Pendugaan Cadangan Karbon Tumbuhan Bawah Pada Agroforestri Kopi (Coffea arabica L.) dengan Tanaman Pokok Suren (Toona sureni Merr.) dan Tegakan Pinus (Pinus merkusii)
4
TINJAUAN PUSTAKA
Perubahan Iklim
Perubahan iklim adalah berubahnya kondisi rata-rata iklim dan/atau
keragaman iklim dari satu kurun waktu ke kurun waktu yang lain sebagai akibat
dari aktivitas manusia. Perubahan iklim merupakan fenomena global yang terjadi
akibat terjadinya pemanasan global karena meningkatnya kosentrasi gas rumah
kaca di atmosfir sehingga suhu rata-rata di permukaan bumi meningkat.
Perubahan iklim tersebut ditandai dengan mencairnya es di daerah kutub, naiknya
permukaan laut serta berubahnya pola curah hujan sehingga memberikan dampak
yang sangat besar bagi seluruh makhluk hidup di berbagai belahan dunia
(Susandi, 2004).
Seiring dengan kemajuan teknologi industri, telah mendorong manusia
melakukan aktivitas yang dapat meningkatkan emisi GRK ke atmosfer bumi
(anthropogenic). Penggunaan bahan bakar fosil menghasilkan limbah GRK
seperti CO2, CH4, dan N2O. Dengan demikian, industrialisasi telah mendorong
meningkatnya penggunaan bahan bakar fosil secara tajam, yang berdampak pada
meningkatnya emisi limbah GRK ke atmosfer bumi. Disisi lain, pola kehidupan
manusia yang semakin konsumtif, telah mendorong industri untuk meningkatkan
produksinya guna memenuhi kebutuhan manusia. Hal ini tentu saja membutuhkan
sumberdaya alam yang sangat besar untuk bahan bakunya. Akibatnya eksploitasi
sumber daya alam untuk kebutuhan produksi semakin meningkat, dan semakin
tidak mengindahkan keselamatan lingkungan. Yang terjadi kemudian adalah
sumberdaya alam yang semula berfungsi sebagai rosot carbon (carbon sink),
Universitas Sumatera Utara
5
berubah menjadi sumber (source) yang mengemisikan GRK ke atmosfer
(Sukmana, 2010).
Dengan meningkatnya emisi dan berkurangnya penyerapan, tingkat gas
rumah kaca di atmosfer kini menjadi lebih tinggi ketimbang yang pernah terjadi di
dalam catatan sejarah. Kenaikan suhu itu mungkin tidak terlihat terlalu tinggi,
tetapi di negara tertentu seperti Indonesia, kenaikan itu dapat memberikan
dampak yang parah dan terutama pada penduduk yang paling miskin.
Seperti apa persisnya yang akan terjadi sulit diperkirakan. Iklim global
merupakan suatu sistem yang rumit dan pemanasan global akan berinteraksi
dengan berbagai pengaruh lainnya, tetapi tampaknya di Indonesia perubahan ini
akan makin menambah berbagai masalah iklim yang sudah ada. Kita sudah begitu
rentan terhadap begitu banyak ancaman yang berkaitan dengan iklim seperti
banjir, kemarau panjang, angin kencang, longsor, dan kebakaran hutan. Kini
semua itu dapat bertambah sering dan bertambah parah (Soedomo, 2001).
Masalahnya menjadi lebih parah karena kita sudah banyak kehilangan
pohon yang dapat menyerap karbon dioksida. Brazil, Indonesia, dan banyak
negara lain sudah menggunduli jutaan hektar hutan dan merusak lahan rawa.
Tindakan ini tidak saja menghasilkan karbon dioksida dengan terbakarnya pohon
dan vegetasi lain atau dengan mengeringnya gambut di daerah rawa, tetapi juga
mengurangi jumlah pohon dan tanaman yang menggunakan karbon dioksida
dalam fotosintesis yang dapat berfungsi sebagai rosotan (sinks) karbon, suatu
proses yang disebut sebagai penyerapan (sequestration) (FWI, 2001).
Universitas Sumatera Utara
6
Hutan
Hutan merupakan sumber daya alam yang merupakan suatu ekosistem, di
dalam ekosisitem ini, terjadi hubungan timbal balik antara individu dengan
lingkungannya. Lingkungan tempat tumbuh dari tumbuhan merupakan suatu
sistem yang kompleks, dimana berbagai faktor saling beinteraksi dan saling
berpengaruh
terhadap
masyarakat
tumbuh-tumbuhan.
Pertumbuhan
dan
perkembangan merupakan suatu respon tumbuhan terhadap faktor lingkungan
dimana tumbuhan tersebut akan memberikan respon menurut batas toleransi yang
dimilikinya terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut (Indriyanto, 2006).
