METODOLOGI PENELITIAN. Waktu dan Lokasi Penelitian

Transkripsi

1 27 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian Kajian dilaksanakan pada bulan Mei 2008 sampai bulan Oktober Lokasi kajian dilakukan pada kawasan lahan gambut tropika di bagian barat Propinsi Nanggroe Aceh Darussalam yakni di Kabupaten Aceh Barat dan Kabupaten Nagan Raya. Lokasi penelitian dipilih untuk mewakili salah satu kondisi gambut tropika yang ada di Indonesia yang merupakan kawasan penyimpan cadangan karbon dunia, namun akhir-akhir ini sedang mengalami tekanan besar untuk dikonversi menjadi penggunaan lain. Hal ini terlihat pada kawasan tersebut telah banyak dibuat saluran-saluran drainase untuk pembuangan air yang bertujuan untuk mengeringkan lahan, dan untuk selanjutnya hutan gambut dikonversi menjadi penggunaan lain umumnya untuk perkebunan kelapa sawit dan karet, atau hanya diambil kayunya dan selanjutnya dibiarkan terlantar ditumbuhi semak belukar. Pada sisi lain, di daerah ini sampai sekarang belum banyak dilakukan penelitian-penelitian untuk upaya mengkonservasi kelestariannya, khususnya yang berkaitan dengan dampak dari pembuatan saluran drainase dan perubahan penggunaan lahan terhadap perubahan dinamika dan/atau kehilangan cadangan karbon serta karakteristik lahan gambut. Analisis tanah dilakukan di Laboratorium tanah Balai Penelitian Tanah, Bogor. Metode Penelitian Kajian ini merupakan kegiatan pengamatan di lapangan (observational exploratory) dengan melakukan diterminasi kasus pada beberapa lokasi lahan gambut yang didrainase untuk tanaman tahunan. Penentuan areal lokasi kajian dilakukan dengan menggunakan metode purposive sampling, yaitu merupakan metode penentuan lokasi kajian secara sengaja yang dianggap representatif. Pengambilan data dari masing-masing areal kajian dilakukan dalam satu transek yang dibuat tegak lurus dengan saluran drainase, sehingga diasumsikan dapat mewakili kondisi lahan gambut secara keseluruhan.

2 28 Tahapan Penelitian Untuk mencapai tujuan dan membuktikan hipotesis yang dikemukakan, dilakukan beberapa tahapan penelitian seperti yang disajikan dalam Gambar 4. Pra Penelitian: Identifikasi penggunaan lahan dominan pada lahan gambut yang di drainase di Aceh barat. Identifikasi sejarah penggunaan lahan dari masing-masing bentuk penggunaan lahan yang ada. Pemilihan lokasi dan titik pengamatan Evaluasi metode pengukuran karbon 1. Membandingkan metoda analisa karbon organik antara LOI dengan Walkley & Black 2. Membandingkan metoda pengukuran bulk density (BD) antara: bor, ring dan box 3. Membandingkan nilai prediksi emisi CO 2 antara metoda chamber dengan metoda LOI Pengamatan Karakteristik lahan gambut dan cadangan karbon dari lahan gambut yang didrainase. Observasi karakteristik lahan gambut pada masing-masing lokasi kajian terpilih Observasi cadangan karbon pada gambut Observasi cadangan karbon pada biomasa vegetasi Kehilangan karbon. Pengamatan kehilangan karbon pada permukan lahan gambut pada berbagai lokasi gambut yang didranase dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. Pengamatan kehilangan karbon karena dekomposisi biomasa serasah atau sisa tanaman pada permukaan berbagai tipe penggunaan lahan gambut yang didrainase. Pengamatan kehilangan karbon akibat pemupukan pada permukaan lahan gambut yang didrainase. Pengamatan kehilangan karbon akibat kebakaran hutan pada lahan gambut yang didrainase. Pengamatan kehilangan karbon akibat terbawa aliran air drainase Analisis dan Interpratasi Data Hasil penelitian Metode dan alat yang efektif dan efisien untuk menghitung kandungan karbon gambut Cadangan karbon yang representatif pada masing-masing lokasi kajian Karakteristik utama lahan gambut tropika yang didrainase yang berhubungan dengan cadangan dan kehilangan karbon Nilai kehilangan karbon yang representatif akibat: 1. Pembuatan saluran drainase dan faktor yang mempengaruhinya 2. Pemupukan lahan gambut 3. Dekomposisi biomasa tanaman 4. Kebakaran hutan gambut 5. Terbawa aliran air drainase Gambar 4. Bagan alir tahapan penelitian

3 29 Kajian diawali dengan mengumpulkan dan menganalisa data sekunder berupa peta dan citra satelit. Peta dan citra satelit yang diinterpretasi adalah: Peta Interpretasi Landform skala 1 : Kabupaten Aceh Barat, Peta Rupa Bumi skala 1 : lembar ; dan dan Citra satelit, pada web site Tahapan selanjutnya adalah melaksanakan pra penelitian yaitu malakukan identifikasi bentuk-bentuk penggunaan lahan yang dominan ada di Propinasi Nanggroe Aceh Darussalam bagian barat melalui identifikasi dan verifikasi langsung di lapang (ground check). Kondisi lahan gambut yang diamati selama pra penelitian adalah: kondisi saluran drainase, ke dalaman muka air tanah, ketebalan gambut, tingkat kematangan gambut, sejarah penggunaan lahan, kondisi iklim yaitu suhu dan curah hujan, dan penentuan koordinat lokasi dengan GPS. Dari hasil indentifikasi dan verifikasi langsung di lapang (pra penelitian) dipilih beberapa lokasi yang dianggap representatif. Lokasi kajian ini hanya pada jenis tanah gambut, yang dalam istilah ilmu tanah dikenal dengan Histosols atau yang populer disebut peat berdasarkan kriteria Soil Survey Staff tahun Lokasi kajian yang dipilih tersebut disajikan dalam Tabel 3 dan Gambar 5. Tabel 3. Lokasi kajian berdasarkan wilayah administratif dan jenis penggunaan lahan No Lokasi/Wilayah Administratif Penggunaan lahan 1. Desa Simpang, Kec. Kaway XVI Hutan terganggu 2. Desa Simpang, Kec. Kaway XVI Semak belukar I 3. Desa Simpang, Kec. Kaway XVI Semak belukar II 4. Desa Simpang, Kec. Kaway XVI Karet (umur >15 tahun) 5. Desa Suak Raya, Kec. Johan Pahlawan Kelapa sawit I (umur 15 tahun) 6. Desa Suak Raya, Kec. Johan Pahlawan Kelapa sawit II (umur 15 tahun) 7. Desa Suak Raya, Kec. Johan Pahlawan Karet (umur >15 tahun) 8. Desa Suak Puntong, Kec. Kuala Kelapa sawit I (umur 10 tahun) 9. Desa Suak Puntong, Kec. Kuala Kelapa sawit II (umur 10 tahun) 10. Desa Cot Gajah Mati, Kec. Arongan Lambalek Kelapa sawit I (umur 1 tahun) 11. Desa Cot Gajah Mati, Kec. Arongan Lambalek Kelapa sawit II (umur 1 tahun) 12. Desa Cot Gajah Mati, Kec. Arongan Lambalek Hutan terganggu

