Pendugaan Cadangan Karbon Tumbuhan Bawah pada Kemiringan Lahan yang Berbeda di Hutan Pendidikan Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Perubahan Iklim
Perubahan iklim (climate changes) merupakan salah satu fenomena alam
dimana terjadi perubahan nilai unsur-unsur iklim baik secara alamiah maupun
yang dipercepat akibat aktifitas manusia di muka bumi ini.Sejak revolusi industri
dimulai hingga sekarang telah menyebabkan terjadinya peningkatan suhu udara
global (Nurdin, 2011).
Menurut Hairiah dan Rahayu (2007) perubahan iklim global yang terjadi
akhir-akhir ini disebabkan karena terganggunya keseimbangan energi antara bumi
dan atmosfir. Keseimbangan tersebut dipengaruhi antara lain oleh peningkatan
karbondioksida (CO2), metan (CH4) dan nitrous oksida (N2O) yang lebih dikenal
dengan gas rumah kaca (GRK). Saat ini konsentrasi GRK diatmosfir meningkat
sebagai akibat adanya pengelolaan lahan yang kurang tepat. Salah satu cara untuk
mengatasi perubahan iklim akibat meningkatnya GRK adalah dengan tetap
mempertahankan keberadaan hutan, karena hutan mampu menyimpan karbon
dalam jumlah yang cukup banyak.
Hutan mengabsorbsi CO2 selama proses fotosintesis dan menyimpan
sebagai materi organik dalam biomassa hutan per unit luas merupakan pokok dari
produktivitas hutan. Pengukuran produktivitas hutan dalam konteks studi ini
relevan dengan pengukuran biomassa. Biomassa hutan menyediakan informasi
penting dalam menduga besarnya potensi penyerapan CO2 kurang 50% dari
biomassa merupakan karbon.
14
Universitas Sumatera Utara
Keanekaragaman Jenis Tumbuhan
Komposisi
dari
keanekaragaman
jenis
tumbuhan
bawah
sangat
dipengaruhi oleh faktor lingkungan, seperti cahaya, kelembaban, pH tanah,
tutupan tajuk dari pohon di sekitarnya, dan tingkat kompetisi dari masing-masing
jenis. Pada komunitas hutan hujan, penetrasi cahaya matahari yang sampai pada
lantai hutan umumnya sedikit sekali dikarenakan oleh terhalangnya lapisanlapisan tajuk pohon yang ada pada hutan tersebut, sehingga tumbuhan bawah yang
tumbuh pada dekat permukaan tanah kurang mendapat cahaya, sedangkan cahaya
matahari bagi tumbuhan merupakan salah satu faktor yang penting dalam proses
perkembangan, pertumbuhan dan reproduksi (Gusmaylina, 1983).
Menurut Brown (1999), bagian terbesar gudang karbon dalam proyek
berbasis hutan adalah dalam biomassa hidup, biomassa mati, tanah dan produk
kayu. Biomassa hidup mencakup komponen bagian atas dan bagian bawah (akar),
pohon, palma, tumbuhan herba (rumput dan tumbuhan bawah), semak dan pakupakuan. Biomassa mati mencakup serasah halus dan sisa kayu kasar, dan tanah
mencakup mineral, lapisan organik dan gambut.
Tumbuhan bawah
Tumbuhan bawah adalah komunitas tanaman yang menyusun stratifikasi
bawah dekat permukaan tanah.Jenis-jenis vegetasi ini ada yang bersifat annual,
biannual, atau perenial dengan bentuk hidup soliter, berumpun, tegak menjalar
atau memanjat.Secara taksonomi vegetasi bawah umumnya anggota dari sukusuku Poceae, Cyperaceae, Araceae, Asteraceae, paku-pakuan dan lainlain.Vegetasi ini banyak terdapat di tempat-tempat terbuka, tepi jalan, tebing
sungai, lantai hutan, lahan pertanian dan perkebunan (Odum, 2003).
15
Universitas Sumatera Utara
Tumbuhan bawah berfungsi sebagai penutup tanah untuk menjaga
kelembaban sehingga proses dekomposisi dapat berlangsung lebih cepat, sehingga
dapat menyediakan unsur hara untuk tanaman pokok. Siklus hara akan
berlangsung sempurna dan guguran daun yang jatuh sebagai serasah akan
dikembalikan lagi ke pohon dalam bentuk unsur hara yang sudah diuraikan oleh
bakteri (Irwanto, 2007).
