I. PENDAHULUAN II. TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Hutan berperan penting dalam menjaga kestabilan iklim global. Secara fisiologis, vegetasi hutan akan menyerap gas karbon melalui proses fotosintesis. Jika hutan terganggu maka siklus CO 2 dan O 2 diatmosfer akan terganggu (Tuheteru F 2007). Karbon pada ekosistem hutan tersimpan dalam biomasa vegetasi, nekromasa dan bahan organik tanah (Hanafiah KA 2004). Tanah merupakan sumber utama dan penyerap CO 2 yang berperan penting dalam mengatur konsentrasi CO 2 atmosfer. Hampir 10% CO 2 dari tanah sampai ke atmosfer tiap tahunnya (Raich & Schlesinger 1992). Respirasi tanah merupakan oksidasi biologi dari senyawa organik pada, akar, organ atau bagian lain dari tumbuhan serta organisme yang hidup pada tanah dengan energi untuk pemeliharaan, pertumbuhan dan pengambilan bahan nutrien aktif (Amstrong 1979; Drew 1990 diacu dalam Simojoki A 2001). Respirasi tanah merupakan indikator yang sensitif dan penting pada suatu ekosistem, termasuk aktivitas yang berkenaan dengan proses metabolisme di tanah, pembusukan sisa tanaman pada tanah, dan konversi bahan organik tanah menjadi CO 2. Melalui respirasi tanah ini, karbon dilepas dari tanah ke atmosfer (Rochette et al. 1997). Raich & Tufekciogul (2000) menyatakan respirasi tanah merupakan suatu indikator yang baik terhadap mutu tanah. Kelembaban tanah dan suhu tanah merupakan dua faktor penentu yang penting pada proses respirasi tanah (Raich & Tufekciogul 2000). Hasil pengamatan Rochette et al. (1997) menunjukkan respirasi tanah yang lembab dua sampai tiga kali lebih besar dibandingkan tanah yang kering. Banyak peneliti melaporkan peningkatan respirasi tanah meningkat mengikuti suhu tanah. Respirasi tanah bervariasi terhadap jenis tumbuh-tumbuhan. Berdasarkan data penelitian respirasi tanah, perbedaan respirasi tanah antara tanaman, lahan terbuka, padang rumput dan hutan tidak berbeda nyata (p<0.05). Akan tetapi, ratarata respirasi tanah pada padang rumput lebih tinggi dibandingkan respirasi tanah pada hutan (Raich & Tufekciogul 2000). Penelitian dan pengukuran emisi CO 2 dari tanah dari hutan tropis masih sangat kurang, oleh karena itu dilakukan pengukuran emisi CO 2 dari tanah mineral pada beberapa tipe kerapatan kanopi di hutan tropis Babahaleka Desa Bariri Kecamatan Lore Tengah Kabupaten Poso. Pengukuran parameter iklim mikro meliputi suhu permukaan tanah, suhu tanah, suhu udara, kelembaban tanah, dan kandungan bahan organik tanah dilakukan untuk melihat korelasinya terhadap besarnya emisi CO 2 dari permukaan tanah Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengukur dan menentukan emisi CO 2 dari permukaan tanah, iklim mikro serta kandungan bahan organik tanah hutan alam Babahaleka Taman Nasional Lore Lindu. 2. Membuat korelasi antara parameter iklim mikro dan bahan organik tanah dengan besarnya emisi CO 2 dari permukaan tanah hutan alam Babahaleka Taman Nasional Lore Lindu. