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 CO
2, 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),
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).
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
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 non-kayu, (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).
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).
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
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 suku-suku 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
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.
• 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
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 (CO
2) 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
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).
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 rata berkisar antara 2199,4 mm sampai dengan 2452 mm, kelembaban udara rata-rata harian 84 mmHg dan suhu rata-rata-rata-rata bulanan berkisar antara 23 sampai 240C (Balithut Aek Nauli, 2006).
