emisi lahan gambut dan pertanian
DESCRIPTION
Emisi, Gambut, PertanianTRANSCRIPT
Fahmuddin Agus, Maswar, Ai Dariah Balai Besar Sumberdaya Lahan Pertanian
Kementerian [email protected]
Pelatihan Penghitungan Tingkat Emisi Referensi (Reference Emission Level, REL) Bogor, 17 Juli 2012
Perhitungan Emisi dan Serapan GRK di Lahan Gambut dan
Pertanian
Cakupan diskusi1. PENDAHULUAN 2. EMISI DAN SERAPAN DARI TANAH GAMBUT 3. EMISI DAN SERAPAN DARI TANAH MINERAL 4. EMISI DAN SERAPAN DARI PERUBAHAN
PENGGUNAAN LAHAN MENJADI LAHAN PERTANIAN 5. EMISI DAN SERAPAN DARI PEMUPUKAN DAN
SUMBER LAIN6. EMISI DAN SERAPAN DARI PETERNAKAN 7. CONTOH PERHITUNGAN
1. PENDAHULUAN• Fungsi pertanian:
- Ketahanan pangan- Penyedia lapangan kerja dan sumber pendapatan- Penyangga ekonomi di masa krisis ekonomi (contoh tahun 1998)- Memelihara keindahan lansekap
• Lahan pertanian merupakan sumber emisi, terutama dari perubahan penggunaan lahan dan pertanian di lahan gambut)
• Lahan pertanian berpotensi menurunkan tingkat emisi• Sistem pertanian, terutama tanaman pangan semusim rentan
terhadap pengaruh perubahan iklim Aspek adaptasi terhadap perubahan iklim perlu dikedepankan
• Mitigasi dapat dilakukan dalam kerangka sustainable land management
0~250 t C/ha
Sumber emisi/penyerapan CO2
60 c
m
(3) Dekomposisi gambut
30-50 t C/ha
(1) Perubahan cadangan C biomasa tanaman
Peat subsidence (peat)
CO2, CH4 & N2O
(2) Kebakaran gambut N2OPupuk N
ΔC = perubahan cadangan C [ton C/tahun]
Aij = Luas lahan dengan penggunaan lahan i yang berubah
menjadi j [ha]ΔCijLB = Perubahan cadangan C di dalam biomasa tanaman pada
penggunaan lahan i yang berubah menjadi j, [ton C/ha]
ΔCijDOM = Perubahan cadangan C dalam tanaman yang mati
(nekromasa) [ton C/ha]
ΔCijSOILS = Perubahan cadangan C di dalam tanah [ton C/ha]
PRINSIP PERHITUNGAN EMISI ΔC= Data aktivitas * Faktor emisi
ΔC = Σij Aij * [ΔCijLB +ΔCijDOM +ΔCijSOILS]
LU/LC spatial analysis
Matriks transisi penggunaan lahan: Data aktivitas
Kebijakan pemerintah
Permintaan pasar
Proyeksi Penggunaan lahan:
Data aktivitas
Fluks
Cdangan C -Biomasa tanaman-Necromasa-Tanah
Emisi historis dan proyeksi emisi pada BAU
Skenario mitigasi
Emisi pada berbagai skenario RAD GRK
Peraturan/undang-undang
EF
Pendekatan penetapan BAU
2. EMISI DAN SERAPAN DARI TANAH GAMBUT
• Lahan gambut Indonesia 14,9 Mha (Ritung et al. 2011)http://bbsdlp.litbang.deptan.go.id/index.php?option=com_phocadownload&view=category&id=29:peta-lahan-gambut-indonesia-skala-1-250.000&Itemid=185
• Lahan gambut semakin menjadi tumpuan pembangunan pertanian dan kehutanan
• Konversi untuk pertanian dan HTI meningkatkan emisi dari dekomposisi gambut.