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Produksi dan Emisi CO 2 dari Permukaan Tanah Produksi CO 2 Produksi CO 2 dalam tanah dihasilkan melalui proses oksidasi bahan organik tanah oleh dan organ lainnya melalui respirasi akar tanaman (Lassard et al. 1994). Proses oksidasi bahan organik oleh organisme dapat dilihat dari reaksi sebagai berikut : (C, 4 H) CO 2 + 2H 2 O + Energi Oksidasi bahan organik diatas disebut oksidasi enzimatik, yaitu oksidasi yang melibatkan, hasil utamanya berupa CO 2, air dan energi (Hanafiah KA 2004). Produksi CO 2 akan menurun dengan adanya pengasaman, karena difusi gas terhambat dan penambahan pupuk N yang dapat menurunkan respirasi dalam tanah (Sitaula et al diacu dalam Taufik M 2003). Pada tanah mineral, emisi CO 2 dari tanah akan semakin tinggi pada kedalaman tanah yang dangkal, hal ini disebabkan jumlah akar dan bahan organik akan berkurang dengan semakin dalamnya tanah (Simojoki A 2001). 1

2 Emisi CO 2 Emisi CO 2 dari tanah bervariasi pada beberapa kedalaman tanah, aerasi dan musim. Ishizuka et al. (2002) menyatakan fluks CO 2 tertinggi terukur pada kedalaman cm dari permukaan tanah dan minimum pada saat pagi hari dan setelah matahari terbenam (Dugas 1993 diacu dalam Taufik M 2003). Pada keadaan aerobik produksi CO 2 dari tanah lebih besar dibandingkan keadaan anaerob. Sedangkan pada musim panas fluks CO 2 lebih besar dari musim dingin (Moren & Lindroth 2000). Hasil penelitian Lessard et al. (1994) di Ottawa menyatakan tanah hutan menghasilkan fluks CO 2 yang lebih besar (Tabel 1) jika dibandingkan tanah pada lahan pertanian, tanah gundul, dan lahan perkebunan. Hal ini disebabkan ketersediaan bahan organik tanah pada hutan lebih tinggi dibandingkan penggunaan lahan lainnya. Tabel 1. Fluks CO 2 pada beberapa penggunaan lahan Tipe Lahan Lokasi Fluks CO 2 Sumber Pustaka (mgcm -2 h -1 ) Tanah gundul Texas, USA Dugas (1993) Jagung Ottawa, Kanada Lessard et al. (1994) Padi Ladang dan Barley Ibaraki, Jepang Nakadai et al. (1996) Kelapa Sawit Jambi, Indonesia Tsuruta et al. (2000) Hutan Skotlandia Chapman dan Thurlow (1996) Hutan Ottawa, Kanada Lessard et al. (1994) Hutan tebang Habis Jambi, Indonesia Tsuruta et al. (2000) Sumber : Taufik M (2003) Tabel 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar CO 2 udara tanah Kadar CO Faktor-faktor 2 Lebih tinggi Lebih rendah (1) musim musim panas musim dingin (2) perlakuan + pupuk kandang, kapur, pupuk dan ditanami tanpa Penyebab (3) kadar air tanah basah tanah kering terbatasnya difusi (4) tekstur tanah tekstur halus tekstur kasar terhambatnya difusi, akibat lebih tingginya kelembaban (5) struktur tanah agregasi lemah terhambatnya difusi, akibat lebih gembur atau masif tingginya kelembaban (6) kedalaman Tanah subsoil topsoil sda, akibat lebih tingginya kelembaban, akibat adanya topsoil Sumber : Kohnke (1980) diacu dalam Hanafiah KA (2004) 2.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Produksi dan Emisi CO 2 dari Permukaan Tanah Produksi dan emisi CO 2 dari tanah bergantung pada kandungan bahan organik tanah, suhu tanah, ketersediaan oksigen dan ketersediaan nutrient sebagai faktor eksternal, sedangkan faktor internal yang berpengaruh adalah biomassa akar dan populasi (Moren & Lindroth 2000). Lessard et al. (1994) menyatakan kelembaban dan suhu tanah sangat berpengaruh terhadap produksi CO 2, dan peningkatan suhu akan meningkatkan fluks CO 2. Kadar CO 2 pada udara tanah bervariasi antara 0.1-5% dan jika aerasi buruk dapai mencapai hampir 20% (Kohnke 1980 diacu dalam Hanafiah KA 2004). Faktor yang mempengaruhi kadar CO 2 udara tanah tertera pada Tabel 2, yang secara umum merupakan konsekuensi tanah, serta difussi yang menyebabkan naiknya kadar CO 2 dan turunnya kadar O Suhu Tanah Suhu tanah secara langsung mempengaruhi pertumbuhan tanaman, kelembaban tanah, aerasi, aktivitas 2

