Abstrak
Produksi pangan perlu ditingkatkan sebesar 70%, sebagian besar melalui peningkatan hasil panen, untuk memenuhi kebutuhan pangan dunia pada tahun 2050. Peningkatan produktivitas yang dicapai di masa lalu sebagian
disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil yang signifikan. Oleh karena itu, penggunaan energi di bidang pertanian juga diperkirakan akan meningkat di masa depan, yang selanjutnya akan berkontribusi terhadap emisi rumah kaca. Pada saa t yang sama, lebih dari dua perlima populasi dunia masih bergantung pada energi kayu yang dipanen secara tidak berkelanjutan untuk memasak dan memanaskan ruangan. Kedua jenis penggunaan energi ini memiliki dampak yang merugikan terhadap iklim dan sumber daya alam. M e l a n j u t k a n cara ini bukanlah sebuah pilihan karena akan memberikan tekanan tambahan pada sumber daya alam dan mata pencaharian lokal yang sudah tertekan, sementara perubahan iklim semakin mengurangi ketahanan agroekosistem dan petani kecil.
Pendekatan ekosistem yang menggabungkan produksi pangan dan energi, seperti wanatani atau sistem tanaman- ternak-biogas terintegrasi, dapat secara substansial mengurangi risiko ini sekaligus menyediakan pangan dan energi bagi penduduk pedesaan dan perkotaan. Informasi dan pemahaman mengenai cara mengubah arah melalui penerapan praktik-praktik yang diuraikan dalam makalah ini sangat dibutuhkan. Namun, dasar ilmiah dari sistem terintegrasi tersebut, yang sangat penting untuk menginformasikan para pengambil keputusan dan untuk mendapatkan dukungan kebijakan, masih relatif langka. Oleh karena itu, penulis berpendapat bahwa metodologi penilaian baru yang didasarkan pada analisis berorientasi sistem diperlukan untuk menganalisis fenomena yang kompleks, multidisiplin, dan berskala besar ini.
Kata-kata kunci: Ketahanan pangan, Akses energi, Pertanian cerdas-iklim, Mitigasi, Adaptasi, Jasa ekosistem, Pendekatan lanskap, Sistem pangan-energi terpadu, Sistem pertanian multiguna, Wanatani, Biogas,
Agroekologi, Pendekatan pemikiran sistem, Peningkatan
Sistem pangan-energi terpadu untuk pertanian cerdas-iklim
Anne Bogdanski*
Ulasan
Sistem produksi pertanian petani kecil m e r u p a k a n sumber utama pangan dan pendapatan bagi sebagian besar penduduk termiskin di dunia, baik di daerah pedesaan maupun perkotaan. Memperbaiki sistem ini sangat penting untuk mengurangi kemiskinan global dan mencapai tujuan ketahanan pangan [1,2]. Saat ini terdapat 1 miliar orang yang kelaparan di dunia dan jumlah penduduk dunia diproyeksikan akan mencapai 9 miliar pada tahun 2050, sehingga meningkatkan permintaan pangan. Produksi pangan perlu ditingkatkan hingga 70%, sebagian besar melalui peningkatan hasil panen [1]. Peningkatan produktivitas yang dicapai di masa lalu sebagian disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil yang signifikan, yang berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca (GRK) dan pemborosan energi dalam jumlah besar di sepanjang rantai produksi. Secara global, makanan dan pertanian mengkonsumsi 30% dari energi yang tersedia di dunia.
Korespondensi: [email protected]
Divisi Iklim, Energi dan T e n u r i a l , Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa (FAO), Via delle Terme di Caracalla, 00153, Roma, Italia
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9
TINJAUANB uka Akses
energi, dan menghasilkan sekitar 20% emisi GRK dunia [3].
Peningkatan produktivitas sering kali disertai d e n g a n d a m p a k negatif terhadap sumber daya alam pertanian, sedemikian rupa sehingga dapat mempengaruhi potensi produktifnya di masa depan. Situasi ini semakin d i p e r p a r a h dengan dampak perubahan iklim yang mengurangi ketahanan agroekosistem. Oleh karena itu, mengelola risiko iklim sekaligus meningkatkan efisiensi penggunaan sumber daya dan produktivitas agro- ekosistem menjadi sangat penting untuk mencapai tujuan
ketahanan pangan. Ini adalah tujuan utama dari pertanian cerdas-iklim, sementara pengurangan emisi gas rumah kaca merupakan manfaat tambahan yang disambut baik.
Makalah ini bertujuan untuk menggambarkan peran unik yang disumbangkan oleh energi dalam mengatasi beberapa tantangan gabungan yang terkait dengan ketahanan pangan dan perubahan iklim. Berbeda dengan sebagian besar literatur yang ada, naskah ini akan melihat lebih jauh dari diskusi saat ini mengenai bahan bakar nabati cair untuk transportasi dan potensi dampaknya terhadap
© 2012 Bogdanski; pemegang lisensi BioMed Central Ltd. Ini adalah artikel Akses Terbuka yang didistribusikan di bawah ketentuan Lisensi Atribusi Creative Commons (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0), yang mengizinkan penggunaan, distribusi, dan reproduksi tanpa batas dalam media apa pun, asalkan karya asli dikutip dengan benar.
ketahanan pangan. Makalah ini akan memberikan gambaran umum tentang berbagai opsi yang memungkinkan produksi pangan dan energi secara bersama-sama dengan cara yang cerdas-iklim, dan akan menjelaskan bagaimana sistem pangan-energi terpadu (IFES) dapat berkontribusi pada peningkatan ketahanan pangan, akses energi dan kapasitas a d a p t a s i terhadap perubahan iklim. Berdasarkan studi kasus, penulis menjabarkan langkah-langkah selanjutnya yang diperlukan untuk mengarusutamakan IFES yang berhasil ke dalam p r a k t i k umum, sekaligus membahas hambatan-hambatan saat ini yang m e n g h a l a n g i p e r l u a s a n sistem yang beragam dan terintegrasi.
Energi dalam konteks ketahanan pangan dan perubahan iklim
Ketahanan pangan ada ketika semua orang, setiap saat, memiliki akses fisik dan ekonomi terhadap makanan yang cukup, aman, dan bergizi yang memenuhi kebutuhan diet dan nutrisi untuk hidup aktif dan sehat [4]. Penyediaan makanan yang aman dan bergizi (misalnya, makanan yang dimasak dan air minum yang dimasak) membutuhkan satu masukan penting: energi. Tanpa akses terhadap energi, tidak ada keamanan pangan. Hanya sedikit tanaman pangan utama di negara berkembang yang dapat dimakan atau bahkan dicerna dengan baik kecuali jika dimasak. Jika waktu memasak berkurang karena kurangnya bahan bakar, asupan protein sering kali berkurang. Di banyak daerah, keluarga-keluarga hanya dapat makan satu kali sehari, bukan dua kali sehari karena kekurangan bahan bakar.
Selain itu, produksi pangan membutuhkan input energi yang tinggi yang, dalam pertanian modern, sering kali diperoleh melalui input eksternal yang intensif bahan bakar fosil seperti pupuk sintetis dan bahan bakar untuk mesin pertanian.
Mengingat peran penting energi dalam produksi dan konsumsi pangan, energi merupakan prasyarat penting untuk mata pencaharian yang tangguh, yang berkontribusi besar terhadap kapasitas adaptasi masyarakat pedesaan dalam menghadapi perubahan iklim. Kapasitas adaptasi adalah 'kemampuan sistem manusia atau alam untuk beradaptasi, yaitu menyesuaikan diri terhadap perubahan iklim, termasuk terhadap variabilitas dan ekstremitas iklim;
mencegah atau memoderasi potensi kerusakan;
memanfaatkan peluang; atau mengatasi konsekuensinya.
Kapasitas adaptasi yang melekat pada sistem manusia mewakili seperangkat sumber daya yang tersedia untuk adaptasi (informasi, teknologi, sumber daya ekonomi, institusi dan sebagainya), serta kemampuan atau kapasitas sistem tersebut untuk menggunakan sumber daya tersebut secara efektif dalam upaya adaptasi' ([5], h. 9).
Meskipun saat ini belum ada cara langsung untuk mengukur kapasitas adaptasi, studi sering merujuk pada basis aset sebagai salah satu indikator utama kapasitas adaptasi, yaitu ketersediaan aset utama yang memungkinkan sistem untuk merespons keadaan yang terus berubah. a[6]. Energi merupakan bagian penting dari
aset-aset utama tersebut, karena kurangnya ketersediaan dan akses terhadap energi dapat sangat membatasi kemampuan sistem untuk mengatasi dampak perubahan iklim dan tekanan pembangunan yang lebih luas.