4 30 Cot Gajah Mati Simpang Suak Raya Suak Puntong Sumber: Balai Penelitian Tanah (2006) Catatan: Keterangan legenda peta pada Lampiran 1. Gambar 5. Peta tanah dan lokasi kajian dilaksanakan Deskripsi Lokasi Penelitian Desa Simpang, kecamatan Kaway XVI, kabupaten Aceh Barat. Menurut komunikasi pribadi (personal communication) dengan beberapa orang penduduk (Bapak Usman 60 th dan Bapak Jamal 35 th) dan Kepala Desa Simpang (Bapak M. Nasir) pada kawasan ini awal tahun 2007 telah dibuat saluran drainase dengan ukuran 4 m lebar dan 5 m dalam, sepanjang 3700 m arah Barat Laut-Tenggara. Pada kawasan ini (sepanjang saluran drainase yang telah dibuat) ada 3 jenis penggunaan lahan yang digunakan sebagai lokasi kajian yaitu: 1. Lokasi kajian untuk jenis penggunaan lahan hutan. Lokasi ini merupakan kawasan hutan alami terganggu (telah dibuat saluran drainase dan sebagian pohon telah ada yang ditebangi) dengan kerapatan pohon ± 540 tanaman ha -1 dengan lingkar batang bervariasi antara cm dan tinggi antara m. Dibawah tegakan/strata pohon ditumbuhi oleh jenis pandan, pakis dan

5 31 tumbuhan perdu yang sangat rapat, dengan berat biomassa segar berkisar antara gr m Lokasi kajian untuk jenis penggunaan lahan semak belukar I dan II, dalam hal ini yang dimaksud dengan penggunaan lahan semak belukar I dan II adalah pada lokasi tersebuat ada dua lokasi semak belukar yang dijadikan sebagai areal kajian, sehingga untuk memudahkan dalam pengamatan dan penyajian data hasil kajian maka lokasi yang pertama dinamakan semak belukar I dan lokasi yang lain semak belukar II. Sejarah penggunaan lahan, Hutan seluas 242 Ha mulai ditebang dan dilanjutkan dengan pembakaran pada tahun 1992, awalnya lokasi ini direncanakan untuk budidaya padi. Setelah hutan dibakar dilanjutkan dengan uji coba penanaman padi ladang, namun setelah 3 (tiga) kali dilakukan penanaman padi selalu mengalami kegagalan. Selanjutnya lahan dicoba ditanami dengan tanaman keladi, namun tetap mengalami kegagalan. Akhirnya lahan dibiarkan bera ditumbuhi oleh semak belukar sampai saat sekarang. Namun demikian, pada tahun 2006 sebagian lahan, terutama yang berdekatan dengan saluran drainase telah ada yang ditanami dengan tanaman karet dan nenas. Jenis semak belukar yang tumbuh pada lokasi ini didominasi oleh jenis paku-pakuan (lampiding menurut istilah lokalnya), dan tanaman perdu seperti Melastoma malabatricum. Berat biomassa segar berkisar antara gr m Lokasi kajian untuk jenis penggunaan lahan karet tua umur >15 tahun. Pada lokasi ini, karet telah ditanam petani sekitar tahun 1980an. Tidak ada terlihat jarak tanam yang beraturan dari tanaman karet yang tumbuh di lokasi ini, namun demikian terlihat ada sekitar 560 tanaman per hektar dengan lingkar batang berkisar antara 46 cm 120 cm dengan perbandingan 4 : 1 (4 tanaman yang berlingkar batang >100 cm dan 1 tanaman berlingkar batang < 100 cm). Di bawah tegakan karet ditumbuhi oleh semak belukar/gulma jenis pakis dan perdu, dengan berat biomassa segarnya berkisar antara gr m -2. Desa Suak Raya, kecamatan Johan Pahlawan, kabupaten Aceh Barat Berdasarkan komunikasi pribadi dengan pemilik lahan Bapak H. Dahlan, lokasi ini pada awalnya berasal dari hutan, mulai dibuka/ditebang pada tahun