3 tanah dalam proses enzimatik dan dekomposisi serasah atau sisa tanaman serta ketersediaan hara-hara tanaman. Aktivitas ini sangat terbatas pada suhu dibawah 10 0 C, laju optimum aktivitas biota tanah yang menguntungkan terjadi pada suhu C, seperti bakteri pengikat N pada tanah berdrainase baik. Pada proses kehidupan bebijian, akar tanaman dan tanah secara langsung dipengaruhi oleh suhu tanah. Laju reaksi kimia meningkat dua kali lipat untuk setiap 100 o C kenaikan suhu (Hanafiah KA 2004). Suhu tanah sangat dipengaruhi oleh interaksi sejumlah faktor dengan sumber panas, yaitu sinar matahari dan langit, serta konduksi interior tanah. Faktor eksternal yang menyebabkan perubahan suhu tanah diantaranya adalah radiasi solar (jumlah panas yang mencapai permukaan bumi), radiasi dari langit, kondensasi, evaporasi, curah hujan, Insulasi (tanaman penutup tanah, mulsa, awan). Sedangkan faktor internal meliputi kapasitas panas tanah, konduktivitas dan difusivitas thermal, aktivitas biologis, struktur tanah, tekstur tanah dan kelembaban tanah serta garamgaram terlarut (Hanafiah KA 2004) Kelembaban Tanah Kelembaban tanah adalah jumlah uap air yang terdapat dalam suatu massa tanah yang dinyatakan dalam % bobot kering atau volume (Soedarsono et al. 2006). Kandungan air tanah dan struktur tanah memegang peranan penting dalam menentukan aerasi tanah, potensial redoks tanah dan difusi transfer gas dalam tanah (Taufik M 2003). Kelembaban dan kadar air tanah mempengaruhi dominasi jenis tanah yang aktif dalam proses dekomposisi bahan organik. Pada kelembaban dan kadar air yang tinggi, perkembangan dan aktivitas bakteri akan maksimum. Sebaliknya akan menurun pada kondisi kering (tekanan -3 bar) dan sangat tertekan pada kadar air titik layu permanen (tekanan -15 bar) (Hanafiah KA 2004) Biomassa akar dan Populasi Jumlah biomassa akar dan populasi sangat berpengaruh terhadap percepatan proses dekomposisi bahan organik yang melepaskan gas CO 2. Populasi tanah yang banyak dapat mempermudah perombakan sisa-sisa tanaman dan hewan yang telah mati menjadi bahan organik. Akibatnya produksi dan emisi CO 2 dari tanah akan meningkat (Hanafiah KA 2004). Gambar 1. Proses respirasi CO 2 dari tanah Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah adalah kumpulan beragam senyawa-senyawa organik kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi, baik berupa humus hasil humifikasi maupun senyawasenyawa anorganik hasil mineralisasi (biontik), termasuk tanah heterotrofik dan ototrofik yang terlibat (biotic) (Soedarsono et al. 2006). Kononova (1966); Schnitzer (1978) diacu dalam Soedarsono et al. (2006) membagi bahan organik tanah menjadi 2 kelompok, yaitu bahan yang telah terhumifikasi, yang disebut sebagai bahan humik (humic substances) dan bahan yang tidak terhumifikasi (nonhumic substances). Kelompok pertama merupakan hasil akhir proses dekomposisi bahan organik bersifat stabil dan tahan terhadap proses biodegradasi, terdiri atas fraksi asam humat, asam fulfat dan humin. Kelompok