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 Namun demikian, pentingnya energi untuk ketahanan
pangan dan kapasitas adaptasi petani kecil masih belum diakui secara luas. Energi, yang sangat penting bagi ketahanan pangan dan mata pencaharian yang tangguh, sering kali dianggap sebagai isu yang terpisah. Hal ini memiliki dampak yang merugikan, terutama bagi dua per lima penduduk dunia yang masih bergantung pada sumber bioenergi tradisional seperti kayu bakar, arang, dan kotoran hewan untuk memasak dan menghangatkan ruangan [7].
Kecuali jika produksi pangan dan energi seimbang dalam agro-ekosistem, energi hanya akan menjadi input eksternal bagi sistem pertanian petani kecil. Dalam banyak situasi, hal ini berarti perempuan dan anak-anak harus menghabiskan waktu berjam-jam untuk mengumpulkan kayu bakar. Dalam kasus lain, h a l i n i berarti pengeluaran yang tinggi untuk membeli arang. Di Zaire, biaya arang mencapai sekitar sepertiga dari upah bulanan pekerja, dan di daerah yang lebih miskin d i Sierra Andes dan Sahel, seperempat dari seluruh pendapatan rumah tangga harus dibelanjakan untuk kayu bakar dan arang [8]. Ketika sumber kayu bakar sudah habis atau berada di luar jangkauan, masyarakat bergantung pada sisa-sisa tanaman atau kotoran hewan untuk memasak dan menghangatkan ruangan, yang menyebabkan pengurasan tanah dan penurunan produktivitas akibat hilangnya nutrisi yang terdapat pada sisa-sisa tanaman.
Faktanya, jenis bioenergi yang paling penting telah dan terus menjadi bahan bakar kayu, yang di negara-negara berkembang umumnya mewakili sekitar 15% dari total konsumsi energi primer, meskipun angka ini mencakup perbedaan di tingkat subregional dan nasional [9]. Di seluruh dunia, terdapat 34 negara di mana bahan bakar kayu menyediakan lebih dari 70% dari seluruh kebutuhan energi, dan di 13 negara bahan bakar kayu menyediakan 90% atau lebih [9]. Afrika adalah wilayah di mana bahan bakar kayu memainkan peran yang paling penting. Di banyak negara ini, baik di daerah pedesaan maupun perkotaan, masyarakat tidak hanya mengalami kelaparan pangan tetapi juga kelaparan bahan bakar kayu. Dalam banyak kasus, bahan bakar kayu, terutama arang, juga merupakan sumber pendapatan yang signifikan bagi banyak orang.
Ketergantungan yang tinggi pada bahan bakar kayu di negara-negara berkembang memiliki implikasi yang besar terhadap hutan dan perubahan iklim. Laporan Penilaian Keempat Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim mengindikasikan bahwa total kandungan karbon dari ekosistem hutan diperkirakan mencapai 638 Gt [10], yang melebihi jumlah karbon di atmosfer. Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim lebih lanjut memperkirakan bahwa 17,4% GRK global berasal dari sektor kehutanan, sebagian besar berasal dari deforestasi di negara-negara berkembang [10]. Deforestasi hutan tropis secara global mengakibatkan pelepasan sekitar 1,1 hingga 2,2 Gt/tahun dalam satu dekade terakhir;
degradasi hutan diperkirakan menghasilkan emisi yang sama, tetapi datanya lebih terbatas [11].
Sementara bahan bakar kayu diperoleh dari banyak
sumber pasokan - tidak hanya dari lahan hutan, tetapi juga dari kayu mati, ranting dan dahan kering dan pohon,
semak belukar dan semak-semak di luar hutan - penggunaan bahan bakar kayu dan, khususnya, pembuatan arang berkontribusi secara signifikan terhadap deforestasi dan degradasi hutan. Geist dan Lambin menganalisis 152 kasus deforestasi di seluruh dunia [12]. Dalam 28% kasus yang ditinjau, bahan bakar kayu merupakan pendorong utama deforestasi.b Di Afrika, angka ini meningkat menjadi 53% dari seluruh kasus, yang menunjukkan betapa pentingnya bahan bakar kayu untuk memasak dan ketahanan pangan.
Pada saat yang sama, perubahan iklim dan peningkatan variabilitas iklim akan meningkatkan tekanan terhadap sistem produksi pertanian dan hutan, yang merupakan sumber energi penting bagi banyak penduduk miskin di dunia, sehingga membuat masyarakat menjadi lebih rentan jika tidak ada praktik adaptasi yang dilakukan. Dampak tambahan dari kenaikan biaya energi dan volatilitas harga memperparah situasi ini, sehingga menurunkan kapasitas adaptasi masyarakat terhadap perubahan iklim karena energi secara langsung dan tidak langsung melekat pada produksi dan penyiapan makanan. Pada saat yang sama, peningkatan ketergantungan pada energi, terutama bahan bakar fosil, untuk produksi pangan akan meningkatkan perubahan iklim, dan dengan demikian menutup lingkaran setan.
Produksi komersial pupuk nitrogen, misalnya, menyumbang 1,2% dari total penggunaan energi dunia, serta 1,2% dari GRK antropogenik global [13]. Laporan Departemen Pertanian AS menyatakan bahwa kenaikan tajam harga amonia yang dibayarkan oleh petani (dari 227 per ton pada tahun 2000 menjadi $521 per ton pada tahun 2006) sangat terkait dengan kenaikan harga gas alam, input utama yang digunakan untuk memproduksi amonia [14].
Berdasarkan penjelasan di atas, jelaslah bahwa bioenergi dan penyediaan pangan tidak dapat ditangani secara terpisah satu sama lain dan dengan lingkungan yang menjadi tempat mereka bergantung. Keduanya harus ditangani secara seimbang untuk memperkuat kapasitas adaptasi masyarakat terhadap perubahan iklim. Namun, pada saat yang sama, produksi dan konsumsi pangan dan bioenergi dapat memiliki dampak yang merugikan terhadap ekosistem, yang menjadi tempat bergantungnya mata pencaharian masyarakat pedesaan, jika tidak dikelola dengan b a i k .
Ada banyak cara untuk memproduksi pangan dan energi secara berkelanjutan, untuk meningkatkan kapasitas adaptasi masyarakat dan mengurangi tekanan terhadap hutan; misalnya, melalui pendekatan ekosistem yang telah didokumentasikan oleh inisiatif Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa (FAO) baru-baru ini tentang IFES [15]. Studi ini menemukan bahwa ketika produksi pangan dan energi seimbang dalam sebuah agro- ekosistem, baik pada skala lokal maupun melalui p e m b a g i a n kerja dan fungsi produksi agro-ekologi di tingkat lanskap, banyak risiko yang dapat dimitigasi secara substansial. Untuk mengelola risiko, diperlukan
pemahaman yang lebih mendalam mengenai aspek-aspek agroteknologi dari sistem tersebut, di samping persyaratan sosial, kelembagaan, dan kebijakan untuk implementasi.
Bagian selanjutnya akan menyajikan beberapa kasus integrasi pangan-energi yang berbeda, diikuti dengan
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 tinjauan umum mengenai faktor-faktor yang menjadi
kunci untuk meningkatkan pendekatan terpadu tersebut dan menunjukkan potensi hambatannya.
Opsi energi berkelanjutan di sektor pedesaan: sistem energi pangan terpadu
Menanam kayu bakar di lahan pertanian
Banyak petani kecil di negara berkembang mempraktikkan integrasi produksi pangan dan energi setiap hari dalam berbagai sistem pertanian yang terdiversifikasi dan terintegrasi [16]. Diversifikasi dan integrasi produksi pangan dan energi yang sederhana di tingkat lapangan telah berhasil ditunjukkan dan telah menghasilkan diseminasi skala luas dari sistem pertanian ini di seluruh dunia. Berbagai praktik pertanian dan sistem produksi seperti tumpang sari, pertanian organik, pertanian konservasi, pengelolaan tanaman-ternak terpadu, wanatani, dan kegiatan pengelolaan hutan lestari telah terbukti dapat melindungi atau bahkan meningkatkan jasa lingkungan pada skala lokal atau lanskap, sembari menghasilkan pangan, pakan, dan produk kayu. Pada banyak sistem ini, tersedia residu pertanian/kayu berlebih yang dapat digunakan untuk energi. Contoh penggunaan residu meliputi pemberian produk sampingan kepada ternak, penggunaan residu sebagai pelengkap makanan, pengomposan untuk digunakan sebagai input pupuk, dan yang terakhir adalah penyediaan kayu bakar.
Diversifikasi produk tersebut dapat menggantikan input yang mahal dan bersifat ekstern, menghemat pengeluaran rumah tangga - atau bahkan mengarah pada penjualan beberapa produk, sehingga m e m b e r i k a n pendapatan tambahan bagi petani, yang mengarah pada peningkatan kapasitas adaptasi. Dilihat dari sisi biofisik, sistem penggunaan lahan yang terdiversifikasi melindungi dan mempromosikan berbagai jasa ekosistem yang berbeda secara bersamaan dan oleh karena itu lebih tangguh dan mampu beradaptasi terhadap perubahan iklim dibandingkan dengan sistem monokultur.
