ANALISIS BIODIVERSITAS Mk. Manajemen Agroekosistem

Presentasi berjudul: "ANALISIS BIODIVERSITAS Mk. Manajemen Agroekosistem"— Transcript presentasi:

1 ANALISIS BIODIVERSITAS Mk. Manajemen Agroekosistem
Disajikan : soemarno jurs tanah fpub des 2013

2 Pengelolaan Agroekosistem, Kegunaannya & Kualitasnya
LINGKUP KAJIAN Pengertian DIVERSITAS Dimensi dan skala diversitas Diversitas, stabilitas dan sustainability Manfaat diversitas Pengembangan diversitas Teknik peningkatan diversitas Evaluasi tingkat diversitas Pengelolaan Agroekosistem, Kegunaannya & Kualitasnya

3 Diversitas = keanekaragaman
Diversitas ~ konsep multidimensi yang menggambarkan lebih dari 1 macam grup, berkaitan dengan perbedaan dan susunannya Perbedaan dari segi: Jumlah (abundance) dan jenis (kategori) Ukuran, satu jenis ukurannya lebih kecil dari pada jenis yang lain dalam kategori yang sama Perbedaan Jumlah yang menggambarkan strukturnya Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

4 Diversitas Diversity is a multi-dimensional concept, not a single scalar. It describes an assemblage with >1 items, and relates to numbers of different kinds of items, their differences and configuration. Differences: properties and abundances (numbers) of types (categories) Differences in properties among items within types are smaller than those between them. Differences in abundances reveal assemblage structure. Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

5 Diversitas Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

6 Definisi: Keaneka ragaman Hayati (Biological Diversity)‏
“The variability among living organisms from all sources including, terrestrial, marine and other aquatic ecosystems and the ecological complexes of which they are part; this includes diversity within species, between species and of ecosystems.” "Keanekaragaman antar makhluk hidup dari berbagai sumber termasuk diantaranya daratan (terrestrial), perairan (marine) dan ekosistem perairan lainnya; ini termasuk pula keaneka-ragaman dalam spesies, antar spesies dan dalam ekosistem”. Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

7 g a a a a a a a a a b b b Definisi
Keanekaragaman Hayati (Biological Diversity) “Keragamaman organisma hidup pada semua kompleks ekosistem (daratan, perairan), termasuk didalamnya adalah: keanekaragaman dalam species yang sama, antar spesies dan ekosistem”. a a g a a b b a a a b a a Scaling up from the plot to the landscape level Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

8 Dimensi diversitas 1 2 3 4 5 6 7 Species Genetik Vertikal Horisontal
Struktural 5 Fungsional 6 Temporal 7 Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

9 Jumlah spesies yang berbeda dalam suatu sistem
1. Dimensi Spesies Jumlah spesies yang berbeda dalam suatu sistem Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

10 Tingkat diversitas genetik dalam suatu sistem
2. Dimensi Genetik Tingkat diversitas genetik dalam suatu sistem Tingkat spesies Antar spesies Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

11 Jumlah level horisontal yang berbeda dalam satu sistem
3. Dimensi Vertikal Jumlah level horisontal yang berbeda dalam satu sistem Strata 4 Strata 3 Strata 2 Strata 1=tumbuhan bawah Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

12 Landscape diversity Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

13 Pola distribusi spasial organisme-organisme dalam suatu sistem
4. Dimensi Horisontal Pola distribusi spasial organisme-organisme dalam suatu sistem Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

14 5. Dimensi Struktural 6. Dimensi Fungsional
Jumlah lokasi (niches, Trophic roles) dalam suatu sistem 6. Dimensi Fungsional Interaksi dari adanya kompleksitas, Aliran energi, siklus materi diantara komponen penyusun Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

15 7. Dimensi Temporal Tingkat heterogenitas perubahan siklus per waktu (harian, musiman dll) dalam satu sistem Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

16 www.apsnet.org/online/feature/n ematodes
(a) keragaman nematoda, b) Diversitas nematoda (c) index maturity (d) Indeks struktur (e) bacterivorous nematode, (f) fungivorous nematode, (g) omnivorous nematode inside the sunn hemp bag; (h) percentage of herbivore dalam B, SI and SO. Nilai yang diikuti dengan huruf berbedabaik pada grafik dengan garis tunggal maupun jamak berbeda nyata pada P < 0.05 according to Waller- Duncan k-ratio (k = 100) t-test. Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

