PEMBAHASAN UMUM. Gambar 52. Hubungan antara nisbah C/N dengan fluks CO 2. Fluks CO2. (mg CO2 kg tanah -1 harī 1 )

Transkripsi

1 PEMBAHASAN UMUM Dari kajian pengaruh pupuk N terhadap fluks CO 2 hasil respirasi bahan gambut menunjukkan bahwa terdapat interaksi antara dosis urea dengan tingkat kematangan gambut. Penambahan dosis urea sampai dengan dosis 4 g/100 g gambut ternyata meningkatkan fluks CO 2, namun pada dosis urea yang lebih tinggi, respons fluks CO 2 tidak sama yakni tergantung pada tingkat kematangan gambut. Meningkatnya respirasi akibat penambahan pupuk urea disebabkan karena adanya percepatan laju aktivitas mikrob dengan cukup tersedianya sumber energi sumbangan dari pupuk urea. Tersedianya sumber energi ini dibuktikan dengan menurunnya nisbah C/N dengan penambahan urea hingga 16 g/100 g tanah. Dengan meningkatnya dosis urea terjadi penurunan nisbah C/N dari 170 menjadi 33 untuk gambut fibrik, dari 154 menjadi 25 untuk gambut hemik, dan dari 89 menjadi 18 untuk gambut saprik. Penurunan nisbah C/N ini merupakan akibat dari menurunnya C-organik tanah (55,7 menjadi 53,4%) dan meningkatnya kandungan N tersedia tanah (0,4 menjadi 2,6%) pada proses dekomposisi yang dipacu lebih cepat dengan penambahan urea. Nilai nisbah C/N ini akan menunjukkan kualitas dari bahan organik tanah dan adanya potensial mineralisasi N atau immobilisasi N. Nisbah C/N juga merupakan indikator tingkat dekomposisi bahan gambut. Hubungan antara nisbah C/N dengan fluks CO 2 hasil penelitian ini disajikan pada Gambar 53. Fluks CO2 (mg CO2 kg tanah -1 harī 1 ) Nisbah C/N Fibrik Hemik Saprik Gambar 52. Hubungan antara nisbah C/N dengan fluks CO 2.

2 92 Dari Gambar 52 jelas terlihat bahwa fluks CO 2 tertinggi baik gambut fibrik, hemik maupun saprik berada pada nisbah C/N 20-40, karena pada nilai nisbah ini sudah terjadi mineralisasi N sehingga memacu aktivitas dan jumlah populasi mikrob. Pada nisbah C/N lebih tinggi, fluks CO 2 semakin rendah. Meningkatnya total populasi mikrob juga dapat menyebabkan meningkatnya fluks CO 2 hasil respirasi bahan gambut. Hasil percobaan menunjukkan adanya peningkatan total populasi mikrob dengan penambahan urea 1 g/100 g gambut. Hasil perhitungan lebih lanjut menunjukkan bahwa meningkatnya respirasi akibat pemupukan urea tersebut dapat mencapai 10 kali setelah gambut diinkubasi selama satu minggu, namun respons tersebut tergantung pada tingkat kematangan gambut dan dosis pupuk urea. Hasil percobaan laboratorium ini merupakan dasar untuk memprediksi adanya peningkatan fluks CO 2 dari lahan gambut dengan penambahan pupuk urea, sehingga perlu penelitian lebih lanjut untuk skala penelitian lapang. Dalam penerapan penelitian lapang tersebut hendaknya berlandaskan hasil analisis beberapa karakteristik bahan gambut yang telah diperoleh dari penelitian ini. Karakteristik sifat fisiko kimia gambut ini berasal dari tiga lokasi gambut di desa Suak Puntong, Suak Raya, dan Cot Gajah Mati yang dikelompokkan berdasarkan tingkat kematangan gambut. Emisi CO 2 dan CH 4 tidak dapat dihindarkan dalam budidaya tanaman kelapa sawit di lahan gambut. Proses emisi pada lahan gambut tidak berhenti sesudah pembukaan hutan. Selama masa budidaya tanaman kelapa sawit, emisi dalam jumlah tinggi tetap terjadi disebabkan berlangsungnya proses dekomposisi gambut oleh mikroorganisme. Pembuatan drainase pada pembukaan perkebunan kelapa sawit di lahan gambut sangat penting untuk membuang kelebihan air, mencuci sebagian asam-asam organik, dan menciptakan keadaan tidak jenuh untuk pernapasan akar tanaman, karena tanaman kelapa sawit tidak dapat tumbuh pada tanah dengan kandungan kadar air tinggi apalagi jenuh air. Fauzi et al. (2006) menjelaskan bahwa perakaran kelapa sawit sangat kuat karena tumbuh ke bawah dan ke samping membentuk akar primer, sekunder, tertier dan kuarter. Akar primer tumbuh ke bawah di dalam tanah sampai batas permukaan air tanah, sedangkan akar sekunder, tertier dan kuarter tumbuh sejajar dengan permukaan air