Menurut Undang-Undang No. 41 tahun 1999 tentang kehutanan, hutan
adalah suatu kesatuan ekosistem berupa hamparan lahan berisi sumber daya alam
hayati yang didominansi pepohonan dalam persekutuan alam lingkungannya, yang
satu dengan yang lainnya tidak dapat dipisahkan. Hutan merupakan penyanggah
ekosistem di muka bumi ini, hal ini sangat erat kaitannya dengan Pemanasan
global yang sedang menjadi isu sentral di wacana lingkungan dunia. Kurangnya
hutan menyebabkan peningkatan suhu permukaan beberapa derajat per tahun
sebagai dampak naiknya permukaan air laut beberapa centimeter. Kenaikan ini
dipicu oleh mencairnya es di kutub utara dan selatan, yang diakibatkan oleh
pemanasan global.
Hutan mempunyai peran penting dalam perubahan iklim melalui 3 cara,
yaitu (1) sebagai carbon pool, (2) sebagai sumber emisi CO2 ketika terbakar, (3)
sebagai carbon sink ketika tumbuh dan bertambah luas arealnya. Bila dikelola
secara baik, hutan akan mampu mengatasi jumlah karbon yang berlebih di
atmosfer dengan menyimpan karbon dalam bentuk biomassa, baik di atas maupun
Universitas Sumatera Utara
7
di bawah permukaan tanah. Bahan organik yang mengandung karbon mudah
teroksidasi dan kembali ke atmosfer dalam bentuk CO2. Karbon disimpan di hutan
dalam bentuk : (1) biomassa dalam tanaman hidup yang terdiri dari kayu dan nonkayu, (2) massa mati (kayu mati dan serasah) dan (3) tanah dalam bahan organik
dan humus. Humus berasal dari dekomposisi serasah. Karbon organik tanah juga
merupakan pool yang sangat penting (Wahyuningrum, 2008).
Taksonomi Suren, Pinus dan Kopi
Klasifikasi Suren (Toona sureni Merr) menurut Tjitrosoepomo (2013)
adalah sebagai berikut.
Regnum
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Subdivisio
: Angiospermae
Classis
: Dicotyledoneae
Subclassis
: Dialypetalae
Ordo
: Rutales
Familia
: Meliaceae
Genus
: Toona
Species
: Toona sureni
Suren (Toona sureni Merr) merupakan tanaman yang cepat tumbuh dan
kayunya dapat digunakan untuk papan dan bahan bangunan perumahan, peti,
venire, alat musik, kayu lapis, venir, dan mebel. Bagian tanaman suren khususnya
kulit kayu dan daunnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan obat tradisional.
Tanaman ini tumbuh pada daerah bertebing dengan ketinggian 600 - 2.700 mdpl
dengan temperatur 22ºC (Balai penelitian dan pengembangan kehutanan, 2010).
Universitas Sumatera Utara
8
Menurut USDA (United States Departement of Agriculture) 2006, pinus
tersusun dalam sistematika sebagai berikut :
Kingdom
: Plantae
Subkingdom : Tracheobionta
Subdivisi
: Spermatophyta
Divisi
: Coniferophyta
Kelas
: Pinopsida
Ordo
: Pinales
Famili
: Pinaceae
Genus
: Pinus
Spesies
: Pinus merkusii
P. merkusii dapat tumbuh pada tanah yang kurang subur, tanah berpasir
dan tanah berbatu. Daunnya dalam berkas dua dan berkas jarum (sebetulnya
adalah tunas yang sangat pendek yang tidak pernah tumbuh) pada pangkalnya
dikelilingi oleh suatu sarung dari sisik yang berupa selaput tipis panjangnya
sekitar 0,5 cm. Sisik kerucut buah dengan perisai ujung berbentuk jajaran genjang,
akhirnya merenggang; kerucut buah panjangnya 7-10 cm. Biji pipih berbentuk
bulat telur, panjang 6-7 mm, pada tepi luar dengan sayap besar, mudah lepas.
Kayunya untuk berbagai keperluan, konstruksi ringan, mebel, pulp, korek api dan
sumpit. Sering disadap getahnya. Pohon tua dapat menghasilkan 30-60 kg getah,
20-40 kg resin murni dan 7-14 kg terpentin per tahun. Cocok untuk rehabilitasi
lahan kritis, tahan kebakaran dan tanah tidak subur. (Hidayat dan Hansen, 2001).
Universitas Sumatera Utara
9
Klasifikasi tanaman kopi (Coffea arabica L) berdasarkan (USDA, 2002).
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Class
: Magnoliopsida/Dicotyledons
Ordo
: Rubiales
Famili
: Rubiaceae
Genus
: Coffea
Spesies
: Coffea arabica L
Di dunia perdagangan dikenal beberapa golongan kopi, tetapi yang paling
sering dibudidayakan hanya kopi arabika, robusta, dan liberika. Pada umumnya,
penggolongan kopi berdasarkan spesies, kecuali kopi robusta. Kopi robusta bukan
nama spesies karena kopi ini merupakan keturunan dari beberapa spesies kopi,
terutama (Coffea canephora). Secara alami, tanaman kopi memiliki akar tunggang
sehingga tidak mudah rebah. Namun, akar tunggang tersebut hanya dimiliki oleh
tanaman kopi yang berasal dari bibit semai atau bibit sambung (okulasi) yang
batang bawahnya berasal dari bibit semai. Sementara tanaman kopi yang berasal
dari bibit setek, cangkok, atau okulasi yang batang bawahnya berasal dari bibit
setek tidak memiliki akar tunggang sehingga relatif mudah rebah (AAK, 1988).