17 SKALA DIVERSITAS α Diversitas β Diversitas γ Diversitas Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

18 Skala Diversitas    α= Variasi spesies dalam sebagian kecil dari komunitas β= Diversitas spesies pada berbagai habitat atau komunitas δ=Diversitas spesies pada skala lebih besar, mis. Daerah pegunungan atau daerah lembah Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

19 α Diversitas Tingkat plot Area kecil 1 komunitas
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

20 β Diversitas Perbedaan ketinggian tempat mempengaruhi Diversitas Vegetasi Beta – Lamanya hidup berbagai jenis pada berbagai kondisi lingkungan 16.14 Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

21 Skala Biodiversitas 1 spesies per box =α diversitas rendah
3 3 3 1 spesies per box =α diversitas rendah 3 macam box = β diversitas tinggi 3 spesies per box =α diversitas tinggi 1 macam box = β diversitas rendah Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

22 β Diversitas : Diversitas Penggunaan Lahan dalam Lansekap (Mosaik lansekap)‏
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

23 Peningkatan diversitas
melalui beberapa proses antara lain: Diversifikasi relung (niche) Modifikasi habitat Kompetisi Pembagian sumber makanan Perkembangan mutualisme Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

24 Changes in species diversity and biomass during succession
Maturity Disturbance Time Ecosystem biomass Species Diversity Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

25 Diversity and stability
Stabilitas: tidak ada gejolak populasi organisma dalam suatu ekosistem atau disebut juga kondisi yang stabil Species diversity Stability Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

26 Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

27 Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

28 Mengapa biodiversitas penting?
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

29 Manfaat Biodiversitas dalam Agroekosistem
Keragaman mikrohabitat Keberlanjutan Produktivitas tanaman, mis. Rizhobium, mikoriza Mengurangi gulma Mempertahankan predator/herbivore Meningkatkan efisiensi serapan hara Mengurangi resiko gagal panen Mengrangi resiko kepunahan flora+fauna Mempertahankan biodiversitas dalam tanah dan layanan lingkungannya Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

30 Pengembangan Diversitas
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

31 Pengembangan Biodiversitas
Diversitas Bentukan Petani Tumpangsari Gulma alami Tumbuhan Pagar Rotasi Pengembangan Biodiversitas Peningkatan Diversitas Biotic Predator herbivore alami Organisma tanah yg menguntungkan Allelopathic pencegah gulma Penambat N Perbaikan kondisi abiotic Ketersediaan hara meningkat Perbedaan mikrohabitat Peningkatan BOT Perbaikan Struktur Tanah Perbaikan Kualitas Sistem Interaksi sistem yang saling menguntungkan (mutualisme)‏ Siklus hara internal Pengendalian hama secara alami Menghindari kompetisi Efisiensi penggunaan hara Stabilitas Reduksi gagal panen Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB (Gliessman, 2000, p 228)‏

32 Contoh: Rhizobium, Legume & siklus N
Rhizobium memperoleh gula dari tanaman inangnya, Tanaman inang memperoleh N dari Rhizobium. Tanah semakin miskin N, fiksasi N semakin banyak Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

33 Contoh: Rhizobium, Legume & siklus N
Nodule akar Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB Nodule batang

34 Symbiotic: bacteria and plants (e.g. legumes + rhizobium
Sengon Bacteria require plant for growing; plant gains ‘free’ source of available N

35 Mycorrhiza Peningkatan serapan P:
memperluas daerah jelajah akar ~ mycellium P tidak tersedia  P tersedia Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

36 120 100 80 14 6 10 2 R2=0.69 Jml. Spesies Mikoriza BK tajuk, g 0.8 0.6 0.4 14 6 10 2 R2=0.67 Index Div. Tanaman Jml. Spesies Mikoriza 6 4 2 14 10 R2=0.60 Jml. Spesies Mikoriza Panjang Hypha, m g-1 tanah Pengaruh manipulasi Arbuscular Micorryzal (AM) terhadap diversitas tanaman, biomasa tajuk dan panjang hypha (Bardget, 2005; hal 106)‏ Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

37 Teknik peningkatan diversitas dalam sistem pertanian
Introduksi spesies baru Re-strukturisasi spesies lama Menambah spesies ~ Meningkatkan input Mengendalikan diversitas ~ mengontrol input Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