6 Dibiarkan bera selama beberapa tahun. Selanjutnya dibuat saluran darainase ukuran 2 m lebar dan 1,5 m dalam. Kelapa sawit dan karet mulai ditanam pada tahun 1991/1992. Kondisi saat ini, pada lahan telah dibuat beberapa saluran drainase utama (saluran untuk mengalirkan air dari lahan ke saluran drainase di sepanjang jalan utama Meulaboh Calang). Jarak antara satu saluran dengan yang lainnya berkisar antara 100 m 150 m, diantara dua saluran utama ada saluran lain dengan ukuran 1 m lebar dan 1 m dalam, posisinya tegak lurus dengan saluran utama. Ada dua jenis penggunaan lahan yang diamati pada kawasan ini yaitu: 1. Lokasi kajian untuk jenis penggunaan lahan karet tua umur >15 tahun. Pada lokasi ini, pohon karet yang ada saat sekarang ditanam semenjak tahun 1991/1992 dengan jarak tanam tidak beraturan, namun demikian ada sekitar 500 tanaman karet per hektar. Pada kondisi sekarang lingkar batang pohon karet rata-rata antara 60 cm 132 cm. Dibawah tegakan pohon karet, ditumbuhi oleh gulma dari jenis tumbuhan pakis-pakisan dan perdu dengan berat biomassa segar berkisar antara 4100 gr 5500 gr m -2. Gulma jarang disiangi/dibabat bahkan selama satu tahun kajian dilaksanakan pada lokasi ini, tidak pernah petani melakukan penyiangan atau pembabatan gulma. 2. Lokasi kajian untuk jenis penggunaan lahan kelapa sawit I dan II umur 15 tahun, dalam hal ini yang dimaksud dengan penggunaan lahan kelapa sawit I dan II adalah pada lokasi tersebuat ada dua lokasi kebun kelapa sawit yang dijadikan sebagai areal kajian, sehingga untuk memudahkan dalam pengamatan dan penyajian data hasil kajian maka lokasi yang pertama dinamakan kelapa sawit I dan lokasi yang lain kelapa sawit II. Lahan mulai ditanami dengan kelapa sawit tahun 1991/1992, dilakukan penyisipan diantara tanaman yang sudah ada pada tahun 2002, sehingga saat sekarang populasi tanaman sekitar 125 tanaman per hektar. Penyiangan gulma dilaksanakan setiap 3 bulan sekali dengan cara disemprot menggunakan herbisida dan/atau dibabat. Bersamaan dengan penyiangan juga dilakukan pemangkasan daun kelapa sawit yang sudah tua, daun hasil pangkasan disusun dan dibiarkan melapuk diantara barisan tanaman kelapa sawit. Berat biomassa segar dari gulma (terdiri dari jenis pakis-pakisan dan tanaman perdu) pada saat

7 33 sebelum dilakukan penyiangan adalah sekitar 2700 gr 3500 gr per m 2. Pemilik lahan juga melakukan pemupukan Urea, SP36 dan KCl dua kali dalam satu tahun, disamping itu juga melakukan pemupupan posfat alam (pupuk asam istilah petani) sekali dalam satu tahun. Desa Suak Puntong, kecamatan Kuala, kabupaten Nagan Raya. Lokasi kajian untuk pengamatan jenis penggunaan lahan kebun kelapa sawit I dan II umur 10 tahun, dalam hal ini yang dimaksud dengan penggunaan lahan kelapa sawit I dan II adalah pada lokasi tersebuat ada dua lokasi kebun kelapa sawit yang dijadikan sebagai areal kajian, sehingga untuk memudahkan dalam pengamatan dan penyajian data hasil kajian maka lokasi yang pertama dinamakan kelapa sawit I dan lokasi yang lain kelapa sawit II.. Berdasarkan komunikasi pribadi dengan pemilik lahan Bapak H. Kasinun, pada lokasi ini saluran drainase telah dibuat sebelum kelapa sawit ditanami. Kebun kelapa sawit sempat beberapa tahun tidak dirawat, karena situasi sosial politik yang tidak kondusif. Pada tahun 2008 (bersamaan dengan awal kajian ini dilaksanakan) pemilik lahan menata kembali lahannya dengan membangun saluran drainase utama dengan ukuran 3 m lebar x 2 m dalam, dan pada setiap jarak 50 m dibuat saluran drainase lainnya yang tegak lurus dengan saluran utama dengan ukurannya 1 m lebar x 1 m dalam. Jarak tanam kelapa sawit adalah 9 m x 9 m, diantara tanaman kelapa sawit ditumbuhi oleh gulma dari jenis tumbuhan perdu dan pakis-pakisan. Berat biomassa segar dari tumbuhan gulma pada saat akan dilakukan penyiangan berkisar antara gr m -2. Penyiangan dilakukan setiap 6 bulan sekali dengan cara ditebas/dipotong. Bersamaan dengan waktu penyiangan juga dilakukan pembersihan/perawatan pohon kelapa sawit dengan cara memotong pelepah daun yang sudah tua. Setiap kali pemotongan daun, ada sekitar 3-5 daun yang dipangkas. Daun yang dipotong tersebut selanjutnya diletakan/disusun dan dibiarkan melapuk diantara barisan tanaman kelapa sawit. Desa Cot Gajah Mati, kecamatan Arongan Lambalek, kabupaten Aceh Barat Menurut hasil komunikasi pribadi (personal communication) dengan penduduk setempat (Bapak Maryanto) pada kawasan ini, saluran drainase dibuat

8 34 pada tahun 2006 bersamaan dengan pembuatan jalan umum utama antara Meulaboh Calang, setelah kejadian tsunami tahun Ukuran saluran drainase sewaktu dibuat 3 m lebar x 2 m dalam, arah alirannya Barat Laut - Tenggara. Ada dua jenis penggunaan lahan yang diamati pada kawasan ini yaitu: 1. Lokasi untuk kajian penggunaan lahan hutan. Hutan yang diamati pada kawasan ini merupakan hutan alami terganggu (telah dibuat saluran drainase dan sebagian pohon telah ada yang ditebang) dengan populasi tanaman sekitar 1936 pohon per hektar, dengan lingkar batang pohon utama/besar berkisar antara cm, disamping itu banyak sekali pohon kecil dengan lingkar batang 8 14 cm, yang diperkirakan populasinya 75% dari populasi pohon yang ada. Di bawah tegakan pohon ditumbuhi oleh tanaman jenis perdu belukar, paku-pakuan dan tanaman merambat lainnya. 2. Lokasi untuk kajian penggunaan lahan kelapa sawit I dan II, umur 1 tahun, dalam hal ini yang dimaksud dengan penggunaan lahan kelapa sawit I dan II adalah pada lokasi tersebuat ada dua lokasi kebun kelapa sawit yang dijadikan sebagai areal kajian, sehingga untuk memudahkan dalam pengamatan dan penyajian data hasil kajian maka lokasi yang pertama dinamakan kelapa sawit I dan lokasi yang lain kelapa sawit II. Menurut hasil komunikasi pribadi dengan Bapak Darussalam petugas Badan Rehabilitasi dan Rekontroksi untuk Aceh (BRR) lokasi ini awalnya adalah hutan, yang direncanakan untuk ditanami kelapa sawit untuk korban tsunami 2004 (setiap keluarga akan mendapan kebun kelapa sawit seluas satu hektar). Pada tahun 2007, seluas 500 hektar hutan ditebang dan dilanjutkan dengan pembakaran. Kelapa sawit mulai ditanam pada awal tahun 2008, dengan jarak tanam 9 m dalam barisan tanaman, dan 7 m antar barisan tanaman (pola tanam mengikuti sistem segi tiga atau zik-zak antara barisan tanaman), sehingga diperoleh populasi sekitar 154 tanaman per hektar. Kondisi lahan, disamping ditanami kelapa sawit muda, juga ditumbuhi semak belukar, degan berat biomassa segar berkisar antara gr m -2. Petani membabat semak belukar dengan cara gotong royong dan selanjutnya dibakar setiap 6 bulan sekali.