Agroforestri
Agroforestri adalah suatu sistem penggunaan lahan yang bertujuan untuk
mempertahankan atau meningkatkan hasil total secara lestari, dengan cara
mengkombinasikan tanaman pangan/pakan ternak dengan tanaman pohon pada
sebidang lahan yang sama, baik secara bersamaan atau secara bergantian, dengan
Universitas Sumatera Utara
10
menggunakan praktek-praktek pengolahan yang sesuai dengan kondisi ekologi,
ekonomi, sosial dan budaya setempat (Hairiah dkk, 2003).
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 lain-lain.
Vegetasi ini banyak terdapat di tempat-tempat terbuka, tepi jalan, tebing sungai,
lantai hutan, lahan pertanian dan perkebunan (Odum, 2003).
Keanekaragaman
tumbuhan
bawah
memperlihatkan
tingkatan
keanekaragaman yang tinggi berdasarkan komposisinya. Perbedaan bentang
lahan, tanah, faktor iklim serta perbandingan keanekaragaman spesies vegetasi
bawah, memperlihatkan banyak perbedaan, baik dalam kekayaan jenisnya
maupun pertumbuhannya. Hutan yang lapisan pohon-pohon tidak begitu lebat,
sehingga cukup cahaya yang dapat menembus lantai hutan, kemungkinan
perkembangan vegetasi bawah bersifat terna, sedangkan pada tempat-tempat
kering berupa tumbuhan berkayu antara lain rumput-rumputan jenis Pennisetum
dan Didymocarpus. Pada hutan yang lebat sehingga intensitas cahaya sedikit,
tumbuhan bawah beradaptasi melalui permukaan daun yang lebar untuk
menangkap cahaya matahari sebanyak-banyaknya (Hafild, 2004).
Tumbuhan bawah berfungsi sebagai penutup tanah menjaga kelembaban
sehingga proses dekomposisi dapat berlangsung lebih cepat, sehingga dapat
menyediakan unsur hara untuk tanaman pokok. Siklus hara akan berlangsung
Universitas Sumatera Utara
11
sempurna dan guguran daun yang jatuh sebagai serasah akan dikembalikan lagi ke
pohon dalam bentuk unsur hara yang sudah diuraikan oleh bakterim
(Irwanto, 2007).
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. Hal ini disebabkan terhalang oleh lapisan-lapisan
tajuk pohon yang ada pada hutan tersebut, sehingga tumbuhan bawah yang
tumbuh dekat permukaan tanah kurang mendapat cahaya, sedangkan cahaya
matahari bagi tumbuhan merupakan salah satu faktor yang penting dalam proses
perkembangan, pertumbuhan dan reproduksi (Manan, 2003).
Biomassa
Biomassa kering dapat dikonversi menjadi cadangan karbon yakni 50%
dari biomassa. Metode ini dianggap lebih akurat dari metode lainnya. Tidak ada
sebuah metode yang secara langsung dapat mengukur cadangan karbon yang
terdapat pada suatu areal lahan. Keadaan ini mendorong usaha pengembangan alat
dan model yang dapat menghitung dalam skala besar yang didasarkan pada
pengukuran di lapangan atau penginderaan jauh (Gibbs et al., 2007).
Dalam inventarisasi karbon hutan, carbon pool yang diperhitungkan
setidaknya ada 4 kantong karbon. Keempat kantong karbon tersebut adalah
biomassa atas permukaan, biomassa bawah permukaan, bahan organik mati dan
karbon organik tanah.
Universitas Sumatera Utara
12
•
Biomassa atas permukaan adalah semua material hidup di atas permukaan.
Termasuk bagian dari kantong karbon ini adalah 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. Hal ini dilakukan sebab akar tumbuhan dengan diameter yang
lebih kecil dari ketentuan cenderung sulit untuk dibedakan dengan bahan
organik tanah dan serasah.
•
Bahan organik mati meliputi kayu mati dan serasah. Serasah dinyatakan
sebagai semua bahan organik mati dengan diameter yang lebih kecil dari
diameter yang telah ditetapkan dengan berbagai tingkat dekomposisi yang
terletak di permukaan tanah. Kayu mati adalah semua bahan organik mati
yang tidak tercakup dalam serasah baik yang masih tegak maupun yang roboh
di tanah, akar mati, dan tunggul dengan diameter lebih besar dari diameter
yang telah ditetapkan.
•
Karbon organik tanah mencakup karbon pada tanah mineral dan tanah
organic termasuk gambut (Sutaryo, 2009).
Terdapat 4 cara utama untuk menghitung biomassa yaitu (i) sampling
dengan pemanenan (Destructive sampling) secara in situ;(ii) sampling tanpa
pemanenan (Non-destructive sampling) dengan data pendataan hutan secara in
situ; (iii) Pendugaan melalui penginderaan jauh; dan (iv) pembuatan model. Untuk
masing masing metode di atas, persamaan allometrik digunakan untuk
mengekstrapolasi cuplikan data ke area yang lebih luas. Penggunaan persamaan
Universitas Sumatera Utara
13
allometrik standard yang telah dipublikasikan sering dilakukan, tetapi karena
koefisien persamaan allometrik ini bervariasi untuk setiap lokasi dan spesies,
penggunaan persamaan standard ini dapat mengakibatkan galat (error) yang
signifikan dalam mengestimasikan biomassa suatu vegetasi (Heiskanen, 2006).