Kumpulan genetik dan spesies yang sangat beragam lebih siap untuk menata ulang setelah terjadi gangguan seperti peningkatan banjir atau kekeringan berkepanjangan yang diperkirakan akan terjadi akibat perubahan iklim [17].
Pada saat yang sama, banyak sistem terintegrasi seperti itu, terutama yang mencakup tanaman keras, meningkatkan c a d a n g a n karbon, sehingga berkontribusi terhadap mitigasi perubahan iklim. Namun, perlu dicatat bahwa sistem penggunaan lahan yang memaksimalkan karbon dan keuntungan tidaklah realistis [18]. Oleh karena itu, sistem pertanian petani kecil harus dikelola untuk mendapatkan keuntungan, dan memilih tingkat karbon tersimpan yang dapat diterima, bukan tingkat karbon tersimpan yang maksimum. Manfaat mitigasi tambahan dihasilkan dari berkurangnya deforestasi dan degradasi hutan karena kebutuhan akan bahan bakar kayu berkurang dengan mengganti bahan bakar kayu dari hutan dengan bahan bakar kayu dari pertanian atau wanatani. Manfaat lebih lanjut diperoleh ketika pupuk sintetis y a n g boros energi digantikan
dengan pupuk organik (melalui fiksasi nitrogen secara biologis dan/atau penambahan biomassa).
Di India, misalnya, diperkirakan 24.602 juta pohon di luar hutan memasok 49% dari 201 juta ton kayu bakar yang dikonsumsi oleh negara tersebut per tahun [19]. Integrasi pohon dalam sistem pertanian dapat memberikan keuntungan finansial yang signifikan bagi petani, mengingat adanya pasar kayu bakar lokal [20]. Pengenalan pagar hidup di Amerika Tengah telah terbukti memiliki dampak positif yang signifikan terhadap pendapatan pertanian kecil dengan perkiraan tingkat pengembalian internal sebesar 30% [21]. Di El Salvador, tumpang sari pohon eukaliptus dengan jagung terbukti lebih menguntungkan (20.558 Koloni Salvador per hektar) daripada penanaman tunggal jagung (12.013 Koloni Salvador per hektar) atau eukaliptus (17.807 Koloni Salvador per hektar) [22].
Potensi mitigasi dari sistem wanatani sangat bergantung pada jenis sistem (agropastoral, silvopastoral, agrosilvopastoral) dan spesies yang digunakan. Namun, perkiraan kasar menunjukkan bahwa sistem wanatani mengandung 50 hingga 75 Mg karbon per hektar, dibandingkan dengan tanaman pangan yang mengandung kurang dari 10 Mg karbon per hektar [18].
Contoh lainnya adalah contoh IFES kacang merpati di Malawi, sebuah skema tumpang sari antara makanan pokok (terutama jagung, sorgum, jawawut) dan kacang merpati (Cajanus cajan), sebuah tanaman pengikat nitrogen dan multiguna, yang menghasilkan sayuran kaya protein untuk konsumsi manusia, pakan ternak d a n bahan tanaman berkayu untuk memasak. Satu batang varietas kacang polong lokal dapat memiliki berat lebih dari 800 g dan - tergantung pada varietas, teknologi kompor, dan jenis makanannya - satu tanaman lokal dapat menyediakan energi yang cukup untuk satu keluarga yang terdiri dari lima orang untuk memasak s a t u hingga dua kali makan per hari selama 3 hingga 8 bulan per tahun, sehingga dapat mengurangi kebutuhan untuk mengambil kayu bakar di hutan terdekat (Roth dikutip dalam [15]).
Hasil serupa dilaporkan dari Asia. Sebuah penelitian di Myanmar menemukan bahwa pertanian yang menanam kacang polong merpati dapat memenuhi lebih dari 25%
kebutuhan energi padat mereka dengan batang kacang polong merpati [23].
Studi lain menekankan bahwa IFES semacam itu dapat memberikan beberapa manfaat tambahan di luar pangan dan energi saja. D i bawah istilah Pertanian Hijau, Pusat Wanatani Dunia (ICRAF) telah mempromosikan t u m p a n g s a r i jagung dengan kacang polong dan tanaman polong-polongan lainnya seperti Gliricidia sepium, Tephrosia candida, dan Faidherbia albia sebagai sumber biomassa tambahan di lahan pertanian, terutama menekankan efek pemupukannya terhadap tanah [24].
Garrity dan koleganya melaporkan bahwa beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa setelah bera selama 2 hingga 3 tahun, tanaman-tanaman tersebut menyediakan 100 hingga 250 kg nitrogen per hektar [24], sehingga meningkatkan hasil panen jagung yang mengikutinya dan mengurangi pengeluaran untuk pupuk sintetis.
Sebuah studi yang dilakukan oleh Ngwira dan rekannya menemukan bahwa tumpang sari jagung dan kacang polong di bawah
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 Pertanian konservasi menghadirkan skenario yang saling
menguntungkan karena peningkatan hasil panen dan keuntungan ekonomi yang menarik asalkan harga jagung dan biji-bijian kacang polong di masa depan tetap menguntungkan [25]. Snapp dan k o l e g a n y a m e n d u k u n g pandangan ini, dengan menunjukkan bahwa hasil biji-bijian dari sistem intensifikasi kacang- kacangan sebanding dengan hasil panen dari jagung tunggal secara terus menerus [26]. Mereka menyimpulkan bahwa tumpang sari dengan tanaman polong-polongan dapat menghasilkan lahan yang lebih produktif, menghasilkan jagung sebanyak monokultur tunggal ditambah dengan hasil tambahan berupa kayu bakar dan biji-bijian kacang polong.
Fakta bahwa sistem produksi dan ekosistem yang beragam menghasilkan lebih banyak biomassa daripada monokultur [27-29] berarti bahwa peluang untuk mitigasi perubahan iklim melalui penangkapan karbon dalam biomassa dan tanah dapat meningkat melalui diversifikasi tersebut. Selain itu, melalui substitusi pupuk sintetis dengan alternatif oraganik (seperti tanaman polongan), manfaat mitigasi tambahan dapat diperoleh. Sebuah studi komprehensif mengenai sistem tumpang sari Gliricidia dan jagung [30] mengukur karbon tanah yang diserap dan memperkirakan kehilangan karbon sebagai karbon dioksida tanah, yang mencapai 67,4% dari karbon tanah yang diserap selama 7 tahun pertama dalam sistem tumpang sari. Hal ini menghasilkan keuntungan bersih tahunan karbon tanah sebesar 3,5 ton karbon per hektar dan tahun. Para penulis juga memasukkan potensi mitigasi dinitrogen oksida (sebagai hasil dari tidak adanya penggunaan pupuk nitrogen sintetis), yang diperkirakan mencapai 3,5 hingga 4,1 ton karbon dioksida ekuivalen (CO2 e) per hektar dan tahun, yang menunjukkan bahwa mengurangi emisi dinitrogen oksida dengan menyertakan spesies penambat nitrogen s e c a r a signifikan dapat meningkatkan manfaat mitigasi secara keseluruhan dari sistem tumpang sari. Namun, penulis juga menarik p e r h a t i a n p a d a fakta bahwa, tergantung pada k a r a k t e r i s t i k lokasi, emisi dinitrogen oksida dalam sistem tumpang sari dapat lebih tinggi daripada emisi dari pupuk nitrogen sintetis yang diaplikasikan pada lahan jagung tunggal, sehingga b e r d a m p a k negatif terhadap manfaat sistem tumpang sari.
Manfaat mitigasi tambahan akan diperoleh ketika IFES digabungkan dengan teknologi penggunaan akhir yang hemat energi seperti kompor yang lebih baik. Dengan demikian, setiap kompor masak y a n g l e b i h b a i k hanya dapat berkontribusi minimal terhadap mitigasi perubahan iklim. Namun, dengan mempertimbangkan 2,5 miliar pengguna biomassa tradisional saat ini, potensi pengurangan GRK sangat besar. FAO memperkirakan bahwa antara 125 dan 459 megaton karbon dapat dikurangi secara global per tahun melalui kompor yang lebih baik [31].
Alternatif bioenergi yang layak untuk penggunaan kayu bakar
Produksi tanaman pangan, ternak, ikan, dan bioenergi
yang terintegrasi dapat menghasilkan banyak sinergi dengan mengadopsi berbagai teknologi agro-industri seperti gasifikasi atau pencernaan anaerobik yang memungkinkan pemanfaatan maksimum
tanaman, ternak dan produk sampingannya. Konsep- konsep ini telah dijelaskan dengan beberapa nama yang berbeda di dunia; misalnya, konsep sistem pertanian sirkular atau kota biomassa di Jepang [32], model tiga- dalam-satu yang terintegrasi di Cina [33] atau sistem kaskade di Jerman [34].
