentuk Lahan Kabupaten Klaten ................................................. 51

Gambar 3. 6 Peta Curah Hujan Kabupaten Klaten ................................................... 55

Gambar 3. 7 Peta Penggunaanlahan Kabupaten Klaten ............................................ 57

Gambar 3. 8 Peta Jenis Tanah Kabupaten Klaten ..................................................... 59

Gambar 3. 9 Peta Kepadatan Penduduk Kabupaten Klaten ...................................... 63

Gambar 4. 1 Peta NDII Kabupaten Klaten.................................................................65

Gambar 4. 2 Peta Tingkat Kerapatan Vegetasi Kabupaten Klaten ........................... 67

Gambar 4. 3 Vegetasi Kerapatan Tinggi a)Hutan di Desa Bumiharjo,

Kecamatan Kemalang, b) Hutan di Desa Logede, Kec.Karangnongko ........... 69

Gambar 4. 4 Vegetasi Kerapatan Sedang a)Tegalan di Desa Gondang,

Kecamatan Kebonarum, b) Kuburan di Desa Segaran, Kec.Delanggu ........... 69

Gambar 4. 5 Vegetasi Kerapatan Rendah a)Sawah di Desa Sengon, Kecamatan

Prambanan, b) Sawah di Desa Sebayan, Kec.Pedan ........................................ 70

Gambar 4. 6 Hubungan (Regresi) Indeks Vegetasi dan Biomassa Permukaan ........ 73

Gambar 4. 7 Peta Kandungan Biomassa Permukaan Kabupaten Klaten .................. 76

Gambar 4. 8 Peta Kemampuan Daya Serap CO2 Kabupaten Klaten ....................... 78

Gambar L. 1 Grafik Luas Vegetasi dan Non-vegetasi per Kecamatan di Kabupaten

Klaten

xi

Gambar L. 2 Grafik Luas Vegetasi Kerapatan Rendah per Kecamatan

Kabupaten Klaten

Gambar L. 3 Grafik Luas Vegetasi Kerapatan Sedang per Kecamatan

Kabupaten Klaten

Gambar L. 4 Grafik Luas Vegetasi Kerapatan Sedang per Kecamatan

Kabupaten Klaten

Gambar L. 5 Grafik Kandungan Biomassa per Kecamatan di Kabupaten Klaten

xii

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya kepada Allah SWT Tuhan Semesta Alam, kepada-Nya rasa

syukur saya panjatkan atas curahan berkah, rahmat, dan hidayah-Nya. Shalawat dan

salam kami haturkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, dan para sahabat,

yang menuntun kita menuju jalan kemuliaan dan kebenaran. Alhamdulillah penulis

dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Estimasi Kemampuan Daya Serap

Biomassa terhadap Karbon Dioksida (CO2) Memanfaatkan Citra Landsat 8 di

Kabupaten Klaten“

Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

gelar Sarjana di Fakultas Geografi, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Ucapan

terima kasih atas dukungan tenaga, pikiran, dan moral kepada pihak-pihak selama

proses penyusunan skripsi disampaikan kepada:

1. Bapak Drs. Yuli Priyana, M.Si selaku Dekan Fakultas Geografi dan dosen

pembimbing skripsi yang telah membimbing selama penyusunan skripsi

2. Bapak Drs. Priyono, M.Si selaku Wakil Dekan I Fakultas Geografi

3. Bapak Agus Anggoro Sigit, M.Sc selaku dosen penguji skripsi

4. Bapak Ir. Taryono, M.Si selaku dosen pembimbing akademik dan dosen penguji

skripsi

5. Staf-staf sekretariat Fakultas Geografi yang telah membantu dalam administrasi

penyusunan skripsi

6. Badan Perencanaan, Penelitian, dan Pengembangan Daerah Kabupaten Klaten

7. Dinas Pekerjaan Umum dan Penataan Ruang Kabupaten Klaten

8. Kedua orang tua tercinta dan adik-adikku tersayang yang senantiasa mendukung

dan mendoakan atas kelancaran selama perkuliahan dan penyusunan skripsi

9. Teman-teman transnfer angkatan 2016, Gita, Uli, Delima, Rana, Dyah, Gendhis,

Pajri, Riezkya, dan teman-teman lain yang secara langsung maupun tidak

langsung membantu selama penyusunan skripsi

xiii

10. Teman-teman alumni Diploma Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi

Geografi angkatan 2013 yang telah memberikan dukungan moral dan tenaga

selama penyusunan

11. Semua pihak yang telah mendukung lancarnya penyusunan tugas akhir baik

secara langsung maupun tidak langsung.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan dan

keterbatasan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik demi perbaikan

dan pengembangan penelitian pada masa yang akan datang. Akhir kata, penulis

berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan dapat dijadikan referensi

penyusunan karya ilmiah yang lain.

Surakarta, 5 November 2017

Ike Nur Lailiya