3 93 tanah. Sistem perakaran paling banyak ditemukan pada kedalaman 0-20 cm. Saluran drainase yang biasa dibuat untuk tanaman kelapa sawit sedalam cm. Kedalaman drainase ini sangat berpengaruh terhadap proses dekomposisi gambut. Semakin dalam saluran drainase semakin cepat terjadi penurunan permukaan (subsiden) dan dekomposisi gambut sehingga ketebalan gambut akan cepat berkurang dan daya sangganya terhadap air menjadi menurun. Data pengukuran emisi CO 2 pada penelitian ini sama seperti yang dikutip dari kebanyakan penelitian lain merupakan data dari pengukuran jangka pendek sehingga memberikan gambaran emisi sesaat, sehingga dapat lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari nilai emisi tahunan yang sebenarnya. Besarnya angka emisi sangat bervariasi antar berbagai penelitian. Penelitian Furukawa et al. (2005) pada tanah gambut di daerah Jambi dengan kedalaman drainase 24 cm menemukan emisi CO 2 sebesar 64 t ha -1 th -1, sedangkan Ali et al. (2005) menyatakan fluks CO 2 di daerah pertanian Jambi dengan kedalaman drainase 78 cm sebesar 77 t ha -1 th -1, kemudian Melling et al. (2005a) menyatakan fluks CO 2 di perkebunan kelapa sawit Serawak (Malaysia) dengan kedalaman drainase 60 cm sebesar 55 t ha -1 th -1 dan menurut Murayama dan Bahar (1996), fluks CO 2 di perkebunan kelapa sawit Johor Barat (Malaysia) dengan kedalaman drainase 80 cm sebesar 54 t ha -1 th -1. Pengukuran emisi GRK jangka panjang dan berulang, diperlukan untuk meningkatkan keyakinan tentang dugaan emisi tahunan yang berasal dari proses dekomposisi gambut ini. Pada penelitian ini, besarnya emisi CO 2 sangat dipengaruhi oleh kedalaman muka air tanah. Hasil pengamatan pada bulan Oktober-Novermber 2008 menunjukkan bahwa pada saat kedalaman muka air tanah berkisar antara cm, emisi CO 2 di rhizosfer berkisar antara 6-87 t ha -1 th -1 (rata-rata 30,53 ± 17,94 t ha -1 th -1 ), sedangkan di non rhizosfer berkisar antara 0,1 70 t ha -1 th -1 (rata-rata 19,02 ± 14,22 t ha -1 th -1 ). Nilai emisi CO 2 pada penelitian ini mendekati angka perkiraan emisi CO 2 dari dekomposisi gambut yang ditanami kelapa sawit yang diusulkan oleh Germer dan Sauerborn (2008) yaitu sebesar 31,4 ± 14,1 t ha -1 th -1. Hooijer et al. (2006) dari review sejumlah literatur mengemukakan bahwa untuk kedalaman drainase antara 30 sampai 120 cm, emisi CO 2 akan meningkat setinggi 0,91 t ha -1 th -1 untuk setiap penambahan kedalaman drainase sedalam 1