Pada tingkat yang paling sederhana, sistem ini melibatkan ekstraksi energi dari residu pertanian, memanfaatkan biomassa yang tersedia secara gratis.
Contoh yang baik adalah pemasangan digester anaerobik sederhana untuk produksi biogas dalam sistem pertanian- ternak yang ditemukan di seluruh dunia, terutama di Asia Timur dan Asia Tenggara [35]. Sebagai contoh, Program Biogas Nasional di Vietnam yang didukung oleh Kementerian Pertanian dan Organisasi Pembangunan Belanda (SNV), telah mengimplementasikan sekitar 250.000 digester biogas skala kecil dalam sistem tanaman- ternak yang ada di Nepal sejak tahun 1992, dan 124.000 di Vietnam sejak tahun 2003 [36].
Sementara gas biasanya digunakan untuk memasak, dan terkadang untuk penerangan, menggantikan kebutuhan untuk membeli bahan bakar-kayu atau gas, limbah dari digester ini - bioslurry - dapat digunakan sebagai pengganti pupuk kimia, seperti urea. Sebuah studi di Nikaragua menemukan bahwa penggunaan kayu bakar dapat dikurangi hingga 50% melalui p e m a s a n g a n digester biogas skala kecil [37]. Di Nepal, rata-rata rumah tangga yang terdiri dari 6 hingga 7 orang menghemat 2 hingga 3 ton kayu bakar per tahun melalui penggunaan biogas, sehingga mengurangi emisi gas rumah kaca sebanyak 5 ton CO2 e [38].
Sebuah survei dari Vietnam menemukan bahwa, selain penghematan GRK dari penggantian minyak tanah dengan biogas, rata-rata rumah tangga dapat mengurangi penggunaan pupuk hingga 50% melalui penerapan bioslurry [39]. Studi ini lebih lanjut memperkirakan bahwa rumah tangga yang menggunakan bioslurry untuk mengimbangi pupuk kimia dapat mengurangi emisi GRK sekitar 0,08 ton CO2 e per tahun. Di tingkat nasional, penggunaan bioslurry secara penuh sebagai pengganti urea dapat menghasilkan pengurangan emisi yang signifikan - hingga 3,14 megaton CO2 e jika membandingkan ketersediaan nitrogen dalam bioslurry dengan konsumsi nitrogen nasional melalui urea.
Namun terlepas dari semua manfaat ini, penyerapan teknologi biogas relatif lambat. Hambatan biaya untuk investasi awal dan dukungan kelembagaan yang sering kali buruk dalam hal informasi, pengembangan kapasitas dan dukungan teknis masih menjadi kendala signifikan yang perlu diatasi di sebagian besar negara.
Rintangan lain untuk meningkatkan skala IFES adalah fakta bahwa data yang dapat dengan jelas menunjukkan manfaat (atau kerugian) dari IFES relatif menakutkan.
Beberapa statistik untuk sistem biogas tercantum dalam Tabel 1. Tabel tersebut menunjukkan potensi pengurangan karbon dioksida dari produksi biogas melalui substitusi bahan bakar fosil, pengelolaan kotoran dan substitusi
pupuk sintetis serta penghematan pembawa energi lainnya seperti minyak tanah, batu bara dan jerami
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 dan/atau nilai biaya yang ditimbulkan. Meskipun nilai
untuk penemuan tunggal sangat minim, dampak gabungan dari banyak unit biogas bisa sangat besar.
Statistik Cina menunjukkan bahwa meskipun satu unit biogas hanya menghemat 5 ton CO2 e per tahun, pengurangan emisi GRK saat ini mencapai 150 megaton dari 30 juta unit [40]. Estimasi konservatif oleh Global Methane Initia- tive menunjukkan bahwa emisi global dari kotoran ternak pada tahun 2010 adalah 244 megaton CO2 e [41], yang menggambarkan potensi besar instalasi biogas untuk mitigasi perubahan iklim dari pengelolaan kotoran ternak yang lebih baik.
Meskipun sebagian besar diimplementasikan untuk swasembada, ada juga pendekatan IFES inovatif yang didukung oleh sektor swasta dalam skala besar, seperti model bisnis yang dipromosikan oleh CleanStar Mozambik [43]. Usaha ini mendukung petani kecil untuk menerapkan sistem wanatani di lahan mereka sendiri, dengan menyediakan input dasar dan bantuan teknis.
Petani mendapatkan keuntungan dari peningkatan produksi pangan untuk digunakan sendiri dan melalui penjualan surplus kepada perusahaan. CleanStar berharap petani dapat meningkatkan pendapatan mereka setidaknya tiga kali lipat. Sebagian dari salah satu produknya, singkong, diproses lebih lanjut menjadi bahan bakar memasak berbasis etanol, yang dijual ke pasar perkotaan Maputo, di mana sebagian besar masyarakat bergantung pada arang berbasis deforestasi yang semakin mahal dari provinsi-provinsi tetangga. Perusahaan ini bertujuan untuk melibatkan 2.000 petani kecil pada tahun 2014 di atas lahan seluas 5.000 hektar, untuk memasok setidaknya 20% rumah tangga di Maputo dengan alternatif arang yang bersih dan dengan demikian melindungi 4.000 h e k t a r hutan adat per tahun.
Sistem yang lebih kompleks dan biasanya lebih hemat sumber daya di tingkat pertanian yang mengintegrasikan b e r b a g a i j e n i s tanaman, hewan, dan teknologi bersifat spesifik untuk lokasi tertentu, sebagian besar berskala sangat kecil, dan sering kali merupakan kasus unik yang dijalankan oleh individu-individu yang berdedikasi. Sistem-sistem ini menunjukkan potensi namun juga menyoroti kebutuhan akan keterampilan dan dedikasi. Namun, sistem-sistem ini dapat menginspirasi adopsi praktik dan pendekatan yang efisien dan cerdas- iklim s e r t a dapat membuka jalan menuju transformasi bertahap menuju sistem pertanian yang lebih tangguh.
Kebun Tosoly di Santander, Kolombia, merupakan k e b u n yang sangat terintegrasi, yang bertujuan untuk menghasilkan makanan dan energi untuk konsumsi keluarga dan untuk dijual (Preston dikutip dalam [15]).
Penanaman didasarkan pada tebu, kopi, dan kakao dengan pohon serbaguna dan ternak. Sebagian besar energi di perkebunan ini dihasilkan dari gasifikasi ampas tebu dan batang dari hijauan murbei (100 kWh/hari). Kapasitas panel fotovoltaik 800 W yang tidak terpakai diperkirakan menghasilkan 8 kWh setiap hari. Delapan biodigester menghasilkan 6 m3 biogas setiap hari, dua pertiganya dikonversi menjadi listrik (6 kWh/hari). Sisanya digunakan untuk memasak. Setelah dikurangi listrik yang digunakan untuk menggerakkan
Tabel 1 Potensi pengurangan emisi setara karbon dioksida serta penghematan biaya dan sumber daya melalui unit biogas skala kecil
Jenis Pengurangan emisi CO2 e (ton per tahun) Penghematan Referensi
Energi rumah tangga Pupuk kandang
Sintetis Energi domestik Pupuk
penggantian manajemen penggantian pupuk penggantian
Rumah tangga, Vietnam (1) 2,15 - 0.08 - US$77,57/tahun [39]
Rumah tangga, Vietnam (2) 2.9 2.1 0, 5US$ 120/tahun - [41]
Potensi nasional,
Vietnam 630 juta - 3,14 juta - US$673,4 juta/tahun [39,42]
Rumah tangga, Nepal - - - 2 hingga 3 ton kayu/tahun - [38]
Rumah tangga, Tiongkok 5US$ 5 (kayu); US$
158 (batu bara)/tahun
[40]
30 juta unit,
Tiongkok (2005) 150 juta2, 2 juta ton batubara;
2,1 juta ton kayu;
5 juta ton jerami/tahun
- Liu (2008)
dikutip dalam [40]
Potensi nasional,
Tiongkok - - - 93 juta ton batubara/tahun - - - - [40]
CO2 e, setara dengan karbon dioksida.
mesin pertanian dan untuk memasok rumah, surplus yang berpotensi untuk diekspor adalah 104 kWh per hari, yang dengan harga listrik saat ini (US$0,20/kWh) akan menghasilkan keuntungan tahunan sebesar US$7.600 jika dijual ke jaringan listrik d a l a m kondisi yang samac .
Produk sampingan dari produksi energi adalah bioslurry dari digester biogas dan biochar dari proses gasifikasi.
Kedua produk sampingan tersebut digunakan untuk meningkatkan kesuburan tanah di lahan pertanian, mengembalikan nutrisi yang sebelumnya diekstraksi melalui penghilangan biomassa kembali ke ladang. Dengan asumsi bahwa sebagian besar karbon dalam biochar akan terserap secara permanen ketika dimasukkan ke dalam tanah, Rodriguez menghitung bahwa dari 50 kg bahan kering ampas tebu yang diperoleh setiap hari dari 330 kg/hari batang tebu dan 14 kg bahan kering dari batang pohon, produksi harian biochar dari perkebunan Tosoly sekitar 6 kg (atau 2,19 ton per tahun), yang menghasilkan penyerapan karbon tahunan sebanyak 1.460 kg (atau 5,35 ton karbon dioksida) [44].