Pendugaan Emisi Karbon
Salah satu cara untuk mengendalikan perubahan iklim adalah dengan
mengurangi emisi gas rumah kaca (CO, CH, NO) yaitu dengan mempertahankan
keutuhan hutan alami dan meningkatkan kerapatan populasi pepohonan di luar
hutan. Tumbuhan baik di dalam maupun di luar kawasan hutan menyerap
gas asam arang (CO) dari udara melalui proses fotosintesis, yang selanjutnya
diubah menjadi karbohidrat, kemudian disebarkan ke seluruh tubuh tanaman
dan akhirnya ditimbun dalam tubuh tanaman. Proses penimbunan karbon dalam
tubuh tanaman hidup dinamakan (C- ). Dengan demikian mengukur jumlah yang
disimpan dalam tubuh tanaman hidup (biomasa) pada suatu lahan dapat
menggambarkan banyaknya CO di atmosfer yang diserap oleh tanaman
(Hairiah, 2007).
Tumbuhan akan mengurangi karbon di atmosfer (CO2) melalui proses
fotosintesis dan menyimpannya dalam jaringan tumbuhan. Sampai waktunya
karbon tersebut tersikluskan kembali ke atmosfer, karbon tersebut akan
menempati salah satu dari sejumlah kantong karbon. Semua komponen penyusun
vegetasi baik pohon, semak, liana dan epifit merupakan bagian dari biomassa atas
permukaan. Di bawah permukaan tanah, akar tumbuhan juga merupakan
penyimpan karbon selain tanah itu sendiri. Pada tanah gambut, jumlah simpanan
karbon mungkin lebih besar dibandingkan dengan simpanan karbon yang ada di
Universitas Sumatera Utara
14
atas permukaan. Karbon juga masih tersimpan pada bahan organik mati dan
produk-produk berbasis biomassa seperti produk kayu baik ketika masih
dipergunakan maupun sudah berada di tempat penimbunan. Karbon dapat
tersimpan dalam kantong karbon dalam periode yang lama atau hanya sebentar.
Peningkatan jumlah karbon yang tersimpan dalam karbon pool ini mewakili
jumlah carbon yang terserap dari atmosfer (Sutaryo, 2009).
Karbon merupakan salah satu unsur alam yang memiliki lambang “C”
dengan nilai atom sebesar 12. Karbon juga merupakan 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 di atmosfir. Karbon
tersimpan dalam daratan bumi dalam bentuk makhluk hidup (tumbuhan dan
hewan), bahan organik mati ataupun sedimen seperti fosil tumbuhan dan hewan.
Sebagian besar jumlah karbon yang berasal dari makhluk hidup bersumber dari
hutan. Seiring terjadinya kerusakan hutan, maka pelepasan karbon ke atmosfir
juga terjadi sebanyak tingkat kerusakan hutan yang terjadi (Manuri, 2011).
Jumlah cadangan karbon antar lahan berbeda-beda, tergantung pada
keanekaragaman dan kerapatan tumbuhan yang ada, jenis tanahnya serta cara
pengelolaannya. Penyimpanan karbon pada suatu lahan menjadi lebih besar bila
kondisi kesuburan tanahnya baik, karena biomassa pohon meningkat, atau dengan
kata lain cadangan karbon di atas tanah (biomassa tanaman) ditentukan oleh
besarnya cadangan karbon di dalam tanah (bahan organik tanah). Untuk itu,
pengukuran banyaknya karbon yang disimpan dalam setiap lahan perlu dilakukan
(Hairiah, 2011).
Universitas Sumatera Utara
15
Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Balai Penelitian dan Pengembangan Lingkungan Hidup dan Kehutanan
Aek Nauli berada di Kecamatan Girsang Simpangan Bolon, Kabupaten
Simalungun, Propinsi Sumatera Utara. Aksesibilitas ke lokasi ini sangat tinggi
karena terletak di antara kota Parapat dan Pematangsiantar melalui jalur lintas
Sumatera. Hutan Aek Nauli terbagi dua berdasarkan komposisinya, yaitu hutan
homogen dengan dominasi tegakan Pinus (Pinus merkusii), dan sistem
agroforestri dengan jenis tanaman pertanian seperti kopi dan diisi oleh tegakan
suren. Hutan alam Aek Nauli berada pada ketinggian 1200 mdpl seluas 1900 Ha.