kedua meliputi senyawa-senyawa organik seperti karbohidrat, asam amino, peptida, lemak, lilin, lignin, asam nukleat, protein. Bahan organik tanah berperan secara fisik, kimia, maupun biologis sehingga menentukan status kesuburan suatu tanah. Bahan organik menjadi sumber energi karbon dan hara bagi biota heterotropik (penguna senyawa organik). Kandungan bahan organik tanah ditentukan oleh kesetimbangan antara laju pelonggokan dengan laju dekomposisinya (Soepardi G 1983). Faktor yang mempengaruhi kandungan bahan organik tanah adalah iklim, vegetasi, topografi, waktu, bahan induk dan pertanaman (cropping). Sebaran vegetasi berkaitan erat dengan pola tertentu dari perubahan temperatur dan curah hujan. 3

4 Pada wilayah yang curah hujannya rendah dengan jumlah vegetasi yang sedikit akan menghasilkan akumulasi bahan organik yang rendah. Pada wilayah yang temperatur dingin, kegiatan juga rendah sehingga proses dekomposisi lambat (Soedarsono et al. 2006) CO 2 Analyzer CO 2 analyzer merupakan suatu alat yang digunakan untuk menganalisis besarnya emisi gas CO 2 pada proses respirasi tanah. Secara umum, struktur komponen CO 2 analyzer terdiri dari injection tube dan automatic tester CO 2 analyzer. Prinsip kerja CO 2 analyzer adalah contoh udara disambungkan pada bagian injection tube yang kemudian dibawa melewati saluran injection tube menuju instrument CO 2 Analyzer dan langsung dideteksi dengan menggunakan tester (mv) sehingga terlihat besarnya emisi CO 2. (inseptisol) sampai sudah berkembang (alfisol) dan sebagian kecil ultisol. Berdasarkan tipe iklim Schmidt dan Ferguson, bagian utara kawasan Taman Nasional Lore Lindu mempunyai tipe iklim C/D (musiman) dengan curah hujan rata-rata tahunan berkisar antara mm/tahun dan bagian timur kawasan Taman Nasional Lore Lindu mempunyai tipe iklim B (agak musiman) dengan curah hujan berkisar antara mm/tahun. Bagian barat Taman Nasional Lore Lindu mempunyai tipe iklim A (lembab permanen) dengan curah hujan rata-rata tahunan antara mm/tahun. Secara keseluruhan curah hujan di Taman Nasional Lore Lindu bervariasi dari mm/tahun dibagian utara dan mm/tahun dibagian Selatan. Suhu udara berkisar antara C, rata-rata kelembaban udara 98% dengan kecepatan angin rata-rata 3,6 km/jam ( Mutiara P "E 0 3,25 06,500 13,000 19,500 26,000 Me ters "E 1 00 "S 1 00"S Sig im p u Pandere N o p u R Ka tim b u R Katim b u " S " S Gambar 2. CO 2 analyzer Penggunaan CO 2 Analyzer harus dilakukan dengan baik dan benar, Pastikan power switch CO 2 Analyzer, dan pomp switch dalam keadaan ON, selain itu pemasangan contoh gas pada injection tube CO 2 analyzer harus tepat agar contoh dapat dianalisis dan terukur pada tester (mv) CO 2 analyzer Keadaan Hutan Alam Taman Nasional Lore Lindu Taman Nasional Lore Lindu terletak sekitar 60 kilometer selatan kota Palu dan terletak antara LS, BT. Secara administratif terletak dalam dua wilayah kabupaten yaitu sebagian besar di Kabupaten Donggala dan sebagian lagi di Kabupaten Poso ( Keadaan tanah di Taman Nasional Lore Lindu bervariasi dari yang belum berkembang (entisol); sedang berkembang Hutan Babahaleka "E To ro G im pu Gambar 3. Lokasi Penelitian di Taman Nasional Lore Lindu (TNLL) Lokasi penelitian dilakukan pada hutan Babahaleka sebelah selatan Taman Nasional Lore Lindu. Sesuai dengan klasifikasi hutan berdasarkan elevasi (ENEP-CMC, 2004), hutan Babahaleka termasuk dalam kawasan lower montane forest ( mdpl) (Ibrom Andreas et al. 2007). Karakteristik vegetasi pada hutan Babahaleka oleh Dietz J, Twele A dan Grote A (unpublished data) terdiri dari 88 spesies pohon per hektar. Diantaranya didominasi oleh spesies Castanopsis BL (29%), Canarium vulgare Leenh (18%) dan Ficus Ba riri W u asa Wanga Ta la b o sa " S " S "E 4

