(Photo: Kurniatun Hairiah) PTT 4208. Pertanian Berlanjut Bab 11. Pengelolaan biodiversitas tanaman untuk mitigasi emisi karbon Kurniatun Hairiah http://pertanianberlanjut.lecture.ub.ac.id
Protected forest Multifunctional Landscapes Water- Biodiflows versity Photo: Kurniatun Hairiah Good Carbon Governance stocks External stakeholders
1. Perubahan Iklim dan dampaknya terhadap pertanian 2. Mengapa terjadi masalah? 3. Apa yang bisa kita lakukan? ~ Pengelolaan lahan
IPCC, 2001
(IPCC, 2001)
Pergeseran Curah Hujan di Jawa-Bali
Siklus C di tingkat global
Carbon pool: A reservoir of carbon. A system which has the capacity to accumulate or release carbon. Carbon stock: The absolute quantity of carbon held within a pool at a specified time. The units of measurement are mass (Mg ha -1 )
Carbon flux: Transfer of carbon from one carbon pool to another in units of measurement of mass per unit area and time (e.g., t C ha -1 yr-1) Carbon sink: Any process or mechanism which removes a greenhouse gas, an aerosol or a precursor of a greenhouse gas from the atmosphere. A given pool (reservoir) can be a sink for atmospheric carbon if, during a given time interval, more carbon is flowing into it than is flowing out.
Peningkatan konsentrasi GRK utama Sebelum jaman industri CO 2 CH 4 N 2 O 280 ppm v 700 ppb v 275 ppb v Tahun 1992 355 ppm v 1714 ppb v 311 ppb v Tahun 1998 365 ppm v 1745 ppb v 314 ppb v Peningkatan per tahun % peningkatan per tahun Umur di atmosfer, th 1.5 ppm v 13 ppb v 0.75 ppb v 0.4 0.8 0.3 5-200 12 114 Sumber: IPCC (1995, 2001)
Sumbangan Setiap GRK dalam Pemanasan Global METANA 15% KARBON DIOKSIDA 55% NITROUS OKSIDA 6% CFCs 24% Alih-guna lahan & Kehutanan Energi & Industri Pertanian Limbah kota
Dampak Perubahan Iklim Masalah AIR 15
Strategi menghadapi perubahan iklim Adaptasi: Upaya mengurangi efek merugikan yang timbul dari adanya perubahan iklim Contoh membangun fasilitas kesehatan, seleksi bibit unggul, Mitigasi: Upaya mengurangi efek merugikan yang timbul dari adanya perubahan iklim melalui pengurangan emisi gas rumah kaca Contoh: hemat energi, penggunaan biofuel, mengurangi pembakaran, penggunaan lahan yang dapat menyerap dan menyimpan karbon lama
Bagaimana mengatasinya?
AGROFORESTRI Emisi asal bahan bakar Fossil & penambangan semen Hilangnya cadangan C daratan Emisi CO 2 Perubahan iklim global Suhu meningkat Curah hujan tidak menentu Permukaan air laut meningkat Adaptasi pertanian, kehutanan dsb. Adaptasi terhadap risiko kekeringan, banjir, longsor, Adaptasi flora & fauna
At night plants release CO 2 as product of respiration CO 2 O 2 During the day plants released O 2 as a waste product of photosynthesis At night plants used O 2 for respiration CO 2 return to the atmos phere CO 2 is used in photosyn -thesis C is absorbed by animals when they eat plants Animals breathe in O 2 Animals breathe out CO 2 Animals faeces Decomposers releaseco 2 Dead organisms
Bagaimana mengatasi masalah C? Meningkatkan serapan CO 2 di udara Mengurangi pelepasan CO 2 ke udara
SERAP TIMBUN CO 2 sebanyak dan selama mungkin co 2 co 2
Lanskap Agroforestri sebagai pilihan penyerap dan penyimpan C Beraneka macam pohon Berumur panjang Bila telah terbentuk, peluangnya untuk ditebang habis sangat kecil (kecuali ada tawaran modal yang sangat besar)
Faktor-faktor yang mempengaruhi cadangan karbon di lahan AF Kerapatan populasi pohon Umur pohon ~ diameter batang biomasa pohon Jenis pohon BJ kayu, g/cm 3 Kecepatan pertumbuhan ~ Umur panen, mis: Pohon pertumbuhan cepat cepat dipanen, maka cadangan C cepat hilang dari sistem ~ emisi CO 2
Pengaturannya di lapangan fully segregated landscape fully integrated landscape natural forest integrated, multifunctional landscape: crops, trees, meadows and forest patches intensive agriculture
Hutan alami Agroforest berfungsi sebagai penyerap karbon seperti hutan padi Agroforestri sederhana padi Lanskap di Krui (Lampung Barat)
Bagaimana mengukur perubahan cadangan karbon
Bagaimana cara mengukur cadangan karbon? Penghitungan C = ATM C Misal: Deposit awal = Cadangan C di hutan Saldo akhir = Cadangan C saat ini Lamanya disimpan Th 1990 deposit Rp 100 juta Th 2000 saldo uang Rp 20 juta Pengeluaran rata-rata Rp 8 juta/th ~ emisi rata-rata per tahun