Energi terbarukan lainnya dalam sistem pertanian pedesaan
Dalam banyak situasi, produksi energi terbarukan dapat dilakukan lebih dari sekadar bioenergi. Energi terbarukan lain yang tersedia secara lokal (nonbiologis) dapat diikutsertakan, seperti panas matahari, fotovoltaik, panas bumi, angin, dan tenaga air. Mempercepat substitusi bahan bakar fosil dengan sumber energi terbarukan secara k h u s u s dapat meningkatkan akses terhadap energi modern seperti listrik, dan dapat memberikan opsi biaya terendah untuk akses energi di daerah terpencil [45].
Teknologi untuk aplikasi energi terbarukan skala kecil s u d a h matang dan sering kali memberikan sinergi dengan produksi pertanian. Sebagai contoh, pompa kecil yang digerakkan oleh angin dapat menyediakan air untuk irigasi untuk meningkatkan
produktivitas. Turbin angin dapat menyediakan listrik tanpa harus bersaing dengan lahan pertanian: dengan menempatkannya di dalam atau di sekitar ladang, turbin angin dapat memanfaatkan angin sementara tanaman memanfaatkan energi matahari, sehingga memanfaatkan lahan dua kali lipat.
Keragaman teknologi yang dikombinasikan dengan penyederhanaan yang masuk akal dapat memberikan solusi yang lebih andal dan lebih fleksibel yang memungkinkan IFES untuk juga menyediakan kebutuhan energi bagi masyarakat modern, yaitu energi listrik, panas dan transportasi. Bioenergi yang dikombinasikan dengan energi terbarukan lainnya dapat memberikan keandalan dan keragaman yang lebih besar, seperti p a d a kasus tenaga angin atau pemanas matahari dengan cadangan biomassa.
Sistem hibrida seperti ini masih relatif langka, tetapi telah mendapatkan popularitas yang meningkat di kalangan peneliti di negara-negara maju dan beberapa negara berkembang. Sebagai contoh, Pérez-Navarro dan koleganya mengevaluasi sistem inovatif yang menggabungkan pembangkit listrik gasifikasi biomassa, sistem penyimpanan gas, dan generator siaga untuk menstabilkan pembangkit listrik tenaga angin generik berkapasitas 40 MW [46], y a n g menunjukkan bahwa biomassa dapat menjadi faktor kunci untuk menjadikan energi angin sebagai sumber listrik komersial yang dapat diandalkan.
Peningkatan: dasar ilmiah untuk dukungan kebijakan Banyak sistem pertanian tradisional dan petani kecil asli telah berpadu dengan ilmu pertanian modern, dan lusinan proyek publik dan swasta telah menunjukkan bukti bahwa IFES yang didasarkan pada praktik pertanian agro-ekologi pada skala yang berbeda dapat berkontribusi pada pertanian cerdas-iklim dan ketahanan pangan [15].
Namun, bukti-bukti masih tersebar dan praktik-praktik yang berhasil seringkali tidak dapat ditingkatkan karena
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 kompleksitas IFES. Semakin banyak tanaman dan proses
yang terlibat, semakin besar kerugian dalam skala ekonomi dan semakin besar keterampilan yang dibutuhkan jika seorang petani diharapkan untuk mengelola beragam tanaman dan peralatan.
Oleh karena itu, petani cenderung lebih memilih sistem pertanian sederhana daripada alternatif yang lebih kompleks dan terintegrasi, karena beban kerja dan intensitas pengetahuan y a n g l e b i h s e d i k i t , dan potensi generasi yang akan datang sering kali lebih tinggi dalam sistem monokultur [12]. Hal ini terutama berlaku untuk skala besar
pertanian komersial, yang hampir sepenuhnya bergantung pada pengurangan tenaga kerja dan peningkatan mekanisasi untuk mengurangi biaya. Oleh karena itu, banyak ahli yakin bahwa upaya untuk mengubah tren yang ada saat ini akan membutuhkan insentif kebijakan yang jelas jika sistem yang lebih beragam dan terintegrasi i n g i n d i t i n g k a t k a n s e c a r a signifikan.
Produktivitas sistem pertanian perlu diukur sebagai total hasil pertanian yang seimbang dengan total input pertanian dan eksternalitas, b u k a n hasil p a n e n tunggal, untuk membandingkan efisiensi sistem pertanian yang berbeda secara menyeluruh. Sebuah studi dari Brasil menemukan bahwa kebun pekarangan berbasis wanatani seluas 10 hingga 20 hektar menghasilkan pendapatan bersih yang sebanding dengan 1.000 hektar padang penggembalaan, dan memberikan beberapa manfaat tambahan seperti lapangan kerja bagi perempuan di pedesaan dan mengurangi deforestasi [47]. Di Indonesia, para peneliti menemukan bahwa kebun pekarangan yang beragam memiliki biomassa tegakan yang lebih tinggi, menghasilkan pendapatan bersih yang lebih tinggi, serta meningkatkan ketahanan, keberlanjutan, dan kesetaraan dibandingkan d e n g a n budidaya sistem monokultur padi [48].
Intervensi kebijakan dapat membantu mengkompensasi hasil panen yang lebih rendah, dengan memberikan penghargaan kepada sistem yang mengurangi biaya eksternalitas dan yang menghasilkan manfaat non-moneter bagi masyarakat secara keseluruhan, seperti manfaat iklim, air bersih, atau peningkatan keanekaragaman hayati.
Intervensi juga dapat membantu mendorong penyerapan IFES yang lebih cepat, agar lebih mudah terjangkau, terutama untuk jenis-jenis yang melibatkan teknologi energi seperti pencerna biogas atau kompor yang lebih baik. Kebijakan juga dapat membantu mengatasi intensitas pengetahuan t e n t a n g IFES dengan menyediakan pendidikan yang memadai, diseminasi pengetahuan dan dukungan teknis di kalangan masyarakat pedesaan.
Beberapa pihak berpendapat bahwa cara terbaik untuk menangani IFES adalah melalui pembagian kerja untuk mengatasi intensitas pengetahuan dan peningkatan beban kerja terkait IFES, dengan membagi tanggung jawab di antara berbagai aktor [15]. Petani melakukan apa yang paling ia kuasai - bertani - dan operator lokal lainnya menangani bagian energi dari IFES. Dalam hal ini, keterampilan yang memadai perlu diberikan kepada para pengusaha energi lokal ini. Beberapa program yang berfokus pada pelatihan operator ini telah dikembangkan oleh organisasi seperti SNV, Program Lingkungan PBB dan Yayasan PBB [49], atau oleh negara-negara seperti Cina
atau Vietnam [35].
Di Cina, misalnya, pemerintah mendukung stasiun layanan biogas lokal yang menjual dan mengimplementasikan digester biogas dan peralatan penggunaan akhir serta menawarkan layanan dukungan teknis dan pemeliharaan, yang dikenakan biaya kecil
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 biaya untuk. Pemerintah memastikan bahwa pemilik
SPBU dilatih dan diperbarui secara berkala, dan mengevaluasi kualitas kerja mereka. Saat ini, ada sekitar 41.000 stasiun layanan seperti itu [35].
Pendekatan lain yang berhasil adalah sekolah lapang petani atau pelatihan dari petani ke petani. Dalam kasus perusahaan besar dan komersial, petani kecil yang bekerja dalam skema outgrower sering kali dilatih oleh perusahaan itu sendiri - seperti yang dapat dilihat pada kasus CleanStar Mozam- bique, misalnya.
Meskipun semakin banyak bukti bahwa sistem yang beragam dan terintegrasi seperti IFES memiliki potensi besar untuk berkontribusi pada pertanian cerdas-iklim, tampaknya masuk akal jika para pengambil keputusan membutuhkan dasar ilmiah yang kuat yang membenarkan dan mendukung dukungan kebijakan untuk perluasannya.
Telah diakui secara luas bahwa pendekatan reduksionis yang didasarkan pada metode penelitian yang berorientasi pada satu sektor telah gagal dalam menganalisis fenomena global berskala besar yang kompleks dan multidisiplin secara memadai; pendekatan yang tepat seharusnya lebih bersifat holistik dan terintegrasi, berdasarkan analisis yang berorientasi pada sistem (50). Namun, interpretasi ilmiah, analisis, dan penilaian terhadap interaksi dinamis, variabel, dan spesifik lokasi dalam sistem pertanian terpadu masih menjadi perdebatan [51] - sebuah masalah, mengingat penilaian holistik tersebut sangat penting untuk menghasilkan data yang diperlukan untuk menginformasikan pengambilan keputusan.