5 spec (9.5%). Lebih dari 550 pohon berdiameter setinggi dada (DBH) > 0.1 m ditemukan per hektar dalam jumlah yang lebih 10 kali lipat dibandingkan pohon kecil. Luas jangkauan wilayah 50 m 2 per hektar. Pohon dengan BDH > 0.1 m, memeliki tinggi antara 12 sampai 36 m dan dengan rata-rata 21 m (Ibrom Andreas et al. 2007). III. METODOLOGI 3.1. Bahan dan Alat: 1. Bahan-bahan yang digunakan adalah contoh tanah, data jenis tutupan berdasarkan kerapatan kanopi dan data iklim mikro hasil pengamatan. 2. Alat-alat yang digunakan adalah plastik contoh tanah, kantong penangkap contoh udara, CO 2 Analyzer, digital thermometer, Voltcraft infrared thermometer, TDR (Time Domain Reflectometry) 100-t Soil Moisture Probe, GPS, stop watch, kamera digital, bor tanah, alat tulis, seperangkat PC (personal computer) dengan perangkat lunak (software) Microsoft Office (MS. Office dan MS. Excel), dan Minitab Waktu dan Tempat Penelitian Pengamatan lapangan penelitian ini dilaksanakan pada Mei 2008 yang dibagi menjadi 3 tahap yaitu (i) tahap I (17-18 Mei) pengukuran emisi CO 2 dari permukaan tanah multy positions (pk ) (ii) tahap II (19 Mei) pengukuran emisi CO 2 dari permukaan tanah diurnal 12 jam (pk ) dan (iii) tahap III (20-21 Mei) pengukuran emisi CO 2 dari permukaan tanah diurnal 24 jam. Penelitian dilakukan pada kawasan Taman Nasional Lore Lindu yaitu hutan Babahaleka Desa Bariri Kecamatan Lore Tengah Kabupaten Poso. Kawasan ini berada pada S E, elevasi sekitar 1400 meter diatas permukaan laut, dan di Laboratoriun Agrometeorologi Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB. Kondisi musim pada saat penelitian adalah pancaroba yaitu perpindahan antara musim penghujan ke musim panas dengan suhu udara bulanan rata-rata sebesar C, kelembaban udara bulanan ratarata %, kecepatan angin rata-rata bulanan pada ketinggian 48 m sebesar 1.73 m/s dengan kecepatan angin maksimum bulanan rata-rata 3.40 m/s dan kecepatan angin minimum bulanan rata-rata 0.54 m/s. Net radiasi bulanan rata-rata sebesar W/m -2 dengan net radiasi maksimum ratarata W/m -2, dan net radiasi minimum rata-rata W/m Metode Pelaksanaan penelitian dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu : Plot Contoh Penentuan plot contoh pengukuran emisi CO 2 dari permukaan tanah, pengukuran unsur iklim mikro dan contoh tanah ditentukan berdasarkan tutupan kanopi yang berbeda kerapatannya: a. Kanopi tertutup (85%), high altitude. b. Kanopi tertutup (85%), low altitude. c. Kanopi menengah (65%). d. Kanopi terbuka (40%). Hal ini dilakukan agar data hasil pengukuran dan pengamatan dapat mewakili daerah kajian penelitian. Tabel 3. Kondisi unsur iklim bulanan rata-rata selama pengukuran (3 April- 7 Juni 2009) Bulan Tair ( 0 C) RH (%) (W/m 2 ) (max) (min) (m/s) (max) (min) W. Direction ( 0 arah) April Mei Juni