4 94 cm, sehingga apabila kedalaman muka air tanah cm, maka emisi CO 2 berkisar antara 36,4-72,8 t ha -1 th -1. Peningkatan emisi CO 2 pada gambut tropik lebih tajam dibandingkan dengan gambut beriklim sedang dan gambut kutub. Hal ini diduga karena tingginya rata-rata dekomposisi pada gambut tropik yang memiliki iklim panas dan curah hujan tinggi. Pada penelitian ini menunjukkan hasil bahwa nilai korelasi antara kedalaman muka air tanah dengan emisi CO 2 tidak selalu linier positif pada semua kisaran kedalaman muka air tanah. Pada penelitian ini ditemukan tiga pola hubungan antara kedalaman muka air tanah dengan emisi CO 2 (Gambar 53) yaitu: 1. Pola 1 (pola paling dominan): semakin dalam muka air tanah, emisi CO 2 semakin meningkat. Pada pola ini titik pengamatan terdekat dengan saluran drainase utama memiliki emisi CO 2 lebih tinggi dibandingkan dengan titik pengamatan yang lebih jauh dari saluran drainase, karena titik pengamatan terdekat dengan saluran drainase utama memiliki muka air tanah lebih dalam. Pola hubungan ini umumnya terjadi pada lahan pertanian baru disertai dengan pembuatan drainase yang didominasi oleh gambut fibrik. Drainase baru ini secara drastis menyebabkan menurunnya permukaan air tanah, terjadinya subsiden pada permukaan gambut dan mulai terjadi emisi CO 2 (Hooijer et al., 2006). Emisi CO 2 akan meningkat sejalan dengan semakin dalamnya muka air tanah akibat banyaknya air tanah yang hilang ke saluran drainase, sehingga tercipta kondisi oksidatif yang memacu proses dekomposisi. Lahan gambut yang didominasi oleh gambut fibrik memiliki stabilitas rendah dan kadar air relatif tinggi, sehingga kehilangan C pada gambut ini lebih tinggi daripada gambut lebih matang. Pengaruh drainase ini berbeda dengan gambut yang sudah lama untuk budidaya kelapa sawit. Pola hubungan antara kedalaman muka air tanah dengan emisi CO 2 di lahan gambut Cot Gajah Mati mengikuti pola Pola 2: muka air tanah semakin dalam, emisi CO 2 semakin menurun. Pola ini dapat terjadi pada lahan gambut yang telah lama diusahakan untuk kebun kelapa sawit yang disertai dengan pendalaman saluran drainase. Lahan gambut pada kondisi seperti ini subsiden sudah lebih stabil, permukaan gambut didominasi oleh gambut hemik dan saprik sehingga

5 95 emisi CO 2 yang dihasilkan tidak meningkat dengan semakin dalamnya muka air tanah, bahkan terjadi sebaliknya. Menurunnya emisi CO 2 dengan semakin dalamnya muka air tanah karena gas CO 2 hasil proses dekomposisi dari bahan gambut yang lebih matang jauh lebih sedikit daripada gambut mentah. 3. Pola 3: muka air tanah semakin dalam, tidak menyebabkan perubahan terhadap emisi CO 2. Pola ini terjadi pada gambut yang didominasi oleh senyawa-senyawa yang telah inert seperti quinon sehingga tidak terbentuk gas CO 2, karena proses dekomposisi sudah berakhir. Emisi CO2 (t ha -1 th -1 ) Kedalaman muka air tanah (cm) Pola 1 Pola 3 Pola 2 Pola 1 Pola 2 Pola 3 Gambar 53. Pola hubungan antara kedalaman muka air tanah dengan emisi CO 2 CO 2 Dari kajian pengaruh faktor-faktor di lapang yang mempengaruhi emisi dan CH 4, nampak jelas bahwa kedalaman muka air tanah sangat