A. Perubahan Cadangan C Perubahan cadangan C sebagai dasar estimasi emisi C B. Perolehan-Kehilangan Emisi C dihitung dari selisih perolehan dan kehilangan Perolehan C Pertumbuhan Peningkatan HUTAN ALAMI Kehilangan C (IPCC, 2006) Panen Kayu bakar Produksi arang Kebakaran Pengembalaan
Apa yang diukur? Pada sektor penggunaan lahan yang diukur adalah Dinamika Cadangan Karbon (emisi/sequestrasi disuatu bentang lahan) Emisi (Pelepasan gas CO 2 ) terjadi karena: o Alih guna lahan pembakaran, pengolahan tanah, dsb o Berkurangnya cadangan karbon kemampuan menyerap karbon di udara menurun
Apa yang diukur? Sequestrasi (Penyerapan/penambatan) karbon o Alih guna lahan yang meningkatkan jumlah cadangan karbon o Peningkatan jumlah karbon karena pertumbuhan tanaman
Contoh studi kasus dari DAS Kalikonto, Kabupaten Malang (Hairiah et al.,2010) Tujuan 1. Estimasi Kontribusi agroforestri kopi dalam mempertahankan cadangan karbon di tingkat lanskap emnggunakan RaCSA (Rapid Carbon Stock Appraisal) 2. Estimasi cadangan C rata-rata dari agroforestri kopi di Indonesia
Lokasi pengukuran cadangan C di sub-das Kalikonto (Kab. Malang)
Ds. Sumber Agung & Tulung Rejo (Kec. Ngantang)
Rapid Carbon Stock Appraisal
Informasi jenis pohon penting untuk mencari informasi BJ kayu biomasa Identifikasi jenis pohon oleh taxonomist dari Kebun Raya Purwodadi
(Hairiah et al. 2010) Perubahan C Perubahan cadangan C dari perubahan lahan
Perubahan tutupan lahan Perubahan Tutupan Lahan di DAS Kalikonto (1990-2005) 1990 2005 Pujon Pujon Ngantang Ngantang
Luas area, ha Perubahan tutupan lahan Perubahan Tutupan Lahan di sub-das Kalikonto 25000 20000 15000 10000 5000 0 Tak ada data Tubuh Air Pemukiman Semak Belukar Tanaman Semusim Perkebunan Agroforestri Hutan Terdegradasi 1990 2005
C Ekstrapolasi cadangan karbon ke tingkat lansekap
(IPCC, 2000, hal 209) C Data yang dibutuhkan: Rata-rata cadangan C per siklus tanam (Time-averaged C stock)
C Stock, Mg ha -1 C Stock, Mg ha -1 400 350 300 250 200 150 100 50 0 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Pinus y = 19,10x 0,743 R² = 0,608 0 10 20 30 40 Time, year Agathis y = 63,88e 0,040x R² = 0,861 0 20 40 60 Time, year C Stock, Mg ha -1 (Hairiah et al., 2010) C Stock, Mg ha -1 700 600 500 400 300 200 100 0 250 200 150 100 50 0 Mahogany y = 70,88e 0,043x R² = 0,554 0 10 20 30 40 Time, year Bamboo y = 36,80ln(x) + 21,01 R² = 0,868 0 20 40 60 80 100 Time, year
For GIS Data yang dibutuhkan : Rata-rata C stock per siklus tanam Tutupan Lahan LUS Kerapatan populasi per ha Total cadangan C, Mg ha -1 Umur Max., tahun Rata2x C Stock per siklus, Mg ha -1 1.Hutan Alami HA Terdegradasi 2248 161 50 161 2. Agroforestri, AF_Multistrata 3970 123 Avg per 30 LC 111 10-15 th AF_Sederhana 4018 99 30 3. Perkebunan Pinus 795 183 30 144 30-48 th Damar 190 40 146 Mahoni 963 198 50 212 Cengkeh 142 35 70 Bambu 3188 159 15 121 4. Rumput Rumput gajah 4 bulan - 100 0.25 11 Rumput gajah 1 bulan - 78 5. Tan. Semusim Sayur-sayur an - 79 0.25 1.5 161 111 139 11 1.5
(Hairiah et al., 2010) C Distribusi Carbon di DAS Kalikonto th. 1990 dan 2005 1990 2005 1990 2005 Pujon Pujon Selorejo Ngantang Selorejo Ngantang
C Emisi/Sequestrasi selama 15 tahun (1990-2005) Luas, ha 23810 Emisi, ton 592,226 Sequestrasi, ton 49,812 Net emisi, ton 542,415 Tingkat emisi, tonc /ha 22.8 Faktor emisi, ton C/ha/th 1.52 Faktor emisi, ton CO 2 /ha/th 5.57
C Emisi C di sub-das Kalikonto Tanaman Semusim -8% Semak Belukar -4% Hutan Terdegradasi 28% Perkebunan 49% Agroforestri 13% Keterangan: (-) = tidak ada emisi
Kesimpulan studi di sub-das Kalikonto 1990 2005, seluruh sub-das Kali Konto kehilangan karbon rata-rata sekitar 1.5 Mg ha -1 th -1, Kehilangan karbon tersimpan terbesar terjadi di hutan rata-rata sekitar 1.1 Mg ha -1 th -1, Peningkatan cadangan karbon melalui perluasan lahan pertanian monokultur (0.03 Mg ha -1 th -1 ) JAUH LEBIH RENDAH dari pada jumlah karbon yang hilang akibat alih guna lahan hutan menjadi lahan pertanian. Penghijauan dengan menanam damar, pinus, mahoni BELUM BISA membayar hutang kehilangan C dari alih guna hutan.