9 35 Penentuan Lokasi Titik Pengamatan Penentuan lokasi tempat pengamatan dan/atau pengambilan sampel tanah pada masing-masing lokasi kajian terpilih telah diupayakan dapat mewakili seluruh kondisi hamparan lahan. Hal in berdasarkan asumsi bahwa pada lahan gambut yang didrainase umumnya terjadi perbedaan tinggi muka air tanah sesuai dengan jarak lokasi dari saluran drainase, yang mana semakin jauh lokasi dari saluran drainase muka air tanah semakin dangkal (muka air tanah dekat dengan permukaan tanah). Untuk itu, sebaran titik-titik pengamatan pada masing-masing lokasi kajian diplotkan dalam satu transek yang dibuat tegak lurus dengan saluran drainase. Titik-titik pengamatan tersebut ditempatkan menyebar sepanjang transek, sehingga dapat mewakili lokasi yang dekat sampai dengan yang jauh dari saluran drainase. Apabila ada dua saluran drainase yang sejajar seperti yang ditemui pada lokasi di desa Suak Raya, desa Suak Puntong, dan desa Cot Gajah Mati, maka lokasi pengamatan terjauh dari saluran drainase ditempatkan pada lokasi atau jarak pertengahan antara kedua saluran drainase tersebut, karena diasumsikan bahwa pada lokasi tersebut adalah merupakan batas antara kedua saluran drainase saling mempengaruhi tinggi muka air tanah. Untuk masingmasing lokasi kajian telah ditetapkan atau dipilih sebanyak 5 titik/lokasi permanen dalam satu transek yang mewakili kondisi lahan dekat sampai dengan yang jauh dari saluran drainase sebagai lokasi/titik tempat dilakukan pengamatan sifat-sifat tanah di lapang dan pengambilan sampel tanah untuk dianalisa di laboratorium. Koordinat geografis masing-masing titik/lokasi pengamatan dan pengambilan sampel tanah disajikan dalam Lampiran 2. Peralatan Penelitian Peralatan yang digunakan untuk terlaksananya kajian ini disajikan dalam Tabel 4.

10 36 Tabel 4. Peralatan yang digunakan selama kajian di lapangan No Peralatan Kegunaan 1 Peta Landform skala 1 : Memilih lokasi kajian 2 Peta rupa bumi skala 1 : Memilih lokasi kajian 3 Citra Satelit Memilih lokasi kajian 4 GPS, merk Garmin Menentukan koordinat lokasi kajian 5 Peralatan yang umum untuk Mengambil sampel tanah pengambilan sampel tanah gambut 6 Pipa paralon 1 inchi/piezometer Mengukur tinggi muka air tanah 7 Slang plastik Mengukur topografi mikro/transek 8 Digital ph meter Mengukur ph langsung di lapang Pengambilan Sampel dan Pengamatan Kajian evaluasi metode dan alat untuk menentukan kadar karbon gambut Untuk menentukan cadangan karbon tersimpan pada lahan gambut diperlukan data Bulk Density (BD), kandungan karbon (%C-organik), ketebalan dan luas lahan gambut. Untuk mendapatkan nilai BD dan kandungan dan perubahan cadangan karbon yang representatif, dilakukan pengujian terhadap beberapa metode dan alat untuk menentukan nilai BD, dan estimasi kandungan dan kehilangan karbon. 1. Evaluasi alat mengambil sampel tanah untuk menentukan bulk density Untuk mendapatkan nilai BD yang representatif, dilakukan evaluasi terhadap beberapa alat yang dapat digunakan untuk mengambil sampel tanah gambut yaitu: a) kotak sampel 1 (box sampler 1) yaitu sejenis kotak dari plat baja dengan ukuran 50 cm panjang x 50 cm lebar x 10 cm tinggi ; b) kotak sampel 2 (box sampler 2) yaitu sejenis kotak dari baja dengan ukuran 30 cm panjang x 30 cm lebar x 10 cm tinggi ; c) ring sampel (Ө = 7,6 cm, tinggi = 4 cm); dan d) bor gambut khusus dari Eijkelkamp berbentuk setengah selinder dengan luas penampang 10 cm 2 dan panjang/tinggi 50 cm.

11 37 Sebanyak 30 titik atau lokasi telah dipilih secara acak untuk pengambilan sampel tanah dengan menggunakan masing-masing alat untuk ditentukan BD nya di laboratorium. Pengambilan sampel tanah dengan masing-masing alat tersebut dilakukan pada ke dalaman 0 15 cm (lapisan permukan). Sampel tanah yang terambil oleh masing-masing alat dimasukkan ke dalam kantong plastik yang mempunyai klep. Khusus untuk tanah yang terambil dari kotak sampel 1 dan kotak sampel 2, semua tanah yang terambil ditimbang (ditentukan beratnya) di lapangan, kemudian diambil 5 sampel secara acak (sekitar 100 gr) untuk masingmasing sampel, selanjutnya dimasukan ke dalam kantong plastik yang mempunyai klep untuk dianalisa di laboratorium. Kadar air masing-masing sampel tanah di tentukan di laboratorium dengan memanaskan dalam oven pada suhu C selama 24 jam. Bulk density diperoleh dengan cara membagi total berat tanah kering dengan volumenya (gr cm -3 ) Nilai BD yang diperoleh selanjutnya di evaluasi dengan analisis regresi linear sederhana dan uji korelasi antara data dari masing-masing alat. Dalam hal ini, diasumsikan bahwa nilai dari alat yang paling besar volumenya yaitu kotak sampel 1 adalah yang paling representatif. Untuk itu, nilai BD dari pengukuran menggunakan kotak sampel 1 dipakai sebagai referensi untuk mengkonversi nilai BD dari alat yang lainnya, sehingga diperoleh nilai BD yang representatif untuk masing-masing alat. 2. Evaluasi metode penentuan kadar karbon (%C-organik) tanah gambut. Untuk mengetahui metode yang efektif dan efisien dan mendapatkan nilai kandungan karbon yang representatif dari hasil pengukuran, dilakukan evaluasi terhadap dua metode yang umum digunakan untuk menentukan karbon yaitu metode Walkley and Black (1934) dan metode Loss-on-Ignition (LOI) oleh Nelson and Somers (1996). Sebanyak 20 sampel tanah dari berbagai profil dan penggunaan lahan gambut diambil untuk dianalisa kandungan karbon dan bahan organiknya di laboratorium menggunakan kedua metode tersebut. Dari metode Walkley and Black diperoleh nilai %C-organik, sedangkan dari metode LOI diperoleh nilai persen bahan organik dan persen kadar abu (mineral). Untuk mengetahui kadar bahan organik dalam material gambut dengan metode Loss on