Permasalahan Lahan Gambut saat ini• Deforestation/Konversi• Drainase, (untuk
Pertanian/Perkebunan) • Kebakaran
Kehilangan C (EmisiGRK)
Pertanian
Lahan Gambut: • Karakteristik, • Drainase: muka air tanah • Manajemen: (pemupukan, biomassa)
Pemadatan
Perubahan Iklim +Pemanasan Global
Dekomposisi
CO2 Subsidence
C hilang
Isu Lokal
Isu Global
Konsekwensi Logis Penggunaan Lahan Gambut
Proses emisi: Berawal dari pembukaan hutan dan drainase
Kisaran emisi dan serapan pada tanah gambut
Serapan (sequestration) hanya terjadi pada hutan gambut alami yang tidak terpengaruh drainase:
~ 0,1 – 0,3 cm /th = (0,001 sampai 0,003)m/th * 600 t/m/ha= 0,6-1,8 t C/ha/th = 2,2-6,6 t CO2/ha/thEmisi dari dekomposisi gambut yang
didrainase: ~ 1 – 5 cm /th~ 6 – 30 t C/ha/th~ 22-101 t CO2/ha/th
Emisi >> sequestrasi apabila lahan gambut didrainase.
Bagaimana cara menentukan emisi dari dekomposisi gambut
• Cara langsungo Tentukan perubahan cadangan C di dalam tanah
(gambut) dan hitung C yang hilang emisio Ukur fluks GRK
• Cara tidak langsungo Ukur subsiden gambut dan perkirakan rasio
dekomposisi/subsideno Ukuran ketebalan dan kematangan gambut dan
tentukan perubahan Co Gunakan rumus/model
Ambil contoh gambut (dengan bor gambut tipe setengah silinder dengan kapasitas 500 cm3) dari permukaan sampai dasar (batas dengan tanah mineral), misalnya sekali dalam 3 tahun.
Ukur/analisis:• Ketebalan setiap lapisan• Kadar Corg (atau kadar abu), dan • Bulk Density (BD)• Tentukan cadangan C = BD * Corg +
ketebalan + luas • Tentukan faktor emisi berdasarkan
perbedaan cadangan C pada tahun 1 – dan tahun 3 dibagi 3 tahun
Pengamatan perubahan Cadangan C Lahan Gambut
Metode langsung: Tentukan perubahan cadangan karbon (Agus et al. 2011)Contoh: Pada tahun 2000 profil gambut sbb:
Perubahan cadangan karbon dan emisi dari dekomposisi gambut?
Lapisan(cm)
Ketebalan(m)
Volume tanah (m3/ha)
BD (t/m3) Corg (t/t) Stock C(t/ha)
0-50 0.5 0.5*10000=5000
0.15 0.60 5000*0.15*0.6 = 450
50-100 0.5 5000 0.12 0.55 330
100-150 0.5 5000 0.10 0.58 290
150-350 2.0 20.000 0.11 0.58 1.276
Jumlah 2.346
Pada tahun 2010 profil menjadi:Lapisan(cm)
Ketebalan(m)
Volume tanah (m3/ha)
BD (t/m3) Corg (t/t) Stock C(t/ha)
0-50 0.5 0.5*10000=5000
0.19 0.61 305
50-100 0.5 5000 0.13 0.54 351
100-150 0.5 5000 0.10 0.58 290
150-340 1.9 19.000 0.11 0.58 1212
Jumlah 2158
Kehilangan selama 10 tahun = 2346-2159 = 188 t C/ha/ 10tahun = 18.8 tC/ha/tahun
Emisi CO2 = 18.8 * 44/12 = 68.9 t CO2/ha/tahun
Pengukuran Fluks CO21. Pengukuran fluks GRK secara langsung (menggunakan IRGA)
Atau dengan Gas chromatography Atau Eddy Covariance
Pengukuran penyusutan (subsiden) gambut
Lubuk Ogong (00 22.330' N, 101 41,659' E), 70 cm subsiden dalam 9 tahun antara 2003-2012). Photo: Maswar
Diperlukan asumsi rasio Emissi/ subside?