Meskipun studi atau kerangka kerja untuk menilai sistem pertanian dan mata pencaharian terkait sudah ada, namun seringkali hanya berfokus pada satu sektor saja.
Sebagai contoh, beberapa studi ini hanya berfokus pada produksi pangan, sementara yang lain memiliki penekanan kuat pada produksi bioenergi. Beberapa skema keberlanjutan bioenergi saat ini, seperti yang diakui oleh Komisi Eropa dapat digunakan untuk memulai penilaian semacam itu - namun sebagian besar skema tersebut sangat kuat dalam analisis siklus hidup emisi gas rumah kaca, sementara sangat lemah dalam aspek keberlanjutan sosial seperti ketahanan pangan, seperti yang ditunjukkan oleh dua studi terbaru [52,53]. Standar sertifikasi tersebut tidak secara memadai memperhitungkan ketahanan pangan dan dampak lingkungan yang seharusnya dipertimbangkan secara setara, jika tidak diprioritaskan di atas, emisi GRK untuk menjustifikasi denominasi bahan bakar nabati yang berkelanjutan. Oleh karena itu, beberapa ahli berpendapat bahwa skema sertifikasi yang ada saat ini, seperti yang d i k e m b a n g k a n oleh Komisi Eropa dan inisiatif sertifikasi lainnya yang sudah ada - misalnya, Roundtable of Sustainable Soy, Better Sugarcane Initiative, dan Roundtable on Sustainable Palmoil - tidak akan cukup untuk mengatasi masalah ketahanan pangan dan lingkungan hidup, dan bahwa kebijakan tambahan yang tepat diperlukan untuk mengurangi risiko sosial dan lingkungan hidup [54].
Dari beberapa penilaian yang secara eksplisit dirancang untuk sistem terintegrasi, beberapa di antaranya sangat kuat pada sisi biofisik sistem pertanian terintegrasi dan praktik pertanian ramah lingkungan - misalnya, analisis
tentang
kinerja prototipe pertanian berdasarkan 12 indikator agro- ekologi dan kerangka kerja untuk menginterpretasikan indikator jasa ekosistem [54,55] - sementara yang lain lebih berfokus pada sisi sosial ekonomi, seperti analisis inisiatif bioenergi skala kecil [56]; hanya sedikit penelitian yang secara holistik membahas aspek biofisik dan sosio- ekonomi dari sistem pertanian - misalnya, penilaian berbasis indikator perubahan ekosistem dan kesejahteraan manusia [57]. Metodologi yang komprehensif untuk penilaian lanskap terpadu masih perlu dikembangkan seperti yang baru-baru ini didiskusikan pada Konferensi Internasional Nairobi untuk Inisiatif Lanskap untuk Manusia, Alam dan Klaim yang diselenggarakan pada bulan Maret 2012.
Kompleksitas ini merupakan tantangan besar bagi para ilmuwan dan pembuat kebijakan. Meskipun indikator untuk penilaian sistem terintegrasi harus komprehensif, sangat penting untuk menjaga pengukuran indikator sesederhana mungkin. Menurut Malkina-Pykh [50], indikator tersebut harus mudah dimengerti dan transparan; terkait dengan kebijakan; secara teoritis beralasan (dasar ilmiah); peka terhadap perubahan (yang disebabkan oleh manusia); menunjukkan perubahan waktu; dapat diukur secara teknis (dapat direproduksi, biaya yang masuk akal, dan lain-lain); dan sesuai dengan skala (dalam hal waktu maupun secara geografis dan / atau spasial). Mendefinisikan seperangkat indikator yang komprehensif dengan ambang batas yang mudah diukur dan sesuai untuk pertanian berkelanjutan merupakan tantangan yang belum dapat diatasi. Menyederhanakan penilaian holistik untuk kepentingan pembuatan kebijakan akan menjadi sangat penting, namun hal ini memiliki risiko kehilangan detail dan bobot yang penting.
Dengan mempertimbangkan pengetahuan ini, FAO bertujuan untuk membangun metodologi yang ada untuk pengembangan cara yang holistik, tetapi juga praktis, untuk menginformasikan kebijakan mengenai IFES. Alat yang baru-baru ini dikembangkan untuk dikembangkan adalah Alat Penilaian Ketahanan Pangan Tingkat Operator FAO, yang dapat digunakan untuk menilai bagaimana operasi pertanian yang sudah ada atau yang direncanakan dengan komponen bioenergi dapat mempengaruhi ketahanan pangan. Alat ini terdiri dari tiga bagian, masing- masing mencakup sejumlah indikator, yang menggambarkan aspek lingkungan dan sosial ekonomi utama dari operasi pertanian yang secara langsung terkait dengan satu atau lebih dimensi ketahanan pangan. Untuk setiap indikator, ambang batas spesifik dan sistem penilaian disediakan. Alat bantu FAO lainnya yang bermanfaat, yaitu Alat EX-ACT (Ex Ante Aproximate Carbon-balance), memberikan estimasi ex ante dari dampak proyek pembangunan pertanian dan kehutanan terhadap emisi gas rumah kaca dan penyerapan karbon, yang mengindikasikan dampaknya terhadap neraca karbon.
Kesimpulan
Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa sistem dan lanskap pertanian yang beragam dan terintegrasi yang didasarkan pada praktik pertanian agro-ekologi dapat memberikan j a l a n yang kuat menuju pertanian cerdas- iklim, di tengah pertumbuhan populasi dunia yang terus meningkat dan meningkatnya
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 persaingan sumber daya. Namun, tanpa penyesuaian
kelembagaan dan kebijakan yang diperlukan, jalan menuju sistem produksi yang lebih cerdas iklim akan memakan waktu yang lama, bahkan tidak mungkin terwujud. Untuk mempercepat proses ini, dan untuk memfasilitasi pengambilan keputusan kebijakan, ilmu pengetahuan dan pengetahuan tradisional perlu diintegrasikan untuk menginformasikan dan melibatkan semua pemangku kepentingan. Kunci dari hal ini adalah penilaian yang kuat dan praktis, namun holistik, terhadap sistem dan lanskap pertanian dan bentang alam terpadu yang berhasil serta persyaratan kelembagaan dan kebijakannya berdasarkan pemikiran yang berorientasi pada sistem.
Seiring dengan meningkatnya biaya tenaga kerja dan semakin sedikitnya jumlah orang yang tinggal di daerah pedesaan untuk memenuhi kebutuhan pangan bagi penduduk yang semakin banyak dan semakin urban, pertanian berbasis monokultur terus meningkat. Namun, pertumbuhan hasil panen dan efisiensi yang terlihat jelas membutuhkan input eksternal yang boros energi dan menimbulkan biaya eksternalitas yang tinggi bagi masyarakat dan lingkungan. Di sisi lain, sistem dan lanskap pertanian agro-ekologi sangat membutuhkan pengetahuan, dan membutuhkan pengembangan kapasitas dan dukungan kelembagaan yang kuat. Oleh karena itu, metodologi penilaian perlu dikembangkan untuk menunjukkan dalam keadaan apa (bagaimana, di mana, dan kapan) beberapa manfaat tambahan seperti peningkatan ketahanan terhadap risiko iklim, efisiensi sumber daya, dan peningkatan mata pencaharian membuat investasi dalam IFES menjadi berharga.
Di luar pengelolaan pertanian tunggal, sistem tata kelola yang baik untuk perencanaan dan pengelolaan lanskap yang mengadvokasi pendekatan yang seimbang antara berbagai fungsi penggunaan lahan dan konservasi alam sangatlah penting - sebuah area yang membutuhkan lebih banyak perhatian baik dalam diskusi ilmu pengetahuan maupun kebijakan. Baik melalui pembayaran untuk jasa lingkungan, atau melalui insentif dan/atau peraturan kebijakan yang inovatif, berbagai fungsi penggunaan lahan, air, dan biomassa memerlukan perencanaan yang cermat dengan partisipasi aktif dari penduduk setempat.
O l e h k a r e n a itu, penting untuk dicatat bahwa sistem tata guna lahan yang ada saat ini, termasuk pertanian, tidak akan dapat berubah dalam semalam, namun membutuhkan solusi yang dirancang dengan hati- hati dan disesuaikan secara lokal, yang disesuaikan dengan kebutuhan penduduk di zona agro-ekologi yang berbeda.
Keterkaitan antara pangan dan energi, dua kebutuhan dasar manusia, perlu dipertimbangkan dengan cermat dalam pengambilan keputusan di masa depan, untuk meningkatkan ketahanan pangan, di satu sisi, dan adaptasi serta mitigasi perubahan iklim di sisi lain.