6 96 mempengaruhi dinamika emisi CO 2 dan CH 4. Dari hasil pengukuran emisi CO 2 dan CH 4 dari seluruh lokasi penelitian dengan berbagai kedalaman muka air tanah dapat diketahui bahwa emisi CH 4 tidak terdeteksi pada permukaan gambut (kedalaman muka air tanah 0 cm) namun emisi CO 2 mencapai 11,903 t ha -1 th -1. Emisi CH 4 meningkat dengan meningkatnya kedalaman muka air tanah sampai 18 cm, namun setelah itu terjadi penurunan bahkan sudah tidak terdeteksi pada kedalaman muka air tanah lebih dari 34 cm dari permukaan gambut. Hal ini berkaitan erat dengan kepadatan populasi bakteri metanogen yang jauh lebih sedikit daripada bakteri metanotrop pada bahan gambut di atas rata-rata permukaan air tanah (Granberg et al., 1997) seperti yang dilustrasikan pada Gambar 54. Kepadatan populasi organisme K e d a l a m a n Permukaan vegetasi. Bakteri metanotropik. Tinggi air rata-rata. Bakteri metanogen. Gambar 54. Skema profil kedalaman yang menunjukkan distribusi komonitas bakteri metanogen (penghasil CH 4 ) dan bakteri metanotrop (konsumsi CH 4 ) dalam hubungannya dengan rata-rata permukaan air tanah (Granberg et al.,1997). Alexander (1977) menjelaskan bahwa laju pembentukan CH 4 secara akumulatif ditentukan oleh keberadaan bahan dasar, populasi dan aktivitas mikrob penghasil CH 4 dan lingkungannya. Metanogen membutuhkan redoks potensial lebih kecil dari -200 mv dan tumbuh optimal pada temperatur o C. Bakteri metanogen hanya dapat hidup pada kondisi anaerob dan sangat sensitif bila ada oksigen, walaupun dalam konsentrasi yang sangat rendah. Metana yang dihasilkan oleh aktivitas metanogen melalui proses reduksi CO 2 atau fermentasi asetat ini akan dilepaskan dari zone reduktif ke atmosfer baik melalui tiga proses difusi, ebulisi, dan sistem jaringan tanaman.

7 97 Pada penelitian ini emisi CH 4 mulai terdeteksi pada kedalaman muka air tanah 4 cm dari permukaan gambut. Hasil penelitian ini didukung oleh penelitian Francez et al. (2000) bahwa pada lapisan atas (0-10 cm) tidak terjadi produksi CH 4. Produksi CH 4 mulai terjadi pada lapisan gambut kedalaman cm dan cm, namun rendah yaitu antara 6 x 10 3 dan 53 x 10 3 μg C g 1 d 1. Dengan memperhatikan fenomena pengaruh kedalaman muka air tanah terhadap dinamika emisi CO 2 dan CH 4 tersebut, maka pengelolaan kedalaman muka air tanah merupakan kunci dalam pemanfaatan lahan gambut untuk pertanian dan usaha untuk melestarikan lingkungan. Dalam kondisi tergenang (muka air tanah pada permukaan gambut) kelapa sawit tidak mampu beradaptasi tumbuh, sehingga pembuatan drainase yang menentukan kedalaman muka air tanah merupakan keharusan untuk budidaya kelapa sawit di lahan gambut. Dari hasil penelitian ini ternyata pada kedalaman 4-18 cm disamping akan muncul emisi CH 4 sebesar 0,078-4,525 t ha -1 th -1 dengan rata-rata 1,336 ± 1,63 t ha -1 th -1, juga akan muncul emisi CO 2 sebesar 3,194-32,403 t ha -1 th -1 dengan rata-rata 16,364 ± 11,50 t ha -1 th -1. Sedangkan pada kedalaman muka air tanah di atas 34 cm hanya emisi CO 2 saja yang terdeteksi. Jadi secara alami produksi CH 4 dan CO 2 pada lahan gambut merupakan proses yang tak terhindarkan. Munculnya kedua gas tersebut sangat berpengaruh terhadap potensi pemanasan global (global warming potential/ GWP). Potensi pemanasan global ini dapat dihitung dari hasil kali total fluks masing-masing gas terhadap indeks GWPnya. Menurut IPCC (2001), indeks GWP untuk CO 2 dan CH 4 masing-masing sebesar 1 dan 23. Semakin besar nilai indeks GWP semakin besar potensinya untuk menyebabkan pemanasan global. Perhitungan GWP dari kedua gas tersebut secara simultan digunakan sebagai dasar trade off keduanya untuk menyusun teknik budidaya kelapa sawit di lahan gambut yang diharapkan mampu meminimalkan potensi dampak negatif terhadap lingkungan. Pengelolaan kedalaman muka air tanah diharapkan akan meminimalisasi munculnya fluks CH 4 dan mengurangi suasana oksidatif yang dapat mempercepat laju dekomposisi bahan organik yang akan menghasilkan gas CO 2 sehingga diperoleh satu titik pertemuan kedalaman muka air tanah yang menyebabkan emisi CO 2 dan CH 4 terkecil.