Pengamatan Subsidence di Lapang
S = B-AEmisi = S * ESr * BD * Corg
ESr = Rasio Emisi/Subsiden BD = Berat volume tanah =berat kering/volume Corg = kandungan C organik tanah = berat C/berat kering tanah
S
SifatKematangan
Sapric (n = 404)
Hemic (n=1019)
Fibric (n = 789)
Mean±SDCorg (t/t) 0.49±0.08 0.51±0.08 0.52±0.07BD (t/m3) 0.18±0.10 0.12±0.07 0.10±0.06Cv (t/m3) 0.082±0.032 0.060±0.028 0.048±0.024
Kematangan dan ketebalan lapisan gambut (Agus et al. 2012)
Lapisan (cm) Kematangan Vol tanah (m3) Cv (t/m3) Stock C (t/ha)
0-50 S 0.5 * 10000= 5000
0.082 410
50-100 H 5000 0.060 300
100-250 F 1.5000 0.048 720
Jumlah 1430
Contoh
Penggunaan rumus/model (misalnya Hooijer et al, 2006; 2010)
Drainage Depth vsCO2 Emission
9.1 t CO2/ha/yr per 10 cm drainage depth
13 t CO2/ha/yr per 10 cm drainage depth
Drainage Depth vsCO2 Emission
9.1 t CO2/ha/yr per 10 cm drainage depth
13 t CO2/ha/yr per 10 cm drainage depth
Setiap penambahan kedalaman drainase 10 cm, emisi meningkat 9.1 ton/ha/tahun
Modifikasi persamaan Hooijer (2010) berdasarkan Handayani (2010) dan Melling (2007):
Emisi = 0.7 * 0.91 * kedalaman drainase (cm) [t CO2/ha/th]
Jika kedalaman drainase = 60 cm
Emisi = 0.7 * 0.91 * 60 cm kedalaman drainase = 38 t CO2/ha/yr
Berlaku untuk kedalaman drainase antara 30-120 cm
Tabel EF1. Emisi dari tanah gambut menggunakan model Hooijer et al. 2010 yang dimodifikasi
PENGGUNAAN LAHAN Asumsi
kedalaman drainase (cm)
Emisi CO2 (t/ha/th)
Hutan gambut primer 0 0Hutan gambut tebangan 30 19Karet rakyat 50 32Kelapa sawit 60 38HTI 50 32Tanaman campuran/Agroforest 50 32Belukar gambut 30 19Tanaman semusim 30 19Pemukiman 70 45Rumput/resam 30 19Sawah 10 6Pertambangan 100 64
Emisi dari perkebunan sawit? Mg CO2 ha-1 yr-1 Reference Comment 20 -57 (average 38) Fargione et al. (2008); Reijnders &
Huijbregts (2008); Wicke et al. (2008); Murdiyarso et al. (2010); Murayama & Bakar (1996) ; Jauhiainen et al. (2001); Melling et al. (2005); Melling et al. (2007) ;
Keunggulan: • Berdasarkan pengukuran fluks CO2
• Mewakili berbagai lokasi.• Lebih banyak unit penelitiannyaKelemahan: • Kebanyakan penelitian jangka pendek.• Sebagian penelitian tidak memisahkan antara respirasi akar dan dekomposisi.
0.7 * 0.91 * cm kedalaman drainase
Agus et al. (2010), berdasarkan Hooijer et al. (2010); Handayani (2010) and Melling 2007.
Keunggulan: • Mudah digunakan, hanya memrlukan informasi kedalaman drainase• Ringkasan dari berbagai penelitian fluksKelemahan:• Kurva mempunyai R2 rendahemisi CO2 berdasarkan penelitian fluks CO2. emissions fro several, scattered experiments using closed chamber measurement
95 (Std Dev =21),
Page et al. (2011) reviewing Wösten et al. (1997); Delft Hydraulics (2006); Hooijer et al. (2010); Couwenberg et al. (2010); Hooijer et al. (2011)
Based on peat subsidence measurement and assumed a constant emission/subsidence ratio. None involves direct measurement of the change in C stock (BD and Corg) .
Banyak faktor ketidak-yakinan. Penelitian dengan metode berbeda menghasilkan faktor emisi yang berbeda pula.
Catatan: Emisi dari kebakaran gambut
• Kebakaran gambut dapat merupakan sumber emisi yang signifikan dalam waktu yang sangat singkat
• Pemodelan sulit dilakukan karena banyak dan kompleksnya faktor yang mempengaruhi.
• Monitoring merlukan pengukuran volume gambut yang terbakar, berat volume dan kandungan karbon gambut yang mengalami kebakaran
Karena kerumitannya, emisi dari kebakaran gambut jarang dimasukkan
dalam inventarisasi
Emisi dari kebakaran gambut• Tergantung apakah api membakar lapisan gambut atau tidak.