Ada 4 bagian karbon (carbon pool) dalam inventarisasi karbon hutan yang
diperhitungkan.Keempat bagian karbon tersebut adalah biomassa atas permukaan,
biomassa bawah permukaan, bahan organik mati dan karbon organik
tanah.Biomassa atas permukaan adalah semua material hidup diatas permukaan
(batang, tunggul, cabang, kulit kayu, biji dan daun dari vegetasi baik dari strata
pohon maupun dari strata tumbuhan bawah di lantai hutan).Biomassa bawah
permukaan adalah semua biomassa dari akar tumbuhan yang hidup.Pengertian
akar ini berlaku hingga ukuran diameter tertentu yang ditetapkan.Ini dilakukan
sebab akar tumbuhan dengan diameter yang lebih kecil dari ketentuan cenderung
sulit untuk dibedakan dengan bahan organik tanah dan serasah (Dewi, 2011).
Taman Hutan Raya (TAHURA)
Tahura Bukit Barisan adalah unit pengelolaan yang berintikan kawasan
hutan lindung dan kawasan konservasi dengan luas seluruhnya 51.600
Ha.Sebagian besar merupakan hutan lindung berupa hutan alam pegunungan.
Hutan Pendidikan USU seluas 1000 Ha merupakan kawasan yang termasuk
kedalam kawasan Tahura Bukit Barisan yang merupakan kerjasama antara pihak
Universitas
Sumatera
Utara
dan
Dinas
Kehutanan
Provinsi
Sumatera
Utaraberdasarkan Memorandum of Understanding (MoU) pada tahun 2011 yang
16
Universitas Sumatera Utara
sepenuhnya diserahkan kepada pihak USU yang memiliki batasan-batasan dengan
tidak menyebabkan perubahan fungsi hutan ataupun kerusakan hutan.
Hairiah
dan
Rahayu
(2007)
menyebutkan
bahwa
berdasarkan
keberadaannya di alam, maka tiga komponen karbon, yaitu biomassa, nekromassa,
dan bahan organik tanah dibedakan menjadi 2 kelompok, yaitu :
1. Karbon di atas permukaan tanah meliputi biomassa pohon, biomassa
tumbuhan bawah, nekromassa dan serasah
2. Karbon di dalam tanah meliputi biomassa akar dan bahan organik
tanah
Kemiringan Lahan
Hutan pendidikan Universitas Sumatera Utara memiliki kelerengan 0 –8%,
8 – 15%, 15 – 25%, 25 – 40% dan >40%.kelerengan dengan luas terbesar di hutan
pendidikan Universitas Sumatera Utara adalah pada kelerengan 8 – 15% (curam)
seluas 454,94 Ha karena sebagian besar hutan pendidikan Universitas Sumatera
Utara adalah daerah berbukit dan luas terendah yaitu pada kelerengan 0 – 8%
(datar) yaitu 158,08 Ha. Hutan pendidikan Universitas Sumatera Utara terletak
pada ketinggian 891 – 1991 mdpl yang membuat hutan tersebut masuk kedalam
kategori hutan dataran tinggi. Letak geografis Hutan Pendidikan USU adalah
3013’LU – 3011’ LU dan 98034’ BT – 98032’ BT, terletak pada jajaran
Pegunungan Bukit Barisan yang meliputi dua kabupaten yaitu Kabupaten Deli
Serdang dan Kabupaten Karo. Batas-batas Hutan Pendidikan USU antara lain, di
sebelah utara berbatasan dengan Desa Doulu dan Desa Bukum, di sebelah timur
berbatasan dengan Desa Bukum dan Desa Tanjung Barus, di sebelah Selatan
17
Universitas Sumatera Utara
berbatasan dengan Desa Tanjung Barus dan Desa Barus Julu, serta di sebelah
Barat berbatasan dengan Desa Doulu dan Desa Barus Julu (Setiawan, 2012).
Biomassa dan Karbon
Biomassa adalah jumlah total bahan organik hidup yang terdapat dalam
tegakan yang dinyatakan dalam berat kering oven dalam ton per unit area. Jumlah
biomassa dalam hutan merupakan selisih antara produksi melalui fotosintesis dan
konsumsi melalui respirasi.Data dan informasi mengenai biomassa suatu
ekosistem dapat menunjukkan tingkat produktivitas ekosistem tersebut.Dari segi
ekologi, data, dan biomassa hutan berguna untuk mempelajari aspek fungsional
dari suatu ekosistem hutan, seperti produksi primer, siklus hara dan aliran energi.
