| dc.description.abstract | Lahan gambut tropis merupakan salah satu sumber karbon ekosistem dan komponen penting dari neraca karbon. Keseimbangan karbon ekosistem dipengaruhi oleh fotosintesis dan respirasi tanah. Kuantifikasi pelepasan karbon pada suatu ekosistem masih didasarkan pada pengukuran total respirasi tanah sedangkan yang berkontribusi terhadap peningkatan CO2 atmosfer adalah respirasi komponen heterotrof, dan belum melibatkan karbon organik terlarut (DOC). Karbon organik terlarut merupakan sumber penting untuk mikrob tanah karena membawa eksudat akar yang dapat larut ke lingkungan bawah tanah dan dapat termineralisasi menjadi CO2 bila berada pada ekosistem tanah. Penelitian ini terdiri dari dua kegiatan percobaan dengan tujuan, yaitu: 1) kuantifikasi produksi CO2 dari respirasi akar (Ra) dan respirasi komponen heterotrof (Rh), serta mengetahui determinan terbaik Ra dan Rh, hubungannya dengan sifat tanah dan lingkungan, dan 2) kuantifikasi karbon organik terlarut dari larutan tanah (peat pore water) dan hubungannya dengan sifat tanah dan lingkungan.
Penelitian dilakukan di area budidaya kelapa sawit (tahun tanam 1997) di Desa Buatan, Kab. Siak Indrapura, Provinsi Riau, Indonesia (00o42’12” E, 101o44’07” S). Area budidaya didominasi oleh tanah gambut, diklasifikasikan sebagai Haplohemists, ketebalan > 200 cm. Partisi respirasi tanah dilakukan berdasarkan objek yang diukur yaitu akar tanaman (respirasi akar) dan permukaan tanah (respirasi komponen heterotrof). Pengukuran respirasi komponen autotrof hanya dilakukan pada akar tanaman yang merupakan fluks respirasi yang signifikan dari organisme autotrofik di dalam tanah. Pengukuran respirasi akar dilakukan dengan menggunakan rhizotron sedangkan respirasi komponen heterotrof dengan sistem trenching dengan terlebih dahulu semua akar tanaman dibersihkan dari plot tenching. Piezometer untuk pengamatan tinggi muka air tanah dan sampling air gambut. Pengukuran fluks respirasi tanah, tinggi muka air tanah, suhu tanah dan suhu udara dilakukan lima hari berturut-turut dalam satu bulan selama satu tahun pengamatan. Demikian pula sampling tanah dan air dilakukan setiap bulan selama satu tahun periode pengamatan. Respirasi total tanah diketahui dengan cara menjumlahkan fluks CO2 dari respirasi akar dan respirasi komponen heterotrof, sehingga diketahui kontribusi respirasi komponen heterotrof terhadap total respirasi tanah.
Pengambilan contoh tanah dilakukan setelah selesai pengukuran fluks CO2 pada area rhizotron, plot trenching, dan bulk soil. Pada area rhizotron, contoh tanah yang diambil diketahui beratnya dengan cara ditimbang, kemudian contoh tanah (dengan berat yang sama) dari luar area rhizotron dimasukan ke dalam rhizotron agar volume tanah di dalam rhizotron tidak berubah. Pengambilan contoh tanah area plot trenching dan bulk soil dilakukan pada kedalaman 0 – 20 cm dengan menggunakan peat auger. Contoh air gambut diambil dengan menggunakan hand pore water sampling yang telah dimodifikasi, dengan pompa vakum manual yang telah terhubung pada alat. Kedalaman pengambilan contoh air disesuaikan dengan tinggi muka air tanah saat pengamatan. Curah hujan dan intensitas sinar matahari diukur menggunakan Automatic Weather Station (AWS-Davis Vantage Pro 2 Plus) yang dilengkapi dengan sensor piranometer.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa selama satu tahun periode pengamatan, rerata fluks respirasi akar dan komponen heterotrof masing-masing sebesar 13,6 ± 3,4 μmol C m-2 sec-1 dan 1,3 ± 0.1 μmol C m-2 sec-1. Berkenaan dengan isu perubahan iklim akibat peningkatan gas rumah kaca terutama gas CO2, hanya CO2 yang berasal dari respirasi komponen heterotrof yang berkontribusi terhadap perubahan konsentrasi di atmosfer sedangkan dari respirasi akar merupakan bagian dari fotosintesis. Ketersediaan substrat (asam organik) dan kadar air tanah merupakan determinan utama yang mempengaruhi respirasi akar. Respirasi akar berkorelasi positif dengan kadar air tanah (p = 0,0006) dan asam organik (asam laktat, asam oksalat, asam asetat, asam sitrat dan asam malat dengan nilai p-value berturut-turut sebesar 0,0003; 0,0027; 0,0058; 0,0315; dan 0,0325), serta berkorelasi negatif dengan pH tanah (p = 0,0181), N-NO3 (p = 0,0323), P-tersedia (p = 0,0090), dan Ca-dd (p = 0,0441). Asam oksalat mempunyai koefisien korelasi yang paling besar terhadap fluks Ra-CO2.