BISAKAH PENGUKURAN C DI AGROFORESTRI DI MALANG DIPAKAI DI SELURUH INDONESIA?
Alih guna hutan menjadi lahan pertanian di Sumberjaya (Lampung Barat) (Photo: Kurniatun Hairiah)
Agroforestri kopi multistrata Agroforestri kopi sederhana Lokasi: Sumberjaya, Lampung Barat (Photo: Kurniatun Hairiah) Kopi monokultur
AF_Multistrata AF_Multistrata AF_Sederhana AF_Sederhana AF_Sederhana AF_Multistrata Monokultur Cadangan C, Mg ha -1 50 40 30 20 10 0 44 43 25 38 20 21 14 Lombok Barat Malang Jember Sumberjaya
Cadangan C, Mg ha-1 Cadangan C, Mg ha-1 Agroforestri Sederhana Kopi Monokultur 140 120 100 80 60 40 20 0 y = 11,92e 0,097x R² = 0,593 0 5 10 15 20 25 40 35 30 25 20 15 10 5 0 y = 3,659e 0,069x R² = 0,247 0 5 10 15 20 25 30 35 Umur kebun, tahun Umur kebun, tahun Peningkatan cadangan karbon rata-rata per sekitar 1.0 Mg ha -1 Peningkatan cadangan karbon rata-rata per sekitar 0.5 Mg ha -1
Peningkatan cadangan C tahunan dan rata-rata C stock kebun kopi di Indonesia Tipe kebun kopi Peningkatan cadangan C per tahun Time-avg C stock 1), Rata2x time-avg C stock, Rata-2 timeavg C stock per tipe kebun kopi ------------------------ Mg ha -1 ------------------------ AF_multistrata 0.9 1.86 23 47 35 41 AF_sederhana 2) 0.6 0.97 15-24 19.5 AF_sederhana 3) 2.8 70 70 Monokultur 0.5 12.5 12.5 12.5 Keterangan : 1) = umur rata-rata kopi di lapangan 25 tahun; 2) = Kondisi kebun milik masyarakat; 2) = Kondisi kebun percobaan;
Kesimpulan Cadangan karbon AF kopi multistrata 20% > AF sederhana (123 Mg ha -1 dibanding 99 Mg ha -1 ). Time-averaged C stock kebun kopi di Indonesia: o Agroforestri (rt2 umur 15 tahun) ~ 41 Mg ha -1 o Kopi monokultur ~12.5 Mg ha -1 Kontribusi pohon penaung relatif terhadap total cadangan C (bagian di atas tanah) o Agroforestri kopi multistrata ~ 83% o Agroforestri sederhana~76%, o Kontribusi pohon kopi 17% - 24%. Peningkatan diversitas dan kerapatan pohon penaung kopi perlu dilakukan untuk meningkatkan layanan lingkungan kebun kopi sebagai penyerap karbon 4:1
Riau Kalimantan Selatan Kalimantan Tengah Sumatera Selatan Jambi Maluku Utara Bangka Belitung Kepulauan Riau Kalimantan Timur Sulawesi Tenggara Sumatera Barat Kalimantan Barat Sulawesi Barat Maluku Nanggroe Aceh Daruss Gorontalo Sumatera Utara Sulawesi Tengah Sulawesi Utara Bengkulu Lampung Papua Irian Jaya Barat Sulawesi Selatan Bali Nusa Tenggara Barat Jawa Tengah Jawa Timur Banten Rerata laju emisi tahunan propinsipropinsi di Indonesia 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 Indonesia 3.7 ton CO2 eq/ha.thn 0,000
KEANEKA RAGAMAN POHON YANG DITANAM PADA LANSKAP PERTANIAN (AGROFORESTRI LANSKAP) SANGAT PENTING UNTUK MENGURANGI EMISI KARBON AKIBAT KONVERSI HUTAN MENJADI LAHAN TANAMAN SEMUSIM Imbal Jasa Carbon lewat konsep REDD+ (Reduced Emission from Deforestation and (forest) degradation
(Sumber: Ekadinata et al, 2010, ALREDDI ICRAF) ESTIMASI EMISI KARBON DI INDONESIA