Dari segi manajemen hutan secara praktis, data biomassa hutan sangat penting
untuk perencanaan pengusahaan khususnya dalam penetapan tujuan manajemen
pengelolaan hutan ( Suhendang, 2002).
Kuantitas biomassa dalam hutan merupakan selisih antara produksi hasil
fotosintesis dan konsumsi hasil fotosintesis oleh tanaman.Perubahan kuantitas
biomassa dapat terjadi karena aktifitas manusia seperti silvikultur, pemanenan dan
degradasi.Perubahan juga dapat terjadi karena suksesi alami, seperti bencana alam
(Darussalam, 2011).
Biomassa menunjukkan jumlah potensial karbon yang dapat dilepas ke
atmosfer sebagai karbon dioksida ketika hutan ditebang atau dibakar. Sebaliknya,
melalui penaksiran dapat dilakukan perhitungan jumlah karbon dioksida yang
dapat diikat dari atmosfer dengan cara melakukan rebiosasi atau dengan
penanaman (Brown, 1997).
18
Universitas Sumatera Utara
Karbon merupakan salah satu unsur alam yang memiliki lambang “C”
dengan nilai atom sebesar 12.Karbon juga salah satu unsur utama pembentuk
bahan organik termasuk makhluk hidup.Hampir setengah dari organisme hidup
merupakan karbon.Karenanya secara alami karbon banyak tersimpan di bumi
(darat dan laut) dari pada atmosfer.Pelepasan karbon hutan ke atmosfer atau
disebut emisi, terjadi melalui berbagai mekanisme seperti respirasi makhluk
hidup, dekomposisi bahan organik serta pembakaran biomassa. Selain melakukan
proses fotosintesis untuk merubah karbon dioksida (CO2) menjadi oksigen (O2),
tumbuhan juga melakukan proses respirasi yang melepaskan CO2. Namun proses
ini cenderung tidak signifikan karena CO2 yang dilepas masih dapat diserap
kembali pada saat proses fotosintesa (Manuri, dkk.2011).
19
Universitas Sumatera Utara
Perubahan Iklim
Perubahan iklim (climate changes) merupakan salah satu fenomena alam
dimana terjadi perubahan nilai unsur-unsur iklim baik secara alamiah maupun
yang dipercepat akibat aktifitas manusia di muka bumi ini.Sejak revolusi industri
dimulai hingga sekarang telah menyebabkan terjadinya peningkatan suhu udara
global (Nurdin, 2011).
Menurut Hairiah dan Rahayu (2007) perubahan iklim global yang terjadi
akhir-akhir ini disebabkan karena terganggunya keseimbangan energi antara bumi
dan atmosfir. Keseimbangan tersebut dipengaruhi antara lain oleh peningkatan
karbondioksida (CO2), metan (CH4) dan nitrous oksida (N2O) yang lebih dikenal
dengan gas rumah kaca (GRK). Saat ini konsentrasi GRK diatmosfir meningkat
sebagai akibat adanya pengelolaan lahan yang kurang tepat. Salah satu cara untuk
mengatasi perubahan iklim akibat meningkatnya GRK adalah dengan tetap
mempertahankan keberadaan hutan, karena hutan mampu menyimpan karbon
dalam jumlah yang cukup banyak.
Hutan mengabsorbsi CO2 selama proses fotosintesis dan menyimpan
sebagai materi organik dalam biomassa hutan per unit luas merupakan pokok dari
produktivitas hutan. Pengukuran produktivitas hutan dalam konteks studi ini
relevan dengan pengukuran biomassa. Biomassa hutan menyediakan informasi
penting dalam menduga besarnya potensi penyerapan CO2 kurang 50% dari
biomassa merupakan karbon.