Secara geografis terletak pada 430 25' BT dan 40 89' LU. Hutan ini memiliki
kelerengan 2 sampai 15% dan sebagian merupakan areal datar berbukit dan
sebagian merupakan lembah dangkal. Curah hujan kawasan Aek Nauli termasuk
ke dalam tipe A menurut klasifikasi Smith dan Ferguson dengan curah hujan ratarata berkisar antara 2199,4 mm sampai dengan 2452 mm, kelembaban udara ratarata harian 84 mmHg dan suhu rata-rata bulanan berkisar antara 23 sampai 240C
(Balithut Aek Nauli, 2006).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Perubahan Iklim
Perubahan iklim adalah berubahnya kondisi rata-rata iklim dan/atau
keragaman iklim dari satu kurun waktu ke kurun waktu yang lain sebagai akibat
dari aktivitas manusia. Perubahan iklim merupakan fenomena global yang terjadi
akibat terjadinya pemanasan global karena meningkatnya kosentrasi gas rumah
kaca di atmosfir sehingga suhu rata-rata di permukaan bumi meningkat.
Perubahan iklim tersebut ditandai dengan mencairnya es di daerah kutub, naiknya
permukaan laut serta berubahnya pola curah hujan sehingga memberikan dampak
yang sangat besar bagi seluruh makhluk hidup di berbagai belahan dunia
(Susandi, 2004).
Seiring dengan kemajuan teknologi industri, telah mendorong manusia
melakukan aktivitas yang dapat meningkatkan emisi GRK ke atmosfer bumi
(anthropogenic). Penggunaan bahan bakar fosil menghasilkan limbah GRK
seperti CO2, CH4, dan N2O. Dengan demikian, industrialisasi telah mendorong
meningkatnya penggunaan bahan bakar fosil secara tajam, yang berdampak pada
meningkatnya emisi limbah GRK ke atmosfer bumi. Disisi lain, pola kehidupan
manusia yang semakin konsumtif, telah mendorong industri untuk meningkatkan
produksinya guna memenuhi kebutuhan manusia. Hal ini tentu saja membutuhkan
sumberdaya alam yang sangat besar untuk bahan bakunya. Akibatnya eksploitasi
sumber daya alam untuk kebutuhan produksi semakin meningkat, dan semakin
tidak mengindahkan keselamatan lingkungan. Yang terjadi kemudian adalah
sumberdaya alam yang semula berfungsi sebagai rosot carbon (carbon sink),
Universitas Sumatera Utara
5
berubah menjadi sumber (source) yang mengemisikan GRK ke atmosfer
(Sukmana, 2010).
Dengan meningkatnya emisi dan berkurangnya penyerapan, tingkat gas
rumah kaca di atmosfer kini menjadi lebih tinggi ketimbang yang pernah terjadi di
dalam catatan sejarah. Kenaikan suhu itu mungkin tidak terlihat terlalu tinggi,
tetapi di negara tertentu seperti Indonesia, kenaikan itu dapat memberikan
dampak yang parah dan terutama pada penduduk yang paling miskin.
Seperti apa persisnya yang akan terjadi sulit diperkirakan. Iklim global
merupakan suatu sistem yang rumit dan pemanasan global akan berinteraksi
dengan berbagai pengaruh lainnya, tetapi tampaknya di Indonesia perubahan ini
akan makin menambah berbagai masalah iklim yang sudah ada. Kita sudah begitu
rentan terhadap begitu banyak ancaman yang berkaitan dengan iklim seperti
banjir, kemarau panjang, angin kencang, longsor, dan kebakaran hutan. Kini
semua itu dapat bertambah sering dan bertambah parah (Soedomo, 2001).
Masalahnya menjadi lebih parah karena kita sudah banyak kehilangan
pohon yang dapat menyerap karbon dioksida. Brazil, Indonesia, dan banyak
negara lain sudah menggunduli jutaan hektar hutan dan merusak lahan rawa.
Tindakan ini tidak saja menghasilkan karbon dioksida dengan terbakarnya pohon
dan vegetasi lain atau dengan mengeringnya gambut di daerah rawa, tetapi juga
mengurangi jumlah pohon dan tanaman yang menggunakan karbon dioksida
dalam fotosintesis yang dapat berfungsi sebagai rosotan (sinks) karbon, suatu
proses yang disebut sebagai penyerapan (sequestration) (FWI, 2001).
Universitas Sumatera Utara
6
Hutan
Hutan merupakan sumber daya alam yang merupakan suatu ekosistem, di
dalam ekosisitem ini, terjadi hubungan timbal balik antara individu dengan
lingkungannya. Lingkungan tempat tumbuh dari tumbuhan merupakan suatu
sistem yang kompleks, dimana berbagai faktor saling beinteraksi dan saling
berpengaruh
terhadap
masyarakat
tumbuh-tumbuhan.
Pertumbuhan
dan
perkembangan merupakan suatu respon tumbuhan terhadap faktor lingkungan
dimana tumbuhan tersebut akan memberikan respon menurut batas toleransi yang
dimilikinya terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut (Indriyanto, 2006).
Menurut Undang-Undang No. 41 tahun 1999 tentang kehutanan, hutan
adalah suatu kesatuan ekosistem berupa hamparan lahan berisi sumber daya alam
hayati yang didominansi pepohonan dalam persekutuan alam lingkungannya, yang
satu dengan yang lainnya tidak dapat dipisahkan. Hutan merupakan penyanggah
ekosistem di muka bumi ini, hal ini sangat erat kaitannya dengan Pemanasan
global yang sedang menjadi isu sentral di wacana lingkungan dunia. Kurangnya
hutan menyebabkan peningkatan suhu permukaan beberapa derajat per tahun
sebagai dampak naiknya permukaan air laut beberapa centimeter. Kenaikan ini
dipicu oleh mencairnya es di kutub utara dan selatan, yang diakibatkan oleh
pemanasan global.