12 38 Ignition (LOI) dilakukan dengan cara membakar sekitar 2 gram sampel tanah gambut kering oven C dalam oven tanur (furnace) pada suhu C selama 6 jam. Berat sampel yang hilang selama proses pembakaran adalah merupakan jumlah bahan organik yang terkandung dalam material gambut, yang dihitung dengan rumus: % BO = B 105 O B B x100%...rumus 1. (Nelson dan Sommers, 1996). yang mana: % BO = persentase bahan organik gambut, 0 B 105 = berat material gambut pada suhu C, B = berat material gambut yang tersis setelah pemanasan C. Sedangkan untuk mengkonversi persentase bahan organik menjadi persentase karbon yang terkandung dalam material gambut dari hasil metode LOI dihitung dengan rumus: 1 % C = x% LOI...Rumus 2. (Pribyl, 2010). 1,724 yang mana: % C = Kandungan karbon bahan gambut, %LOI = Persentase bahan gambut yang hilang pada proses Loss on Ignition, 1,724 = Konstanta untuk mengkonversi % bahan organik menjadi % C- organik berdasarkan asumsi bahan organik mengandung 58% C. Karbon organik (%C-organik) dari metode Walkley and Black diperoleh berdasarkan prinsip bahwa karbon sebagai senyawa organik akan mereduksi Cr 6+ yang berwarna jingga menjadi Cr3+ yang berwarna hijau dalam suasana asam. Intensitas warna hijau yang terbentuk setara dengan kadar karbon dan dapat diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 561 nm (Balai Penelitian Tanah, 2005). Hasil/nilai persen bahan organik yang diperoleh dari metode LOI dibandingkan (analisis regresi dan korelasi) dengan nilai persen C-organik yang diperoleh dari metode Walkley and Black. Dari persamaan regresi antara nilai

13 39 persen bahan organik yang diperoleh dari metode LOI dengan nilai %C-organik dari metode Walkley and Black dapat diperoleh satu nilai konstanta untuk mengkonversi nilai persen bahan organik menjadi nilai persen karbon organik atau sebaliknya dari nilai persen karbon organik menjadi nilai persen bahan organik. Nilai konstanta tersebut dapat dianggap sebagai nilai yang representatif digunakan untuk mengkonversi persen bahan organik manjadi %C-organik untuk kajian ini. Selanjutnya nilai/konstanta yang diperoleh tersebut digunakan sebagai pengganti konstanta yang umum digunakan selama ini yaitu 1, Evaluasi metode memprediksi emisi CO 2 Data hasil prediksi kehilangan karbon atau emisi CO 2 dari lokasi dan periode waktu yang sama menggunakan metode Chamber (fluks) dan metode kadar abu (metode LOI) dibandingkan dengan analisa T-test. Dalam kajian ini, data emisi CO 2 dari metode chamber diperoleh (menggunakan) data dari hasil kajian Etik (2009) yang mana lokasi dan periode waktu pengamatannya bersamaan dengan kajian ini, sedangkan perediksi CO 2 dari peningkatan kadar abu (metode LOI) diperoleh langsung dari hasil evalusai terhadap data peningkatan kadar abu pada lapisan 0 50 dari masing-masing lokasi kajian ini. Pengukuran cadangan karbon dan karakteristik lahan gambut tropika yang didrainase Untuk menduga cadangan karbon pada lahan gambut, tahapan yang dilakukan adalah mengetahui volume gambut, bulk density (BD), dan kadar C pada masing-masing lokasi terpilih. Volume gambut ditentukan dengan mengalikan luas lokasi dengan ketebalan gambutnya. Ketebalan gambut diukur dengan cara menusukkan tongkat atau bor gambut ke dalam lapisan gambut hingga mencapai lapisan tanah mineral di bawahnya. Sampel gambut diambil dengan bor gambut khusus tipe setengah silinder dari Eijkelkamp dengan kapasitas 500 cm 3 mulai dari permukaan sampai lapisan dasar (batas dengan tanah mineral). Bahan gambut yang terambil oleh bor (volume 500 cm 3 ) dimasukkan ke dalam kantong plastik yang mempunyai klep untuk dianalisa di laboratorium. Parameter sifat-sifat tanah yang dianalisa adalah yang diperkirakan berkaitan dengan cadangan karbon dan karakteristik lahan yaitu: kadar abu, kadar air pada