Catatan Akhir
a Kapasitas adaptasi lebih dari sekadar akses dan kemampuan memanfaatkan aset ekonomi, namun saat ini hanya ada 'sedikit penelitian (dan bahkan lebih sedikit lagi kesepakatan) mengenai kriteria atau variasi yang dapat digunakan untuk mengukur kapasitas adaptasi d a n
y a n g d a p a t d i g u n a k a n u n t u k membandingkan kapasitas adaptasi wilayah global secara kuantitatif' ([58], hlm. 898). Demi
Oleh karena itu, dalam publikasi ini, kami mencoba untuk mengilustrasikan keuntungan ekonomi melalui IFES untuk memberikan beberapa dasar dalam memberikan nilai pada kapasitas adaptasi.
b Perhatikan faktor p e n y e b a b b e r g a n d a : deforestasi disebabkan oleh kombinasi berbagai faktor.
Menurut sebuah studi oleh Geist dan Lambin ([12], h. 146), pada tingkat global, pendorong langsung deforestasi yang paling penting adalah ekspansi pertanian, yang terkait dengan 96% dari semua kasus deforestasi yang mereka kaji.
Hal ini mencakup pertanian subsisten dan perkebunan komersial untuk produksi pangan, pakan, dan bahan bakar nabati. Pemicu utama lainnya dari infrastruktur deforestasi adalah pembangunan untuk pemukiman dan transportasi (72%) dan ekstraksi kayu (67%), baik untuk perdagangan (52%) maupun kayu bakar untuk keperluan rumah tangga (28%) ([12], h. 146). Namun, pembobotan pendorong ini sangat bervariasi di antara berbagai negara, wilayah, dan benua [12], seperti yang dapat dilihat pada kasus penggunaan kayu bakar di Afrika, misalnya. Persentase menunjukkan frekuensi penyebab terdekat dalam deforestasi hutan tropis berdasarkan penilaian terhadap 152 kasus. Penghitungan lebih dari satu kali dimungkinkan.
cMr Preston, pemilik peternakan, memutuskan untuk tidak memproduksi lebih banyak energi karena feed-in tariff yang ditawarkan kepadanya hanya sepersepuluh dari harga listrik yang dijual ke masyarakat.
Singkatan
CO2 e: setara karbon dioksida; FAO: Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa; G R K : gas rumah kaca; IFES: sistem pangan- energi terpadu ...
Kepentingan yang bersaing
Penulis menyatakan bahwa ia tidak memiliki kepentingan yang bersaing.
Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Olivier Dubois, Rainer Krell dan Craig Jamieson yang turut menulis laporan tinjauan umum FAO tentang IFES, di mana konsep awal IFES dikembangkan. Penulis juga berterima kasih kepada Kementerian Pertanian dan Perlindungan Konsumen Jerman (BMELV) yang telah mendanai proyek FAO tentang topik ini. Penulis berterima kasih kepada rekan-rekan Elizabeth Beall, Erika Felix dan Marja Tapio Bistrom yang telah memberikan rekomendasi yang berharga.
Penafian
Sebutan yang digunakan dan penyajian materi dalam naskah ini tidak menyiratkan pernyataan pendapat apa pun dari Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa mengenai status hukum atau status pembangunan suatu negara, wilayah, kota, atau daerah atau otoritasnya, atau mengenai penentuan batas-batas wilayahnya. Pandangan yang diungkapkan dalam naskah ini adalah pandangan penulis dan tidak mencerminkan pandangan FAO.
Diterima: 2 April 2012 Diterima: 25 Juni 2012 Diterbitkan: 16 Juli 2012
Referensi
1. Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa: Bagaimana Memberi Makan Dunia pada Tahun 2050. Laporan Singkat untuk Forum Tingkat Tinggi tentang Bagaimana Memberi Makan Dunia p a d a T a h u n 2050. Roma: FAO; 2009.
2. Bank Dunia: Laporan Pembangunan Dunia 2008: Pertanian untuk Pembangunan. Washington, DC: Publikasi Bank Dunia; 2007.
3. Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa: Pangan
Cerdas Energi untuk Manusia dan Iklim. Makalah. Roma: FAO; 2011.
http://www.agricultureandfoodsecurity.com/content/1/1/9 dari 19 4. Konferensi Tingkat Tinggi Pangan Dunia: Deklarasi Roma tentang
Ketahanan Pangan Dunia. Roma: FAO; 1996.
5. Kuriakose AT, Bizikova L, Bachofen CA: Menilai Keberlanjutan dan Kapasitas Adaptasi terhadap Risiko Iklim. Washington, DC: Bank Dunia;
2009.
6. Jones L, Ludi E, Levine S: Menuju karakterisasi Kapasitas Adaptif: Kerangka Kerja untuk Menganalisis Kapasitas Adaptif di Tingkat Lokal. London, Inggris: Overseas Development Institute; 2010.
7. Organisasi untuk Kerjasama Ekonomi dan Pembangunan/Badan Energi Internasional: Prospek Energi Dunia 2011. Paris: IEA; 2010.
8. Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa: Energi Kayu Berkelanjutan. Roma: FAO; tanpa tanggal.
9. Trossero AM: Energi kayu: jalan ke depan. Unasylva 2002, 53:3-12.
10. Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim: Laporan sintesis.
Dalam Kontribusi Kelompok Kerja I, II dan III untuk Laporan Penilaian Keempat Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim. Disunting oleh Tim Penulis Inti, Pachauri RK, Resinger A. Jenewa: IPCC;
2007:104pp.
11. Sasaki N, Putz FE: Kebutuhan kritis akan definisi baru 'hutan' dan 'degradasi hutan' dalam perjanjian perubahan iklim global. Conserv Lett 2009, 2:226-232.
12. Geist HJ, Lambin EF: Penyebab langsung dan kekuatan pendorong yang mendasari deforestasi hutan tropis. Bio Science 2002, 520:143- 150.
13. Kongshaug G: Konsumsi Energi dan Emisi Gas Rumah Kaca dalam Produksi Pupuk. Maroko: Marrakech; 1998:18.
14. Huang WY: Dampak Kenaikan Harga Gas Alam terhadap Pasokan Amonia AS. Washington, DC: DIANE Publishing; 2009.
15. Bogdanski A, Dubois O, Jaimieson C, Krell R: Membuat Sistem Pangan- Energi Terpadu Bekerja untuk Manusia dan Iklim. Roma: FAO; 2010.
16. Dixon JA, Gibbon DP, Gulliver A: Sistem Pertanian dan Kemiskinan:
Meningkatkan Penghidupan Petani di Dunia yang Berubah. Roma:
FAO; 2001.
17. Loreau M, Mouquet N, Gonzalez A: Keanekaragaman hayati sebagai asuransi spasial dalam lanskap heterogen. PNAS 2003, 100:12765- 12770.
18. Verchot L, Van Noordwijk M, Kandji S, Tomich T, Ong C, Albrecht A, Mackensen J, Bantilan C, Anupama K, Palm C: Perubahan iklim:
mengaitkan adaptasi dan mitigasi melalui wanatani. Mitig Adapt Strat Glob Chang 2007, 12:901-918.
19. Rai SN, Chakrabarti SK: Permintaan dan pasokan kayu bakar dan kayu di India. Indian Forester 2001, 127:263-279.
20. Kürsten E: Produksi kayu bakar dalam sistem wanatani untuk penggunaan lahan berkelanjutan dan mitigasi CO2 -mitigation. Ecol Eng 2000, 16(Suppl. 1):69-72.
21. Reiche C: Analisis ekonomi dari kasus pagar hidup di Amerika Tengah - pengembangan metodologi untuk pengumpulan dan analisis data dengan contoh ilustrasi. Dalam Studi Kasus Keuangan Kebun Pohon Haiti. Analisis Finansial dan Ekonomi Sistem Wanatani: Prosiding lokakarya. Disunting oleh. Honolulu, HI: Amerika Serikat; 1992:193-205.
22. Juarez M, McKenzie TA: Sistema agroforestral maiz-eucalipto en El Salvador: analisis finansial. Silvoenergia-CATIE 1991, 45:4.
23. Kyaw UH: Program Kerjasama Ekonomi Subkawasan Mekong Raya.
Myanmar. Penilaian Negara tentang Bahan Bakar Nabati dan Energi Terbarukan. Tokyo: Kantor AsiaBiomassa; 2009.
24. Garrity D, Akinnifesi F, Ajayi O, Weldesemayat S, Mowo J, Kalinganire A, Larwanou M, Bayala J: Evergreen Agriculture: pendekatan yang kuat untuk ketahanan pangan berkelanjutan di Afrika.
Ketahanan Pangan 2010, 2:197-214.
25. Ngwira AR, Aune JB, Mkwinda S: Evaluasi hasil panen dan manfaat ekonomi dari sistem tumpang sari jagung-kacang-kacangan jangka pendek d a l a m pertanian konservasi di Malawi. Field Crop Res 2012. doi:10.1016/j.fcr.2011.12.014. in press.
26. Snapp SS, Rohrbach DD, Simtowe F, Freeman HA: Pilihan pengelolaan tanah yang berkelanjutan untuk Malawi: dapatkah petani kecil menanam lebih banyak k a c a n g - k a c a n g a n ? Agric Ecosyst Environ 2002, 91:159-174.