• Jika api membakar rata-rata 10 cm lapisan gambut yang cadangan C-nya 600 t/(m.ha) maka:
• Emisi ~ 10 cm/100 cm * 600 ~ 60 t C ~ 220 t CO2
• Selain itu akan teremisi sejumlah CH4 dan N2O
Besarnya kehilangan karbon dari kebakaran lahan gambut, dapat dihitung dengan rumus:
Yang mana: Chlg = Karbon hilang BDtbk = Bulk density (BD) lahan terbakar BDalm = Bulk density (BD) lahan tidak terbakar KAtbk = Kadar abu lahan terbakar KAalm = Kadar abu lahan tidak terbakar V = Volume sampel KAgbh = Rata-rata kadar abu gambut awal dan biomasa vegetasi %Cgbh= Rata-rata kadar karbon gambut alami dan biomasa vegetasi
Chlg = (BDtbk x KAtbr x V) – (BDalm x KAalm x V) : KAgbh x %Cgbh
Konversi Karbon terbakar menjadi CO2
CO2 = C x 3,67 yang mana:CO2 = Jumlah gas CO2 akibat kebakaran gambut, C = Berat atau jumlah karbon yang hilang akibat terbakar, 3,67 = konstanta untuk megkonversi karbon menjadi bentuk CO2 (berdasarkan berat atom CO2 = 44 dibagi berat atom C = 12)
3. EMISI DAN SERAPAN DARI TANAH MINERAL
• Sistem berbasis tanaman pangan cenderung menjadi sumber emisi
• Sistem pengelolaan tanah minimum dan sawah cenderung menyerap CO2
Perubahan cadangan relatif karbon tanah selama 20 tahun untuk lahan pertanian tropis (IPCC, 2006)
Penggunaan/pengelolaan lahan IPCC 2006 defaults Error
20 tahun untuk tanaman semusimIklim kering
0.58 61%
Iklim basah 0.48 46%
Pegunungan tropis 0.64 50%
Sawah 1.10 50%
Tanaman pohon-pohonan 1.00 50%
Pengolahan tanah konvensional 1.00 N/A
Pengolahan tanah minimum 1.15 6%
Tanpa olah tanah (TOT) 1.22 7%
Sistem Input rendah 0.92 14%
Input sedang 1.00 NA
Input tinggi tanpa pupuk kandang 1.11 10%
Input tinggi dg pupuk kandang 1.44 13%
Faktor emisi tanah mineral
Emisi dari tanah mineral
• Penggunaan lahan A tetap A- Tanaman semusim = (1-0.48)/20 * Cawal * 44/12 (berlaku untuk
20 tahun)- Lahan sawah = (1-1.1)/20 * Cawal * 44/12 (berlaku untuk 20
tahun)- Tanaman tahunan (perkebunan) = 0
• Penggunaan lahan A berubah menjadi B- Hutan menjadi bera pendek = (1-0.64)/10 * Cawal * 44/12
~ Hutan tanaman semusim??- Hutan menjadi bera panjang = (1-0.8)/10 * Cawal * 44/12
~ Hutan tanaman tahunan??
Contoh soal:Bila kandungan C tanah pada awal = 80 t/ha,berapakah emisi CO2/ha/tahun apabila menggunakan sistem pengolahan tanah konvensional dan berapa emisi bila menggunakan sistem tanpa olah tanah (TOT)?Jawab: Emisi pada sistem konvensional = (1-0,48)/20 *80 t C/ha/tahun = 2,08 t C/ha/tahun = 2,08 t C/ha/th *44/12 = 7,63 t CO2/ha/thEmisi sistem TOT: = {(1-0,8) + (1-1,22)} /20*80 t C/ha/tahun = {0,52-0,22}/20 * 80 t C/ha/tahun = 1,2 t C/ha/tahun = 4,4 t CO2/ha/th
Perubahan relatif cadangan C untuk perubahan penggunaan lahan di daerah tropis (IPCC, 2006)
Penggunaan/pengelolaan lahan IPCC defaults ErrorHutan alam- padang rumput 1 -Hutan – perladangan berpindah dengan bera pendek
0.64 50%
Hutan -perladangan berpindah dengan bera panjang
0.80 50%
Hutan bera pendek ~ hutan tanaman semusimHutan bera panjang ~ hutan tanaman pohon-pohonan
T: Hutan dengan C tanah 120 t/ha berubah menjadi perkebunan karet, berapa emisinya?J: Emisi = (1-0.80)/20 * 120 t C/ha/th = 1.2 t C/ha/th = 4.44 t CO2/ha/th