14 40 pf 1,00; 2,00; 2,54; 3,70 dan 4,20, ph, KTK, unsur hara N. Metode yang digunakan untuk analisa masing-masing sifat-sifat tanah disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Sifat-sifat tanah yang diamati dan metode pengukurannya No Sifat Tanah Metode Pengukuran Keterangan/ Keterkaitan dengan A. Sifat Fisik Tanah 1 Bulk density (BD) Bor gambut khusus Cadangan karbon 2 Partikel density Piknometer Cadangan karbon 3 Penurunan permukaan tanah Stik/titik permanen Cadangan karbon (subsidence) 4 Tinggi muka air tanah Piezometer Dekomposisi gambut 5 Kadar air pada pf 1,00; Pressure plate apparatus Dekomposisi gambut 2,00; 2,54; 3,70 dan 4,20 6 Suhu tanah Termometer Dekomposisi gambut 7 Kadar abu dan Kandungan Pengabuan kering dan Cadangan karbon karbon Walkley and Black 8 Tingkat dekomposisi Volume serat Dekomposisi gambut 9 Permeabilitas Auger hole Dekomposisi gambut B. Sifat Kimia Tanah 1 ph gambut Digital ph meter Kesuburan Gambut 2 N-total Kjeldahl Indikator kehilangan karbon 3 P-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 4 Ca-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 5 K-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 6 Mg-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 7 Na-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 8 Fe-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 9 Mn-total Pengabuan basah Indikator kesuburan Gambut 10 KTK 1 N NH4Oac ph 7,0 & Indikator kesuburan Gambut ph 4,0 C. Aktivitas Organisme perombak Respirasi Tanah Dekomposisi gambut Untuk menentukan cadangan karbon yang tersimpan dalam vegetasi yang tumbuh diatas permukaan lahan gambut, ditentukan dengan cara mengukur berat biomassa dari vegetasi tersebut seperti yang dijelaskan oleh Hairiah dan Rahayu (2007). Berkaitan dengan hal ini vegetasi yang tumbuh diatas permukaan lahan

15 41 gambut dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu pohon (semua tumbuhan yang diameter batangnya > 5 cm) dan semak (semua tumbuhan yang diameter batangnya < 5 cm). Khusus untuk biomassa dan karbon tersimpan dalam pohon kelapa sawit pada lahan gambut ditentukan berdasarkan umur tanaman, data yang ditampilkan dalam kajian ini diambil dari hasil penelitian Yulianti (2009). Pengukuran biomassa vegetasi tumbuhan pohon: Caranya adalah, penetapan plot dengan ukuran 5 m x 40 m, kemudian semua pohon yang diameter batangnya > 5 cm diukur diameter dan lingkar batangnya pada posisi ± 1,3 m dari permukaan tanah. Kemudian ditentukan bulk densitynya (BD) dengan cara memotong salah satu cabang sebagai sampel, lalu diukur panjang, diameter dan timbang berat basahnya. Selanjutnya tentukan kadar air cabang (sampel) tersebut dengan cara memanaskan sampel dalam oven pada suhu C selama 48 jam. BD dihitung dengan cara: membagi berat kering sampel dengan volumenya (gr cm -3 ). Estimasi biomassa pohon dihitung dengan rumus: BK = 0,11 x BJ x D 2,62...Rumus 3. (Hairiah dan Rahayu, 2007) Yang mana: BK = Berat kering BJ = Berat jenis D = diameter pohon Pengukuran biomassa tumbuhan bawah atau semak: Tumbuhan bawah adalah semua vegetasi yang diameter batangnya < 5 cm. Plot ukuran 0,5 m x 0,5 m dibuat pada lokasi yang dianggap mewakili kondisi lahan secara keseluruhan. Kemudian semua tumbuhan yang diameter batangnya < 5 cm dipotong dan ditimbang berat basahnya. Selanjutnya ditentukan kadar airnya dengan cara memanaskan sub sampel dalam oven pada suhu C selama 48 jam. Berat kering biomassa dihitung dengan rumus: Total BK = (BK sub sampel/bb sub sampel) x Total BB sampel....rumus 4. (Hairiah dan Rahayu, 2007) Yang mana : BB = Berat Basah BK = Berat Kering

16 42 Pengukuran dalam muka air tanah: Terjadinya perbedaan dalam muka air tanah pada hamparan lahan gambut yang didrainase merupakan indikasi adanya pengaruh drainase pada lahan gambut. Pada masing-masing titik pengamatan pada lokasi terpilih, dipasang piezometer dari pipa paralon berdiameter 1 inchi yang dibenamkan secara vertikal ke dalam tanah untuk monitoring tinggi muka air tanah. Dalam muka air tanah diamati dengan cara memasukkan tongkat kayu ke dalam piezometer sampai mencapai permukaan air tanah (ditandai dengan basahnya bagian tongkat yang tercelup ke dalam air). Kemudian bagian tongkat kayu yang sejajar dengan permukaan tanah diberi tanda. Dalam muka air tanah ditentukan dengan cara mengukur panjang bagian tongkat yang kering diatas bagian yang basah sampai bagian tongkat yang sejajar dengan permukaan tanah. Pengukuran subsidence: Penurunan permukaan tanah (subsidence) pada lahan gambut yang didrainase, merupakan indikator telah terjadi kehilangan karbon akibat material gambut terdekomposisi atau telah terjadinya pemadatan material gambut. Untuk mengamati kejadian subsidence, pada masing-masing lokasi pengamatan dipasang tongkat dari besi yang ditancapkan ke dalam tanah sampai menembus lapisan tanah mineral, kemudian pada tongkat besi yang muncul dipermukaan tanah dibuat tanda permanen (sebagai titik awal pengamatan) untuk acuan dalam memonitoring perubahan ketinggian permukaan tanah di sekitarnya. Besarnya subsidence dihitung dengan cara mengukur perbedaan/selisih titik awal pengamatan dengan titik pengamatan berikutnya pada tongkat besi tersebut. Pengukuran transek permukaan tanah: Perbedaan tinggi permukaan tanah dan muka air tanah pada masing-masing titik pengamatan di sepanjang transek (keragaan transek permukaan tanah dan muka air tanah) ditentukan dengan metode water pass menggunakan slang plastik berisi air dengan prinsip bejana berhubungan. Pada jalur sepanjang transek (mulai dari bibir saluran drainase sampai titik pengamatan terjauh dari saluran drainase) ditancapkan tongkat kayu yang tingginya sekitar 1,5 m dari permukaan tanah. Pengamatan tinggi permukaan tanah dan muka air tanah dimulai dari tongkat yang ditancapkan di bibir saluran, dalam kajian ini permukaan tanah di bibir saluran dianggap