Hutan mempunyai peran penting dalam perubahan iklim melalui 3 cara,
yaitu (1) sebagai carbon pool, (2) sebagai sumber emisi CO2 ketika terbakar, (3)
sebagai carbon sink ketika tumbuh dan bertambah luas arealnya. Bila dikelola
secara baik, hutan akan mampu mengatasi jumlah karbon yang berlebih di
atmosfer dengan menyimpan karbon dalam bentuk biomassa, baik di atas maupun
Universitas Sumatera Utara
7
di bawah permukaan tanah. Bahan organik yang mengandung karbon mudah
teroksidasi dan kembali ke atmosfer dalam bentuk CO2. Karbon disimpan di hutan
dalam bentuk : (1) biomassa dalam tanaman hidup yang terdiri dari kayu dan nonkayu, (2) massa mati (kayu mati dan serasah) dan (3) tanah dalam bahan organik
dan humus. Humus berasal dari dekomposisi serasah. Karbon organik tanah juga
merupakan pool yang sangat penting (Wahyuningrum, 2008).
Taksonomi Suren, Pinus dan Kopi
Klasifikasi Suren (Toona sureni Merr) menurut Tjitrosoepomo (2013)
adalah sebagai berikut.
Regnum
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Subdivisio
: Angiospermae
Classis
: Dicotyledoneae
Subclassis
: Dialypetalae
Ordo
: Rutales
Familia
: Meliaceae
Genus
: Toona
Species
: Toona sureni
Suren (Toona sureni Merr) merupakan tanaman yang cepat tumbuh dan
kayunya dapat digunakan untuk papan dan bahan bangunan perumahan, peti,
venire, alat musik, kayu lapis, venir, dan mebel. Bagian tanaman suren khususnya
kulit kayu dan daunnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan obat tradisional.
Tanaman ini tumbuh pada daerah bertebing dengan ketinggian 600 - 2.700 mdpl
dengan temperatur 22ºC (Balai penelitian dan pengembangan kehutanan, 2010).
Universitas Sumatera Utara
8
Menurut USDA (United States Departement of Agriculture) 2006, pinus
tersusun dalam sistematika sebagai berikut :
Kingdom
: Plantae
Subkingdom : Tracheobionta
Subdivisi
: Spermatophyta
Divisi
: Coniferophyta
Kelas
: Pinopsida
Ordo
: Pinales
Famili
: Pinaceae
Genus
: Pinus
Spesies
: Pinus merkusii
P. merkusii dapat tumbuh pada tanah yang kurang subur, tanah berpasir
dan tanah berbatu. Daunnya dalam berkas dua dan berkas jarum (sebetulnya
adalah tunas yang sangat pendek yang tidak pernah tumbuh) pada pangkalnya
dikelilingi oleh suatu sarung dari sisik yang berupa selaput tipis panjangnya
sekitar 0,5 cm. Sisik kerucut buah dengan perisai ujung berbentuk jajaran genjang,
akhirnya merenggang; kerucut buah panjangnya 7-10 cm. Biji pipih berbentuk
bulat telur, panjang 6-7 mm, pada tepi luar dengan sayap besar, mudah lepas.
Kayunya untuk berbagai keperluan, konstruksi ringan, mebel, pulp, korek api dan
sumpit. Sering disadap getahnya. Pohon tua dapat menghasilkan 30-60 kg getah,
20-40 kg resin murni dan 7-14 kg terpentin per tahun. Cocok untuk rehabilitasi
lahan kritis, tahan kebakaran dan tanah tidak subur. (Hidayat dan Hansen, 2001).
Universitas Sumatera Utara
9
Klasifikasi tanaman kopi (Coffea arabica L) berdasarkan (USDA, 2002).
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Class
: Magnoliopsida/Dicotyledons
Ordo
: Rubiales
Famili
: Rubiaceae
Genus
: Coffea
Spesies
: Coffea arabica L
Di dunia perdagangan dikenal beberapa golongan kopi, tetapi yang paling
sering dibudidayakan hanya kopi arabika, robusta, dan liberika. Pada umumnya,
penggolongan kopi berdasarkan spesies, kecuali kopi robusta. Kopi robusta bukan
nama spesies karena kopi ini merupakan keturunan dari beberapa spesies kopi,
terutama (Coffea canephora). Secara alami, tanaman kopi memiliki akar tunggang
sehingga tidak mudah rebah. Namun, akar tunggang tersebut hanya dimiliki oleh
tanaman kopi yang berasal dari bibit semai atau bibit sambung (okulasi) yang
batang bawahnya berasal dari bibit semai. Sementara tanaman kopi yang berasal
dari bibit setek, cangkok, atau okulasi yang batang bawahnya berasal dari bibit
setek tidak memiliki akar tunggang sehingga relatif mudah rebah (AAK, 1988).