27. Tilman D, Reich PB, Knops JMH: Keanekaragaman hayati dan stabilitas ekosistem dalam eksperimen padang rumput selama satu dekade.
Nature 2006, 441: 629-632.
28. Frison EA, Cherfas J, Hodgkin T: Keanekaragaman hayati pertanian sangat penting untuk peningkatan ketahanan pangan dan gizi yang berkelanjutan. Sustainability 2011, 3:238-253.
29. Baldé AB, Scopel E, Affholder F, Corbeels M, Da Silva FAM, Xavier JHV, Wery J: Kinerja agronomis dari tumpang sari tanpa olah tanah dengan jagung p a d a kondisi petani kecil di Brasil Tengah. Field Crop Res 2011, 124:240-251.
30. Kim DG: Estimasi perolehan bersih karbon tanah dalam sistem tumpang sari pohon pengikat nitrogen dan tanaman di sub-Sahara Afrika: hasil dari
kajian ulang sebuah penelitian. Sistem Wanatani 2012. doi:10.1007/s10457- 011-9477-1. in press.
doi:10.1186/2048-7010-1-9
Kutip artikel ini sebagai: Bogdanski: Sistem pangan-energi terpadu untuk pertanian cerdas-iklim. Pertanian & Ketahanan Pangan 2012 1:9.
31. Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa: Apa yang dapat dilakukan Bahan Bakar Kayu untuk Mengurangi Perubahan Iklim.
Roma: FAO; 2010.
32. Kementerian Pertanian, Kehutanan dan Perikanan: Pengantar Konsep Dasar Kota Biomassa di Jepang. Tokyo: MAFF; 2011.
33. Zeng X, Ma Y, Ma L: Pemanfaatan jerami dalam energi biomassa di Cina.
Renew Sustain Energy Rev 2007, 11:976-987.
34. Arnold K: Kaskadennutzung von nachwachsenden Rohstoffen. Wuppertal:
Wuppertal Institut fuer Klima, Umwelt, Energie GmbH; 2009.
35. Bogdanski A, Dubois O, Chuluunbaatar D: Sistem Pangan-Energi Terpadu.
Penilaian proyek di Cina dan Vietnam, 11-29 Oktober 2010. Laporan Akhir.
Roma: FAO; 2010.
36. SNV: Buletin Biogas Domestik Edisi 4 2011. Den Haag, Belanda: SNV; 2011.
37. SNV: Studi kelayakan untuk program biogas di Nikaragua. Managua:
SNV; 2010.
38. Kosong D: Panduan PoA CDM. Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Mini untuk Rumah Tangga. Hamburg: GFA Envest; 2009.
39. Campbell-Copp J: Potensi pengurangan gas rumah kaca dari penggantian pupuk kimia dengan bio-slurry di Vietnam. Universitas Edinburgh, Manajemen Karbon: Tesis MSc; 2011.
40. China - Biogas, [http://www.ecotippingpoints.org/our-stories/indepth/
china-biogas.html].
41. Kementerian Pertanian dan Pembangunan Pedesaan: Studi Kasus Penghargaan Ashden. Ringkasan studi kasus. Kementerian Pertanian dan Pembangunan Pedesaan (MARD), Vietnam dan Organisasi Pembangunan Belanda (SNV). Den Haag, Belanda: SNV; 2010.
42. Inisiatif Metana Global: Emisi Metana Global dan Peluang Mitigasi.
Washington, DC: Inisiatif Metana Global; 2011.
43. CleanStar Mozambik, [http://www.cleanstarmozambique.com].
44. Rodriguez L: Sistem pertanian terpadu untuk pangan dan energi di dunia yang memanas dan menipisnya sumber daya. Tesis PhD: Humboldt- Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät; 2010.
45. Sathaye J, Lucon O, Rahman A, Christensen J, Denton F, Fujino J, Heath G, Mirza M, Rudnick H, Schlaepfer A, Shmakin A: Energi terbarukan dalam konteks pembangunan berkelanjutan. Dalam Laporan Khusus IPCC tentang Sumber Energi Terbarukan dan Mitigasi Perubahan Iklim. Diedit oleh Edenhofer O, Pichs- Madruga R, Sokona Y, Seyboth K, Matschoss P, Kadner S, Zwickel T, Eickemeier P, Hansen G, Schlömer S, Von Stechow C.
Cambridge: Cambridge University Press; 2011: 135 hlm.
46. Pérez-Navarro A, Alfonso D, Álvarez C, Ibáñez F, Sánchez C, Segura I:
Pembangkit listrik tenaga biomassa-bayu hibrida untuk pembangkit energi yang andal. Renew Energy 2010, 35:1436-1443.
47. Nair P: Apakah pekarangan tropis menghindari ilmu pengetahuan, atau s e b a l i k n y a ? Agroforestry Syst 2001, 53:239-245.
48. Conway GR: Pertanian berkelanjutan: pertukaran antara produktivitas, stabilitas dan kesetaraan. Dalam Ekonomi dan Ekologi: Perbatasan Baru dan Pembangunan Berkelanjutan. Diedit oleh. J. Conway GR, dkk. London: Chapman and Hall Ltd; 1993:46-65.
49. Program Lingkungan Hidup Perserikatan Bangsa-Bangsa / Yayasan Perserikatan Bangsa-Bangsa: Terbuka untuk Bisnis. Pengembangan Usaha Energi REDD. Pengusaha, Energi Bersih dan Pembangunan Berkelanjutan.
London: UNEP/UNF; 2002.
50. Malkina-Pykh IG: Model penilaian terpadu dan model fungsi respons:
pro dan kontra untuk desain indeks pembangunan berkelanjutan. Ecol Indicators 2002, 2:93-108.
51. Funes-Monzote FR, Monzote M, Lantinga EA, Ter Braak CJF, Sánchez JE, Van Keulen H: Indikator agro-ekologi (AEI) untuk klasifikasi sistem peternakan sapi perah dan peternakan campuran: mengidentifikasi alternatif untuk sektor peternakan Kuba. J Sustainable Agric 2009, 33:435-460.
52. Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa: Kompilasi BEFSCI tentang Inisiatif Keberlanjutan Bioenergi. Aspek/isu keberlanjutan yang dibahas dalam inisiatif yang ditinjau. Roma: FAO; 2011.
53. German L, Schoneveld G: Keberlanjutan sosial dari skema sukarela yang disetujui Uni Eropa untuk bahan bakar nabati. Dalam Implikasi untuk Mata Pencaharian Pedesaan. Disunting oleh. D. S. S. S. S. Bogor: Kertas Kerja CIFOR 75. Pusat Penelitian Kehutanan Internasional; 2011: hal. 24.
54. Tomei J, Semino S, Paul H, Joensen L, Monti M, Jelsøe E: Produksi dan sertifikasi kedelai: kasus biodiesel berbasis kedelai Argentina. Mitig Adapt Strat Glob Chang 2010, 15:371-394.
55. Dale VH, Polasky S: Mengukur dampak praktik pertanian terhadap jasa ekosistem. Ecol Econ 2007, 64:286-296.
56. Konsultasi Aksi Praktis: Prakarsa Bioenergi Skala Kecil: Deskripsi Singkat dan Pelajaran Awal tentang Dampak Mata Pencaharian dari Studi Kasus di Asia, Latin
Amerika dan Afrika. Roma: Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa/ Sistem Inovasi Kebijakan untuk Ketahanan Energi Bersih; 2009.
57. Suneetha MS, Rahajoe JS, Shoyama K, Lu X, Thapa S, Braimoh AK:
Penilaian terpadu berbasis indikator terhadap perubahan ekosistem dan kesejahteraan manusia: studi kasus terpilih dari Indonesia, Cina dan Jepang. Ecol Econ 2011, 70: 2124-2136.
58. Smit B, Pilifosova O: Adaptasi terhadap Perubahan Iklim dalam Konteks Pembangunan Berkelanjutan dan Pemerataan. Dalam Perubahan Iklim 2001: Dampak, Adaptasi, dan Kerentanan - Kontribusi Kelompok Kerja II untuk Laporan Penilaian Ketiga Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim. Disunting oleh McCarthy JJ, Canzianni OF, Leary NA, Dokken DJ, White KS. Cambridge, U.K.: Cambridge University Press;
ISBN 0521807689.
Kirimkan naskah Anda berikutnya ke BioMed Central dan manfaatkan sepenuhnya:
•Pengajuan online yang nyaman
•Tinjauan sejawat yang menyeluruh
•Tidak ada batasan ruang atau biaya gambar warna
•Publikasi segera setelah diterima
•Pencantuman dalam PubMed, CAS, Scopus dan Google Scholar
•Penelitian yang tersedia secara bebas untuk didistribusikan kembali Kirimkan naskah Anda di www.biomedcentral.com/submit