38 Contoh pola tanam Tumpangsari = Intercropping
Budidaya pagar = Alley cropping Penutup tanah = Cover crop Rotasi tanam = Crop rotation Bera (fallow) TOT (Tanpa olah tanah) = No tillage Organik (masukan organik tinggi, sedikit masukan kimia) Agroforestri = Wanatani Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

39 Pembukaan lahan pertanian
mudah dan murah tambahan hara bebas hama/penyakit Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB Foto: M van Noordwijk & K Hairiah

40 People Imperata 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D Human migration
A. Forest margin: slash & burn B. Shorter fallows ==>soil degradation C. Imperata fire climax - people move out D. Imperata rehabilitation via Agroforestry Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

41 Tumpangsari tanaman semusim
Jagung + Ubijalar Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

42 Tumpangsari pohon karet dan ubikayu
Pakuan Ratu, Maret 2000 Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB (Foto: Kurniatun Hairiah)‏

43 Lada dan Gliricidia (Foto: Kurniatun Hairiah)‏
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB (Foto: Kurniatun Hairiah)‏

44 Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah
Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

45 Pekarangan berbasis pohon
Foto: Meine van Noordwijk Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

46 Analisis distribusi dan struktur komunitas
Kepadatan populasi (K) ~ jumlah atau berat massa (biomasa) per unit contoh atau per satuan luas tanah, atau per satuan volume tanah atau per satuan penangkapan Jumlah individu jenis A K jenis A = Jumlah unit contoh /luas/volume Cocok untuk pengukuran produktivitas tetapi TIDAK COCOK untuk membandingkan antar komunitas ! Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

47 2. Kepadatan relatif (KR)
Kepadatan spesies A relatif terhadap total spesies yang diamati K jenis A KR jenis A = x 100 % Jumlah K semua jenis 3. Frekuensi kehadiran (Fr)‏ Untuk menunjukkan penyebaran jenis fauna pada satu habitat Fr jenis A = Jumlah unit dimana A ditemukan Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

48 Dominansi suatu spesies
Indeks Nilai Penting, INP (Index of Important Value) (Suin, 1989) INP = FR + KR FR = Frekuensi kehadiran KR = Kepadatan relatif Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

49 Penilaian diversitas dalam komunitas di suatu SPL
Nilai Index Diversitas menurut persamaan Shannon (Kennedy and Smith, 1995; Kindt and Burn, 2003: H’ =-Σ (ni / n) ln (ni / n) I =1 s ni = jumlah individu dari spesies i sampai dengan spesies ke s, n = jumlah total individu yang ditemukan pada suatu SPL. Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

50 Bagaimana mengevaluasi keuntungan dari tumpangsari?
LER (land equivalent ratio)‏ LER = Σ Ypi / Ymi Ypi = Produksi yang diperoleh dari sistem tumpangsari Ymi = Produksi yang diperoleh dari sistem monokultur LER = 1.0  nggak berbeda produksi mono dan poli LER = 2.0 untuk mencapai produksi seperti yang di sistem polikultur dibutuhkan lahan sebanyak 2x lipat Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

51 Contoh: Penghitungan LER
0.80 1000 800 Tan. B 1.63 Σ Ypi / Ymi 0.83 1200 Tan. A LER YP/ Ym ProdMn Ym, kg/ha ProdTP YP, kg/ha Sumber: Diversitas dan Stabilitas Agroekosistem. Kurniatun Hairiah Bahan Kuliah Agroekologi. Jurusan Tanah, FPUB

52 Diversity-Stability Hypothesis
McArthur (1955) WHY ? Diunduh dari: /12/2012

53 Ecologists describe distribution of diversity on a spatial scale in three classifications.
α The diversity of organisms within a selected habitat or sample. β Index of the rate of increase of alpha as new habitats are sampled. γ The full species diversity/ species richness. Alpha, Beta, and Gamma diversity measures are Scale Dependent. What’s that mean? Diunduh dari: /12/2012

54 One acre of land and calls this one habitat measuring alpha diversity.
Ecologist one studies: One acre of land and calls this one habitat measuring alpha diversity. Ecologist two studies microbial organisms, therefore one acre of land would contain an infinite amount of microhabitats under his consideration. The one acre of land would be measuring Gamma Diversity. Diunduh dari: /12/2012

55 What are the properties of the community that
can be measured to indicate its alpha diversity? The total number of species within the sample although relative frequencies are unknown. Richness and Balance Diunduh dari: /12/2012

56 The Shannon Index The Simpson Index
There an infinite number of different mathematical functions to describe diversity indices by encapsulating different aspects of the balance between richness and balance. The Shannon Index The Simpson Index Diunduh dari: /12/2012