Agroforestri
Agroforestri adalah suatu sistem penggunaan lahan yang bertujuan untuk
mempertahankan atau meningkatkan hasil total secara lestari, dengan cara
mengkombinasikan tanaman pangan/pakan ternak dengan tanaman pohon pada
sebidang lahan yang sama, baik secara bersamaan atau secara bergantian, dengan
Universitas Sumatera Utara
10
menggunakan praktek-praktek pengolahan yang sesuai dengan kondisi ekologi,
ekonomi, sosial dan budaya setempat (Hairiah dkk, 2003).
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 lain-lain.
Vegetasi ini banyak terdapat di tempat-tempat terbuka, tepi jalan, tebing sungai,
lantai hutan, lahan pertanian dan perkebunan (Odum, 2003).
Keanekaragaman
tumbuhan
bawah
memperlihatkan
tingkatan
keanekaragaman yang tinggi berdasarkan komposisinya. Perbedaan bentang
lahan, tanah, faktor iklim serta perbandingan keanekaragaman spesies vegetasi
bawah, memperlihatkan banyak perbedaan, baik dalam kekayaan jenisnya
maupun pertumbuhannya. Hutan yang lapisan pohon-pohon tidak begitu lebat,
sehingga cukup cahaya yang dapat menembus lantai hutan, kemungkinan
perkembangan vegetasi bawah bersifat terna, sedangkan pada tempat-tempat
kering berupa tumbuhan berkayu antara lain rumput-rumputan jenis Pennisetum
dan Didymocarpus. Pada hutan yang lebat sehingga intensitas cahaya sedikit,
tumbuhan bawah beradaptasi melalui permukaan daun yang lebar untuk
menangkap cahaya matahari sebanyak-banyaknya (Hafild, 2004).
Tumbuhan bawah berfungsi sebagai penutup tanah menjaga kelembaban
sehingga proses dekomposisi dapat berlangsung lebih cepat, sehingga dapat
menyediakan unsur hara untuk tanaman pokok. Siklus hara akan berlangsung
Universitas Sumatera Utara
11
sempurna dan guguran daun yang jatuh sebagai serasah akan dikembalikan lagi ke
pohon dalam bentuk unsur hara yang sudah diuraikan oleh bakterim
(Irwanto, 2007).
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. Hal ini disebabkan terhalang oleh lapisan-lapisan
tajuk pohon yang ada pada hutan tersebut, sehingga tumbuhan bawah yang
tumbuh dekat permukaan tanah kurang mendapat cahaya, sedangkan cahaya
matahari bagi tumbuhan merupakan salah satu faktor yang penting dalam proses
perkembangan, pertumbuhan dan reproduksi (Manan, 2003).
Biomassa
Biomassa kering dapat dikonversi menjadi cadangan karbon yakni 50%
dari biomassa. Metode ini dianggap lebih akurat dari metode lainnya. Tidak ada
sebuah metode yang secara langsung dapat mengukur cadangan karbon yang
terdapat pada suatu areal lahan. Keadaan ini mendorong usaha pengembangan alat
dan model yang dapat menghitung dalam skala besar yang didasarkan pada
pengukuran di lapangan atau penginderaan jauh (Gibbs et al., 2007).
Dalam inventarisasi karbon hutan, carbon pool yang diperhitungkan
setidaknya ada 4 kantong karbon. Keempat kantong karbon tersebut adalah
biomassa atas permukaan, biomassa bawah permukaan, bahan organik mati dan
karbon organik tanah.
Universitas Sumatera Utara
12
•
Biomassa atas permukaan adalah semua material hidup di atas permukaan.
Termasuk bagian dari kantong karbon ini adalah 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. Hal ini dilakukan sebab akar tumbuhan dengan diameter yang
lebih kecil dari ketentuan cenderung sulit untuk dibedakan dengan bahan
organik tanah dan serasah.
•
Bahan organik mati meliputi kayu mati dan serasah. Serasah dinyatakan
sebagai semua bahan organik mati dengan diameter yang lebih kecil dari
diameter yang telah ditetapkan dengan berbagai tingkat dekomposisi yang
terletak di permukaan tanah. Kayu mati adalah semua bahan organik mati
yang tidak tercakup dalam serasah baik yang masih tegak maupun yang roboh
di tanah, akar mati, dan tunggul dengan diameter lebih besar dari diameter
yang telah ditetapkan.
•
Karbon organik tanah mencakup karbon pada tanah mineral dan tanah
organic termasuk gambut (Sutaryo, 2009).
Terdapat 4 cara utama untuk menghitung biomassa yaitu (i) sampling
dengan pemanenan (Destructive sampling) secara in situ;(ii) sampling tanpa
pemanenan (Non-destructive sampling) dengan data pendataan hutan secara in
situ; (iii) Pendugaan melalui penginderaan jauh; dan (iv) pembuatan model. Untuk
masing masing metode di atas, persamaan allometrik digunakan untuk
mengekstrapolasi cuplikan data ke area yang lebih luas. Penggunaan persamaan
Universitas Sumatera Utara
13
allometrik standard yang telah dipublikasikan sering dilakukan, tetapi karena
koefisien persamaan allometrik ini bervariasi untuk setiap lokasi dan spesies,
penggunaan persamaan standard ini dapat mengakibatkan galat (error) yang
signifikan dalam mengestimasikan biomassa suatu vegetasi (Heiskanen, 2006).