8 98 Berdasarkan metode perhitungan ini, maka nilai GWP pada kedalaman muka air tanah 4-18 cm sebesar 1, ,086 t CO 2 ha -1 th -1 (rata-rata 22,995 t CO 2 ha -1 th -1 ), nilai GWP untuk kedalaman muka air tanah 34 cm sebesar 4,877 t CO 2 ha -1 th -1, sedangkan nilai GWP untuk kedalaman muka air tanah cm hanya berasal dari fluks CO 2 saja yaitu berkisar antara 0,145-70,085 t ha -1 th -1 (rata-rata fluks 21,284 t CO 2 ha -1 th -1 ). Dengan demikian, kedalaman muka air tanah pada 34 cm merupakan jumlah minimum total emisi C dari lahan gambut pada lokasi penelitian. Pengelolaan kedalaman muka air tanah merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam perkebunan kelapa sawit di lahan gambut. Kegiatan ini berkaitan erat dengan permasalahan efisiensi dalam pembuatan drainase. Tujuan utama pembuatan drainase adalah untuk menciptakan kondisi yang memungkinkan tanaman kelapa sawit dapat tumbuh, berkembang, dan berproduksi baik di lahan gambut. Oleh karena itu pembuatan drainase sebaiknya dibuat secara bertahap disesuaikan dengan umur tanaman kelapa sawit. Pada awal pembukaan gambut belum tentu harus disertai dengan pembuatan drainase sedalam 2 m karena awal pertumbuhan baru terbentuk akar primer tanaman di permukaan atas lahan gambut. Peranan tata air yang baik memang sangat diperlukan pada lahan gambut agar dapat mencegah kehilangan C melalui emisi CO 2 sebagai hasil dekomposisi apabila berada dalam suasana oksidatif dan melalui emisi CH 4 dalam suasana reduktif. Disamping itu, kehilangan C bisa terjadi melalui drainase air gambut dan terbentuknya pasir semu. Menurut Yulianti (2009), pada gambut yang berada di atas permukaan dengan ketebalan 2 cm cenderung terbentuk pasir semu karena mengalami pengeringan yang intensif akibat drainase dan penyinaran matahari. Jumlah C yang hilang dari pasir semu relatif kecil dan peluang untuk terjadinya emisi CO 2 pada pasir semu sangat kecil dibandingkan dengan laju erosi yang mungkin terjadi. Hasil penelitian dengan memasukkan 3 buah akar ke dalam sungkup permanen menunjukkan bahwa emisi CO 2 di rhizosfer lebih tinggi daripada non rhizosfer. Perhitungan lebih lanjut dari data emisi CO 2 rhizosfer dan non rhizosfer menunjukkan bahwa emisi CO 2 dari daerah rhizosfer dapat mencapai 4 kali lebih besar daripada daerah non rhizosfer (Gambar 55).

9 Emisi CO2 rhizosfer ( t hā 1 th -1 ) Emisi CO 2 non rhizosfer (t ha -1 th -1 ) Gambar 55. Hubungan antara fluks CO 2 di rhizosfer dan non rhizosfer Tingginya fluks CO 2 di rhizosfer ini sangat berkaitan erat dengan pengaruh kualitas media akar yang mampu mengubah sifat fisik, kimia dan biologi tanah di sekitar akar (Darrah, 1993; Gregory dan Hinsinger, 1999). Rhizosfer mempunyai lingkungan yang memungkinkan untuk berkembangnya banyak organisme (Bowen dan Rovina, 1991; Peterson, 2003) maka banyak proses yang terjadi pada akar/permukaan tanah yang secara langsung maupun tidak langsung meningkatnya kapasitas fungsi tanah untuk pertumbuhan tanaman dan buffer lingkungan (Gregory dan Hinsinger, 1999). Aktivitas mikrob meningkat sebagai akibat tingginya konsentrasi nutrisi, C-labil, dan eksudat akar di sekitar daerah perakaran (Kuzyakov et al., 2000; Subke at al., 2004; Hamer dan Marschner, 2005). Dengan demikian produksi CO 2 yang merupakan resultante dari respirasi mikroorganisme dan respirasi akar di rhizosfer lebih tinggi daripada non Rhizosfer. Respirasi rhizosfer ini sangat berkorelasi dengan respirasi akar dan aerasi akar, sehingga mempengaruhi terjadinya oksidasi CH 4 menjadi fluks gas CO 2 sebelum mencapai permukaan tanah. Namun mekanisme dua arah proses emisi gas CO 2 dari dalam tanah ke atmosfer sangatlah kompleks dan dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan yang saling berinteraksi.