57 Each of the Indices mention require the calculation
of a Population Proportion Pi Procedure: Convert the count for each species in a sample to a proportion of the total number of individuals within the sample. S: the total number of species in the sample. Ni : the number of individuals in the ith species. Total number of individuals in a sample may be calculated as: ∑N The proportion made up by species i (denoted pi ) is given by: Pi: Ni ∕ ∑N Diunduh dari: /12/2012

58 The Simpson Index measures the probability that two consecutive random samples from a population will find the same species. The probability that a random sample from a population will pick out a given species is assumed to be equal to that species’ contribution to the whole population. Pi = Ni/∑N The probability of sampling species i in two consecutive samples is found as follows: p(sampling species i twice) = pi * pi A more realistic model equation: P(sampling species I twice) = Ni(Ni-1)/ ∑N(∑N-1) The probability of sampling any species twice in two consecutive samples can be found as: P(sampling any species twice)= ∑(pi* pi) Diunduh dari: /12/2012

59 Interpretasi Indeks Simpson
If there is only one species, pi = 1, hence ∑(pi* pi) =1. This is called the zero diversity condition. As the number of species tends to infinity, ∑(pi* pi) tends to zero, which is the high diversity condition. Simpson’s index is usually altered to reverse the above arrangement. D= 1-∑(pi* pi) So this equation calculate the probability of two consecutive samples will be of different species. D is the standard symbol for the Simpson index. Diunduh dari: /12/2012

60 Indeks Shannon Most commonly used diversity index. A H’= -∑pi x log(pi) H: Symbol for Shannon Index. Negative sign (-) makes sure “f” value is received. Community with one species (Pi = 1.0), diversity is zero. If a community with S # of species, maximum possible value of the Shannon index is log(S)- this occurs when all species occur at equal frequency. Diunduh dari: /12/2012

61 For ecological studies, logarithms base 10 are used.
Converting between logarithms of different bases: B Loga(X)= Logb(X)/Logb(a) Combine = H’(base2)= [-∑ pi x log10(pi)]/ log10(2) = A B x H’(base 10) Diunduh dari: /12/2012

62 EQUITABILITY Let us calculate the ratio of calculated diversity with maximum possible diversity for the number of species found. E= H’/Hmax = [-∑pi x log(pi)]/ log(S) Does not matter what sort of logarithm is used. Reflects evenness of species distribution within sample. An equitability near zero shows the community to be dominated by one species. An equitability near 1.0 indicates an equal balance between all species. Diunduh dari: /12/2012

63 Liphook Pine Forest Fungal
Successional changes in community structure, such as a bare habitat where colonization starts with a few colonist species, followed by a gradual increase in numbers as new species arrive. First year: low-species diversity 281 individuals, 280 one species. Simpson diversity: 0.007 Shannon diversity: 0.034 Diunduh dari: /12/2012

64 Nutrient enrichment of Dutch grasslands
Five experimental plots: Brachypodium pinnatum was present, not dominant. * different concentrations of nitrogen, phosphorus, & potassium fertilizers. * increase in biomass, decrease in number of species. Data summarized using Shannon index. Interest: the effects of increased atmospheric pollution on the growth of coarse grasses. Problem: high levels of nitrogen deposits due to ammonia release. Effect: stimulates coarse grasses in preference to the rich community of low- growing, less vigorous herbs. Diunduh dari: /12/2012

65 Ecological Conclusion:
Brachypodium pinnatum is able to flourish on high levels of nitrogen & low levels of phosphorus. The coarse grass was able to use its height to shade out other species therefore 1. Reducing Biodiversity 2. Reducing conservation value of habitat. Diunduh dari: /12/2012

66 The Brillouin Index HB= [ ln(N!)-∑ln(ni!) ] / N
Used when the randomness of sampling is not guaranteed. HB= [ ln(N!)-∑ln(ni!) ] / N HB: Brillouin Index N: Total number of individuals in the sample ni: number of individuals of species Unlike the Shannon & the Simpson indices, this index varies with sample size as well as with the relative proportions of species. Why? Diunduh dari: /12/2012

67 The Berger-Parker Index
Only calculates the proportion of the most common species in a sample: d= Nmax/ N The Macintosh Index of Diversity D= [N-(∑ni2)1/2] / N-N1/2 Diunduh dari: /12/2012