Pendugaan Emisi Karbon
Salah satu cara untuk mengendalikan perubahan iklim adalah dengan
mengurangi emisi gas rumah kaca (CO, CH, NO) yaitu dengan mempertahankan
keutuhan hutan alami dan meningkatkan kerapatan populasi pepohonan di luar
hutan. Tumbuhan baik di dalam maupun di luar kawasan hutan menyerap
gas asam arang (CO) dari udara melalui proses fotosintesis, yang selanjutnya
diubah menjadi karbohidrat, kemudian disebarkan ke seluruh tubuh tanaman
dan akhirnya ditimbun dalam tubuh tanaman. Proses penimbunan karbon dalam
tubuh tanaman hidup dinamakan (C- ). Dengan demikian mengukur jumlah yang
disimpan dalam tubuh tanaman hidup (biomasa) pada suatu lahan dapat
menggambarkan banyaknya CO di atmosfer yang diserap oleh tanaman
(Hairiah, 2007).
Tumbuhan akan mengurangi karbon di atmosfer (CO2) melalui proses
fotosintesis dan menyimpannya dalam jaringan tumbuhan. Sampai waktunya
karbon tersebut tersikluskan kembali ke atmosfer, karbon tersebut akan
menempati salah satu dari sejumlah kantong karbon. Semua komponen penyusun
vegetasi baik pohon, semak, liana dan epifit merupakan bagian dari biomassa atas
permukaan. Di bawah permukaan tanah, akar tumbuhan juga merupakan
penyimpan karbon selain tanah itu sendiri. Pada tanah gambut, jumlah simpanan
karbon mungkin lebih besar dibandingkan dengan simpanan karbon yang ada di
Universitas Sumatera Utara
14
atas permukaan. Karbon juga masih tersimpan pada bahan organik mati dan
produk-produk berbasis biomassa seperti produk kayu baik ketika masih
dipergunakan maupun sudah berada di tempat penimbunan. Karbon dapat
tersimpan dalam kantong karbon dalam periode yang lama atau hanya sebentar.
Peningkatan jumlah karbon yang tersimpan dalam karbon pool ini mewakili
jumlah carbon yang terserap dari atmosfer (Sutaryo, 2009).
Karbon merupakan salah satu unsur alam yang memiliki lambang “C”
dengan nilai atom sebesar 12. Karbon juga merupakan 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 di atmosfir. Karbon
tersimpan dalam daratan bumi dalam bentuk makhluk hidup (tumbuhan dan
hewan), bahan organik mati ataupun sedimen seperti fosil tumbuhan dan hewan.
Sebagian besar jumlah karbon yang berasal dari makhluk hidup bersumber dari
hutan. Seiring terjadinya kerusakan hutan, maka pelepasan karbon ke atmosfir
juga terjadi sebanyak tingkat kerusakan hutan yang terjadi (Manuri, 2011).
Jumlah cadangan karbon antar lahan berbeda-beda, tergantung pada
keanekaragaman dan kerapatan tumbuhan yang ada, jenis tanahnya serta cara
pengelolaannya. Penyimpanan karbon pada suatu lahan menjadi lebih besar bila
kondisi kesuburan tanahnya baik, karena biomassa pohon meningkat, atau dengan
kata lain cadangan karbon di atas tanah (biomassa tanaman) ditentukan oleh
besarnya cadangan karbon di dalam tanah (bahan organik tanah). Untuk itu,
pengukuran banyaknya karbon yang disimpan dalam setiap lahan perlu dilakukan
(Hairiah, 2011).
Universitas Sumatera Utara
15
Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Balai Penelitian dan Pengembangan Lingkungan Hidup dan Kehutanan
Aek Nauli berada di Kecamatan Girsang Simpangan Bolon, Kabupaten
Simalungun, Propinsi Sumatera Utara. Aksesibilitas ke lokasi ini sangat tinggi
karena terletak di antara kota Parapat dan Pematangsiantar melalui jalur lintas
Sumatera. Hutan Aek Nauli terbagi dua berdasarkan komposisinya, yaitu hutan
homogen dengan dominasi tegakan Pinus (Pinus merkusii), dan sistem
agroforestri dengan jenis tanaman pertanian seperti kopi dan diisi oleh tegakan
suren. Hutan alam Aek Nauli berada pada ketinggian 1200 mdpl seluas 1900 Ha.
Secara geografis terletak pada 430 25' BT dan 40 89' LU. Hutan ini memiliki
kelerengan 2 sampai 15% dan sebagian merupakan areal datar berbukit dan
sebagian merupakan lembah dangkal. Curah hujan kawasan Aek Nauli termasuk
ke dalam tipe A menurut klasifikasi Smith dan Ferguson dengan curah hujan ratarata berkisar antara 2199,4 mm sampai dengan 2452 mm, kelembaban udara ratarata harian 84 mmHg dan suhu rata-rata bulanan berkisar antara 23 sampai 240C
(Balithut Aek Nauli, 2006).
Universitas Sumatera Utara