4. EMISI DAN SERAPAN DARI PERUBAHAN PENGGUNAAN LAHAN MENJADI LAHAN PERTANIAN
• Perubahan cadangan karbon (carbon stock difference) menggunakan time average C stock
• Peningkatan dan kehilangan karbon (carbon gain and loss) memerlukan kurva pertumbuhan (riap tanaman)
Simpanan C rata-rata di dalam biomasa tanaman pada beberapa sistem penggunaan lahan pada tanah mineral
PENGGUNAAN LAHAN Cadangan C Biomasa (t C/ha)
Emisi biomasa (t CO2/ha)
Hutan primer 230 843Hutan sekunder 158 579Karet 46 169Kelapa sawit 40 147HTI 37.5 138Tanaman campuran 30 110Belukar 30 110Tanaman semusim 10 37Pemukiman 10 37Rumput/resam 2 7Sawah 2 7Pertambangan 0 0
Perubahan cadangan C
• Emisi Hutan primer tegalan ~ (230 – 10) t C/ha = (843-37) t CO2-e/ha = 806 t CO2-e/ha• Emisi Lahan alang-alang perk karet = (7 – 169) t CO2-e/ha = - 162 t CO2-e/ha
Cadangan C pada nekromasa: jumlahnya relatif kecil, pengukurannya lama dan biaya mahal sering diabaikan
Cara pengukuran cadangan C nekromasa• Pengukuran dan analisis C secara langsung (dianalisi kandungan C dan volume • Ditaksir berdasarkan - Volume, - Tingkat pelapukan, - Perkiraan berat jenis kayu dalam keadaan utuh - Perkiraan kandungan C (sekitar 46-50% dari biomass)
5. SUMBER LAIN EMISI GRK Parameter Gas Default Catatan
Kehilangan N dalam bentuk N2O dari pupuk N
N2O 0.04 Crutzen et al. (2008)100 kg N ~ 4 kg N ~ 6.28 kg N2O ~ 1.9 t CO2-e
0.01 (IPCC, 2006)
Sawah, tanpa ganangan <180 hari dan selalu terhgenang selama musim tanam, tanpa pemberian bahan organik
(kg CH4/ha/hari)
CH4 1.3 (0.8-2.2)
(IPCC, 2006)
t CH4/ha/tahun 0.475 ~12 t CO2-e/ha/tahun
Kelapa sawit
Emisi CH4 dari Palm Oil Mill Effluent (POME) t CO2eq/t C terekstrak
CH4 0.6 (Dewi et al. 2010?)
CO2-e dari prosesing dan transport, t CO2-e/t C
CO2 0.2 (Dewi et al. 2010?)
GWP N2O = 296GWP CH4 = 25
CO2/C = 44/12 = 3.67N2O/N = 44/28 = 1.57
6. EMISI DARI HEWAN TERNAK
• Emisi CH4 dari sendawa (burb; enteric fermentation )
• Emisi CH4 dari kotoran hewan
Emisi dari perternakan
CO2
CH4
CH4 + CO2
CH4
Fermentasi enterik hewan ternak (kg CH4/ekor/tahun) (IPCC, 2006)
Terenak Negara maju
Negara berkembang
Berat badan
Sapi perah 61 61 Produksi susu rata-rata 1650 kg/ekor/tahun
Sapi lainnya 47 47 Termasuk sapi multiguna
Kerbau 55 55 300 kgDomba 8 5 65 kg –Negara maju
45 kg- Negara berkembangKambing 5 5 40 kgOnta 46 46 570 kgKuda 18 18 550 kg
Error (30-50%)
Emisi CH4 dari kotoran hewan di Asia(kg CH4/ekor/tahun)
Ternak Cara pengelolaan kotoran EF untuk daerah tropis
Sapi perah Sekitar setengah dari kotoran sapi digunakan untuk biogas dan sisanya dikelola dalam keadaan kering.
31
Sapi lainnya 1
Babi Sekitar 40% kotoran dikelola dalam keadaan basah
7
Kerbau Kotoran dikelola dalam keadaan kering dan disebar padang rumput
2
Praktek perhitungan(lihat tabel excel)
Bacaan
http://www.worldagroforestry.org/sea/publication?do=view_pub_detail&pub_no=BK0135-09http://www.worldagroforestry.org/sea/publication?do=view_pub_detail&pub_no=MN0051-11http://www.worldagroforestry.org/sea/publication?do=view_pub_detail&pub_no=MN0050-11
http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol4.htm