Metode Estimasi Gas Rumah Kaca Dari Perubahan Penggunaan Lahan C Landscape Data aktivitas Faktor emisi Annual changes in C-stocks in the landscape (ton C yr -1) ACTIVITY DATA Area of changes between each pairwise of landcover types (ha y -1 ) Changes in timeaveraged C-stock between each pairwise of landcover types (ton C ha -1 y -1 )
Tutupan Lahan Ecoregion - Cadangan Karbon NFI + ECOREGION PETA TUTUPAN LAHAN PETA CADANGAN KARBON
Peta Cadangan Karbon-Diatas Tanah Indonesia 1990 (Tier 3)
Peta Cadangan Karbon-Diatas Tanah Indonesia 2000 (Tier 3)
Peta Cadangan Karbon-Diatas Tanah Indonesia 2005 (Tier 3)
Dinamika cadangan karbon nasional 1990-2005: Tier 2 and Tier 3 (ton CO2 eq) 1,2E+10 2,5E+10 1E+10 2E+10 8E+09 1,5E+10 6E+09 1E+10 4E+09 5E+09 2E+09 0 0 1990-2000 2000-2005 1990-2005 1990-2000 (tier 1990-2000 2000-2005 1990-2005 2) Aboveground Belowground Peat
National carbon dynamics 1990-2000-2005 1990-2000 2000-2005 1990-2005 Emission (Gton CO2 eq) Aboveground 5.68 2.68 7.36 Belowground 1.19 0.40 1.58 Peat 2.00 0.37 2.37 Total Emission (Gton CO2 eq) 7.93 2.35 10.27 Sequestration (Gton CO2 eq) 0.93 1.10 1.04 Net Emission (Gton CO2 eq) 6.99 1.25 9.23 Rate (Gton CO2 eq/yr) 0.79 0.47 0.68
Emisi GRK Perubahan Penggunaan Lahan dari Propinsi-Propinsi di Indonesia 23 propinsi lainnya 21% Kalimantan Tengah 16% Nanggroe Aceh Daruss 3% Sumatera Utara 3% Kalimantan Selatan 4% Jambi 4% Papua 7% Sumatera Selatan 8% Kalimantan Barat 8% Riau 14% Kalimantan Timur 12%
Riau Kalimantan Selatan Kalimantan Tengah Sumatera Selatan Jambi Maluku Utara Bangka Belitung Kepulauan Riau Kalimantan Timur Sulawesi Tenggara Sumatera Barat Kalimantan Barat Sulawesi Barat Maluku Nanggroe Aceh Daruss Gorontalo Sumatera Utara Sulawesi Tengah Sulawesi Utara Bengkulu Lampung Papua Irian Jaya Barat Sulawesi Selatan Bali Nusa Tenggara Barat Jawa Tengah Jawa Timur Banten Rerata laju emisi tahunan propinsipropinsi di Indonesia 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 Indonesia 3.7 ton CO2 eq/ha.thn 0,000
Emisi GRK pada kawasan hutan 1990-2000 2000-2005 HP=Hutan produksi; HPK= Hutan produksi yang dapat dikonversi HPT= Hutan produksi terbatas; APL= Area penggunaan lahan
Tipe perubahan penggunaan lahan yang memicu emisi GRK Undisturbed swamp forest on peat to Estate on peat 8% Logged over foresthigh density to Estate 7% Agroforest to Cropland 6% Logged over foresthigh density to Cropland 7% Undisturbed forest to Estate 16% Undisturbed forest to Cropland 15% Estate to Cropland 8% Undisturbed forest to Logged over foresthigh density 10% Undisturbed swamp forest on peat to Shrub on peat 10% Undisturbed forest to Shrub 13%
Beberapa potensi penggunaan data estimasi GRK 1. Emisi masa lalu sebagai basis penentuan tingkt emisi referensi dari perubahan penggunaan lahan di tingkat nasional dan sub-national 2. Analisa faktor pemicu emisi GRK dari perubahan lahan 3. Menentukan target pengurangan emisi GRK melalui rekonsiliasi dengan strategi pembangunan berkelanjutan