17 43 sebagai titik nol (0 m) dari saluran drainase. Pada tongkat yang ditancapkan pada bibir saluran drainase tersebut diberi tanda yaitu tanda yang menunjukkan tinggi titik tersebut dari permukaan air dalam saluran drainase dan dari permukaan tanah di bibir saluran. Dari titik nol (tongkat di bibir saluran drainase) slang dihubungkan dengan tongkat yang ditancapkan pada titik pengamatan pertama (titik pengamatan pertama atau titik pengamatan terdekat dari saluran drainase). Muka air dalam slang dipastikan sejajar dengan tanda yang dibuat pada tongkat yang ditancapkan pada bibir saluran drainase, setelah muka air dalam slang sejajar dengan tanda pada tongkat dibibir saluran drainase pada tongkat yang lain (yang ditancapkan pada titik pengamatan pertama) diberi tanda pada bagian yang sejajar dengan muka air dalam slang. Selanjutnya tanda pada tongkat di titik pengamatan pertama ini diukur tingginya dari permukaan tanah dan permukaan air dalam piezometer. Selisih tinggi tanda pada tongkat dengan permukaan tanah dan muka air tanah dengan yang terukur pada tongkat di bibir saluran adalah menunjukkan perbedaan tinggi permukaan tanah dan muka air tanah antara kedua titik tersebut. Jadi, perbedaan tinggi permukaan tanah dan muka air tanah antara satu titik pengamatan dengan titik pengamatan lainnya dalam satu transek ditentukan dengan cara membandingkan perbedaan tinggi permukaan air dalam slang yang dihubungkan antara satu titik pengamatan dengan titik pengamatan lainnya. Pada lokasi kajian juga diamati kondisi pola curah hujan yang meliputi: curah hujan harian, bulanan dan tahunan. Data curah hujan ini diambil dari stasiun penakar curah hujan yang paling dekat dengan lokasi kajian yaitu dari kantor BMG di dekat lapangan terbang Nagan Raya. Kajian kehilangan karbon dari berbagai penggunaan lahan gambut yang didrainase 1. Kehilangan karbon pada permukaan lahan gambut pada masing-masing lokasi dan faktor yang mempengaruhinya Kadar abu (kandungan mineral) pada lapisan gambut yang teroksidasi akibat drainase meningkat secara simultan. Dalam kajian ini, peningkatan kadar abu (mineral) pada lapisan atas (0 50 cm) lokasi lahan gambut yang didrainase diasumsikan berasal dari material gambut yang telah hilang bahan organiknya

18 44 karena terdekomposisi. Untuk itu, apabila terjadi peningkatan kadar abu pada permukaan lahan gambut (0 50 cm) setelah periode waktu tertentu, merupakan indikasi telah terjadi kehilangan karbon terutama karena proses dekomposisi bahan organik. Bahan organik yang hilang akibat terdekomposisi dihitung dengan rumus: 1 BO Rumus 5. h = ( KAbak BDak T ) 1 (( KAb ) BD T ) KAb 1 ak ak aw (Gronlund, et al., 2008). yang mana: BO h = Bahan organik yang hilang KAb ak = Kadar abu terakhir KAb aw = Kadar abu awal BD ak = BD akhir T = tebal lapisan (dalam kajian ini 50 cm) Untuk memprediksi besarnya emisi gas CO 2 yang terbentuk atau teremisi akibat hilangnya karbon karena proses dekomposisi gambut digunakan rumus: CO 2 = C x 3,67 Rumus 6. (Agus et al., 2009) yang mana: CO 2 = Jumlah gas CO 2 hasil dekomposisi gambut, C = Berat atau jumlah karbon yang hilang selama proses dekomposisi, 3,67 = konstanta untuk megkonversi karbon menjadi bentuk CO 2 (berdasarkan berat atom CO 2 = 40 dibagi berat atom C = 12) Tahapan selanjutnya, untuk mendapatkan faktor (sifat tanah) yang berperan nyata dalam proses kehilangan atau perubahan karbon pada lahan gambut yang didrainase, dilakukan dengan cara data kehilangan karbon yang diperoleh dari masing-masing titik pengamatan diregresi dan korelasikan dengan data sifat-sifat tanah dari masing-masing titik pengamatan tersebut. Apabila diperoleh banyak faktor atau sifat tanah yang berkorelasi nyata dengan data kehilangan karbon maka akan dilakukan prosedur stepwise untuk memilih faktor yang lebih berperan dalam proses kehilangan karbon pada lahan gambut. Analisa data menggunakan program statistik SAS versi 6.12 pada sistim Windows pada komputer

19 45 2. Pengamatan kehilangan karbon akibat pemupukan. Kajian ini merupakan pengamatan di lapangan, yaitu membandingkan kehilangan karbon dalam kurun waktu tertentu yaitu bulan November 2008 sampai dengan bulan Agustus 2009 (selama ± 8 bulan) pada plot/petak berpasangan pada berbagai jenis penggunaan lahan. Pada masing-masing lokasi penggunaan lahan dibuat dua buah plot yang berdampingan, salah satu plot diperlakukan dengan pupuk NPK Mutiara, sedangkan plot yang lain dibiarkan sesuai dengan kondisi alami (inherent) saat plot dibuat (tidak dipupuk). Plot yang diperlakukan, diberi pupuk NPK Mutiara dengan dosis 3 kg per plot dan diaduk secara merata pada permukaan tanah. Ukuran masing-masing plot adalah 2,5 m x 2,5 m. Pemumukan dilakukan pada bulan November Pengamatan yang dilakukan pada setiap plot adalah parameter/indikator yang diperlukan untuk mengidentifikasi adanya terjadi perubahan cadangan karbon yang meliputi: bulk density (BD) dan kadar abu. Semua parameter yang dianalisa ini dilaksanakan pengamatan dan pengambilan sampel tanahnya setelah periode waktu 8 bulan setelah pemupukan (bulan Agustus 2009). Kehilangan gambut dihitung berdasarkan peningkatan/perbedaan kadar abu antara plot yang dipupuk dengan yang tidak dipupuk. Hal ini berdasarkan asumsi bawa peningkatan kadar abu berasal dari behan organik gambut yang telah hilang akibat terdekomposisi, sehingga mengakumulasikan abu di permukaan lahan. Estimasi kehilangan bahan organik gambut dihitung dengan rumus: G h lg = ( BA akr BA ppk ) x( BD akr 1 xt ) x( BA awl 1) ((1 BA akr ) xbd akr xt ).Rumus 7 (Grönlund et al., 2008) Yang mana: G hlg = Berat gambut hilang BA akr = Berat abu plot dipupuk BA ppk = Berat abu pupuk BD awl = Bulk density plot tidak dipupuk BDakr = Bulk density plot dipupuk T = ketebalan tanah (sampel)