14
Universitas Sumatera Utara
Keanekaragaman Jenis Tumbuhan
Komposisi
dari
keanekaragaman
jenis
tumbuhan
bawah
sangat
dipengaruhi oleh faktor lingkungan, seperti cahaya, kelembaban, pH tanah,
tutupan tajuk dari pohon di sekitarnya, dan tingkat kompetisi dari masing-masing
jenis. Pada komunitas hutan hujan, penetrasi cahaya matahari yang sampai pada
lantai hutan umumnya sedikit sekali dikarenakan oleh terhalangnya lapisanlapisan tajuk pohon yang ada pada hutan tersebut, sehingga tumbuhan bawah yang
tumbuh pada dekat permukaan tanah kurang mendapat cahaya, sedangkan cahaya
matahari bagi tumbuhan merupakan salah satu faktor yang penting dalam proses
perkembangan, pertumbuhan dan reproduksi (Gusmaylina, 1983).
Menurut Brown (1999), bagian terbesar gudang karbon dalam proyek
berbasis hutan adalah dalam biomassa hidup, biomassa mati, tanah dan produk
kayu. Biomassa hidup mencakup komponen bagian atas dan bagian bawah (akar),
pohon, palma, tumbuhan herba (rumput dan tumbuhan bawah), semak dan pakupakuan. Biomassa mati mencakup serasah halus dan sisa kayu kasar, dan tanah
mencakup mineral, lapisan organik dan gambut.
Tumbuhan bawah
Tumbuhan bawah adalah komunitas tanaman yang menyusun stratifikasi
bawah dekat permukaan tanah.Jenis-jenis vegetasi ini ada yang bersifat annual,
biannual, atau perenial dengan bentuk hidup soliter, berumpun, tegak menjalar
atau memanjat.Secara taksonomi vegetasi bawah umumnya anggota dari sukusuku Poceae, Cyperaceae, Araceae, Asteraceae, paku-pakuan dan lainlain.Vegetasi ini banyak terdapat di tempat-tempat terbuka, tepi jalan, tebing
sungai, lantai hutan, lahan pertanian dan perkebunan (Odum, 2003).
15
Universitas Sumatera Utara
Tumbuhan bawah berfungsi sebagai penutup tanah untuk menjaga
kelembaban sehingga proses dekomposisi dapat berlangsung lebih cepat, sehingga
dapat menyediakan unsur hara untuk tanaman pokok. Siklus hara akan
berlangsung sempurna dan guguran daun yang jatuh sebagai serasah akan
dikembalikan lagi ke pohon dalam bentuk unsur hara yang sudah diuraikan oleh
bakteri (Irwanto, 2007).
Ada 4 bagian karbon (carbon pool) dalam inventarisasi karbon hutan yang
diperhitungkan.Keempat bagian karbon tersebut adalah biomassa atas permukaan,
biomassa bawah permukaan, bahan organik mati dan karbon organik
tanah.Biomassa atas permukaan adalah semua material hidup diatas permukaan
(batang, tunggul, cabang, kulit kayu, biji dan daun dari vegetasi baik dari strata
pohon maupun dari strata tumbuhan bawah di lantai hutan).Biomassa bawah
permukaan adalah semua biomassa dari akar tumbuhan yang hidup.Pengertian
akar ini berlaku hingga ukuran diameter tertentu yang ditetapkan.Ini dilakukan
sebab akar tumbuhan dengan diameter yang lebih kecil dari ketentuan cenderung
sulit untuk dibedakan dengan bahan organik tanah dan serasah (Dewi, 2011).
Taman Hutan Raya (TAHURA)
Tahura Bukit Barisan adalah unit pengelolaan yang berintikan kawasan
hutan lindung dan kawasan konservasi dengan luas seluruhnya 51.600
Ha.Sebagian besar merupakan hutan lindung berupa hutan alam pegunungan.
Hutan Pendidikan USU seluas 1000 Ha merupakan kawasan yang termasuk
kedalam kawasan Tahura Bukit Barisan yang merupakan kerjasama antara pihak
Universitas
Sumatera
Utara
dan
Dinas
Kehutanan
Provinsi
Sumatera
Utaraberdasarkan Memorandum of Understanding (MoU) pada tahun 2011 yang
16
Universitas Sumatera Utara
sepenuhnya diserahkan kepada pihak USU yang memiliki batasan-batasan dengan
tidak menyebabkan perubahan fungsi hutan ataupun kerusakan hutan.