20 46 Untuk mengkonversi total bahan organik gambut yang hilang menjadi total karbon yang hilang, dilakukan dengan cara membagi total bahan organik gambut yang hilang dengan konstanta yaitu 1,724 atau konstanta baru yang diperoleh dari kajian ini. 3. Pengamatan kehilangan karbon akibat dekomposisi biomassa tanaman. Kajian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2008 sampai dengan bulan Agustus Dalam kajian ini, biomassa berasal dari tumbuhan yang dominan ada di masing-masing lokasi kajian yakni : biomassa dari pangkasan daun dan pelepah pohon kelapa sawit Elaeis guinensis jacg yang dipotong setiap 4 bulan sekali; biomassa Melastoma malabatricum dan c) biomassa Cycas sp, (lampiding istilah lokal); bomasa ranting dan daun karet, biomassa pemangkasan mankire (istilah lokal) yaitu tumbuhan spesifik pada lokasi kelapa sawit di desa Cot Gajah Mati, biomassa pandan (Pandan sp). Sampel masing-masing spesies dikumpulkan dan dikering anginkan dan ditentukan kadar airnya. Selanjutnya sebanyak 100 gram (berdasarkan berat kering oven) biomassa kering angin dimasukkan ke dalam kantong serasah (litter bag) yang terbuat dari bahan kasa nilon dengan ukuran 35 cm x 35 cm dengan ukuran lobang kasa 1 mm. Untuk masing-masing spesies biomassa dibuat sebanyak enam kantong untuk diamati kecepatan dekomposisinya. Masing-masing kantong serasah diletakkan pada permukaan lahan atau pada lapisan oksidasi dari lahan pada masing-masing lokasi kajian. Tiga dari enam kantong serasah diambil secara acak untuk diamati beratnya yang masih tersisa setelah periode waktu 6 bulan (November 2008), sedangkan yang tiga lagi diamati setelah periode waktu 14 bulan (Agustus 2009). Sesegera mungkin setelah kantong serasah diambil dari lapang, masing-masing disimpan dalam kotak busa (ice box) dan dibawa ke laboratorium. Serasah yang tertinggal dalam kantong serasah setelah proses dekomposisi berjalan pada setiap pengamatan, dengan hati-hati dipisahkan/dikeluarkan dari kantong dan dibersihkan atau dipisah dari akar-akar tanaman dan tanah, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 70 0 C selama 48 jam, sehingga diperoleh berat biomassa yang tersisa, dan kehilangan berat juga dapat dihitung yaitu dengan cara mengurangi berat awal (100 gram) dengan berat biomassa yang tersisa.

21 47 Untuk mengetahui kadar karbon masing-masing biomassa, baik sebelum maupun setelah proses dekomposisi berlangsung dilakukan dengan metode Loss on Ignition (LOI) yaitu dengan cara membakar sekitar 2 gram sampel biomassa kering oven C dalam oven tanur pada suhu C selama 6 jam. Berat sampel yang hilang selama proses pembakaran adalah merupakan jumlah bahan organik yang terkandung dalam masing-masing biomassa, yang dihitung menggunakan rumus 1. Sedangkan persentase karbon yang terkandung dalam masing-masing sampel biomassa dihitung dengan rumus Pengamatan kehilangan karbon akibat kebakaran hutan Untuk melihat besarnya kehilangan karbon akibat terbakarnya hutan, telah dilakukan pengamatan terhadap sifat-sifat tanah yaitu bulk density (BD) dan kadar abu (% mineral) pada permukaan tanah (lapisan 0-5 cm) pada hutan alami dan hutan yang baru terbakar di desa Cot Gajah Mati, kecamatan Arongan Lambalek dan desa Simpang, kecamatan Kaway XVI, Kabupaten Aceh Barat pada bulan Agustus Sampel tanah diambil menggunakan ring sample ukuran 4 cm tinggi dan 7,6 cm diameter, masing-masing lokasi diambil sebanyak 5 sampel secara acak. Sampel tanah dalam ring dibawa ke laboratorium untuk penentuan BD dan kadar abunya. Besarnya kehilangan karbon dihitung dengan rumus: C hlg = (BD tbk x KA tbr x V) (BD alm x KA alm x V) : KA gbh x %C gbh...rumus 8. Rumus ini merupakan modifikasi rumus yang digunakan oleh Gronlund et al. (2008) dalam menghitung kehilangan bahan organik gambut akibat pemupukan berdasarkan peningkatan kadar abu, dan penjabaran rumus yang digunakan Turetsky dan Wieder (2001) untuk menghitung bahan organik hilang pada kebakaran lahan gambut. Yang mana: C hlg = Karbon hilang BD tbk = Bulk density (BD) hutan terbakar BD alm = Bulk density (BD) hutan alami

22 48 KA tbk = Kadar abu hutan terbakar KA alm = Kadar abu hutan alami V = Volume sampel KA gbh = Rata-rata kadar abu gambut awal dan biomassa hutan %C gbh = Rata-rata kadar karbon gambut alami dan biomassa hutan Untuk mengkonversi nilai besarnya kehilangan karbon menjadi nilai besarnya emisi gas CO 2 yang terjadi akibat kebakaran hutan digunakan rumus Pengamatan kehilangan karbon terbawa air drainase Salah satu bentuk kehilangan karbon dari lahan gambut adalah yang terlarut dalam air (dissolved organic matter) dan terbawa hanyut bersama aliran drainase. Untuk itu, telah dilaksanakan pengambilan sampel air dalam saluran drainase yang melintasi lahan gambut tersebut di desa Simpang, desa Suak Raya, Desa Suak Puntong, dan desa Cot Gajah Mati pada bulan Agustus Sampel air saluran diambil pada bagian dasar, tengah dan atas saluran. Kecepatan air dalam saluran drainase diukur dengan cara menghanyutkan pelampung (busa gabus) diatas aliran air drainase. Waktu yang digunakan untuk menempuh jarak tertentu digunakan untuk menentukan kecepatan aliran air. Disamping itu, juga diukur luas penampang saluran yang dilewati aliran air drainase. Volume atau debit air saluran ditentukan dengan rumus: D = (J : T) x A Rumus 9. ( yang mana: D = volume/debit aliran air per satuan waktu tertentu J = Jarak yang ditempuh pelampung hanyut T = Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak tertentu A = Luas penampang saluran yang dilalui air