Hairiah
dan
Rahayu
(2007)
menyebutkan
bahwa
berdasarkan
keberadaannya di alam, maka tiga komponen karbon, yaitu biomassa, nekromassa,
dan bahan organik tanah dibedakan menjadi 2 kelompok, yaitu :
1. Karbon di atas permukaan tanah meliputi biomassa pohon, biomassa
tumbuhan bawah, nekromassa dan serasah
2. Karbon di dalam tanah meliputi biomassa akar dan bahan organik
tanah
Kemiringan Lahan
Hutan pendidikan Universitas Sumatera Utara memiliki kelerengan 0 –8%,
8 – 15%, 15 – 25%, 25 – 40% dan >40%.kelerengan dengan luas terbesar di hutan
pendidikan Universitas Sumatera Utara adalah pada kelerengan 8 – 15% (curam)
seluas 454,94 Ha karena sebagian besar hutan pendidikan Universitas Sumatera
Utara adalah daerah berbukit dan luas terendah yaitu pada kelerengan 0 – 8%
(datar) yaitu 158,08 Ha. Hutan pendidikan Universitas Sumatera Utara terletak
pada ketinggian 891 – 1991 mdpl yang membuat hutan tersebut masuk kedalam
kategori hutan dataran tinggi. Letak geografis Hutan Pendidikan USU adalah
3013’LU – 3011’ LU dan 98034’ BT – 98032’ BT, terletak pada jajaran
Pegunungan Bukit Barisan yang meliputi dua kabupaten yaitu Kabupaten Deli
Serdang dan Kabupaten Karo. Batas-batas Hutan Pendidikan USU antara lain, di
sebelah utara berbatasan dengan Desa Doulu dan Desa Bukum, di sebelah timur
berbatasan dengan Desa Bukum dan Desa Tanjung Barus, di sebelah Selatan
17
Universitas Sumatera Utara
berbatasan dengan Desa Tanjung Barus dan Desa Barus Julu, serta di sebelah
Barat berbatasan dengan Desa Doulu dan Desa Barus Julu (Setiawan, 2012).
Biomassa dan Karbon
Biomassa adalah jumlah total bahan organik hidup yang terdapat dalam
tegakan yang dinyatakan dalam berat kering oven dalam ton per unit area. Jumlah
biomassa dalam hutan merupakan selisih antara produksi melalui fotosintesis dan
konsumsi melalui respirasi.Data dan informasi mengenai biomassa suatu
ekosistem dapat menunjukkan tingkat produktivitas ekosistem tersebut.Dari segi
ekologi, data, dan biomassa hutan berguna untuk mempelajari aspek fungsional
dari suatu ekosistem hutan, seperti produksi primer, siklus hara dan aliran energi.
Dari segi manajemen hutan secara praktis, data biomassa hutan sangat penting
untuk perencanaan pengusahaan khususnya dalam penetapan tujuan manajemen
pengelolaan hutan ( Suhendang, 2002).
Kuantitas biomassa dalam hutan merupakan selisih antara produksi hasil
fotosintesis dan konsumsi hasil fotosintesis oleh tanaman.Perubahan kuantitas
biomassa dapat terjadi karena aktifitas manusia seperti silvikultur, pemanenan dan
degradasi.Perubahan juga dapat terjadi karena suksesi alami, seperti bencana alam
(Darussalam, 2011).
Biomassa menunjukkan jumlah potensial karbon yang dapat dilepas ke
atmosfer sebagai karbon dioksida ketika hutan ditebang atau dibakar. Sebaliknya,
melalui penaksiran dapat dilakukan perhitungan jumlah karbon dioksida yang
dapat diikat dari atmosfer dengan cara melakukan rebiosasi atau dengan
penanaman (Brown, 1997).
18
Universitas Sumatera Utara
Karbon merupakan salah satu unsur alam yang memiliki lambang “C”
dengan nilai atom sebesar 12.Karbon juga salah satu unsur utama pembentuk
bahan organik termasuk makhluk hidup.Hampir setengah dari organisme hidup
merupakan karbon.Karenanya secara alami karbon banyak tersimpan di bumi
(darat dan laut) dari pada atmosfer.Pelepasan karbon hutan ke atmosfer atau
disebut emisi, terjadi melalui berbagai mekanisme seperti respirasi makhluk
hidup, dekomposisi bahan organik serta pembakaran biomassa. Selain melakukan
proses fotosintesis untuk merubah karbon dioksida (CO2) menjadi oksigen (O2),
tumbuhan juga melakukan proses respirasi yang melepaskan CO2. Namun proses
ini cenderung tidak signifikan karena CO2 yang dilepas masih dapat diserap
kembali pada saat proses fotosintesa (Manuri, dkk.2011).
19
Universitas Sumatera Utara