Determinan utama yang mempengaruhi respirasi komponen heterotrof adalah ketersediaan substrat (asam organik) dan suhu udara. Walaupun dalam penelitian ini tidak ada korelasi yang signifikan antara suhu udara dengan Rh-CO2. Variasi suhu sangat dipengaruhi oleh intensitas sinar matahari sehingga perubahan suhu tidak langsung berdampak terhadap laju dekomposisi karena ada jeda waktu untuk produksi CO2. Respirasi komponen heterotrof berkorelasi positif dengan C-asam organik (p = 0,0181), dan berkorelasi negatif dengan pH tanah (p = 0,0077), P-tersedia (p = 0,0004), K-dd (p = 0,0375), dan Ca-dd (p = 0,0331).
Karbon organik terlarut selama periode pengamatan berkisar antara 41,6 – 154,0 mg L-1 (bulk soil) dan 55,8 – 138,7 mg L-1 (area plot trenching). Pada bulk soil, DOC berkorelasi positif dengan pH air gambut (p = 0,005); pH tanah (p = 0,040); P-tersedia (p = 0,033); Cu (p = 0,026), dan berkorelasi negatif dengan C-asam organik (p = 0,030); dan kadar air (p = 0,020). Sedangkan pada area plot trenching, DOC berkorelasi positif dengan P-tersedia (p = 0,034) dan pH air gambut (p = 0,040). Selain itu terdapat juga korelasi antara Cu tanah dengan pH tanah (p = 0,017) dan Cu air gambut dengan pH air gambut (p = 0,021). Pada penelitian ini, faktor lingkungan seperti suhu dan tinggi muka air tanah tidak berkorelasi dengan DOC. Hasil analisis regresi berganda diketahui bahwa terdapat beberapa determinan yang mengontrol produksi DOC netto, yaitu pH tanah, N-NO3, P-tersedia, K-dd, Ca-dd, kadar air tanah dan suhu tanah dengan nilai p-value < 0,01 dan < 0,05. Kemasaman tanah mengendalikan produksi DOC netto dan mencerminkan kontribusi DOC terhadap kemasaman larutan, dan kadar air tanah merupakan penyalur DOC yang penting untuk transportasi karbon. Pengapuran dan pemupukan di lahan gambut harus dilakukan dengan cermat untuk mengurangi kehilangan karbon yang berdampak terhadap siklus karbon global. | id |
| dc.description.abstract | Tropical peatlands are one of the ecosystem carbon sources and an important component of the carbon balance. The carbon balance of an ecosystem is affected by photosynthesis and soil respiration. The quantification of carbon release in an ecosystem is still based on the measurement of total soil respiration, while that which contributes to the increase in atmospheric CO2 is the respiration of heterotrophic components, and does not involve dissolved organic carbon (DOC). Dissolved organic carbon is an important source for soil microbes because it carries soluble root exudates into the subsoil environment and can be mineralized to CO2 in soil ecosystems. This study consisted of two experimental activities with the objectives, namely: 1) quantification of CO2 production from root respiration (Ra) and heterotrophic components respiration (Rh), and find out the best determinant of Ra and Rh and its relationship to soil and environmental factors, 2) quantification of dissolved organic carbon from peat pore water and its relationship to soil and environmental factors.
The study was conducted in the area of oil palm cultivation (1997 planting year) at Buatan Village, Siak Indrapura Regency, Riau Province, Indonesia (00o42’12” E, 101o44’07” S). Cultivation area is dominated by peat soil, classified as Haplohemists, thickness > 200 cm. Partitioning soil respiration conducted by the measured object that is the root plant (root respiration) and soil surface (heterotrophic component respiration). Autotroph component respiration measurement is only performed on the plant root respiration is a significant flux of autotrophic organisms in the soil. Measurement of root respiration was carried out using rhizotron while respiration of heterotroph components using a trenching system with first all plant roots cleaned from the tenching plot. Piezometer for groundwater level observation and peat water sampling. Measurements of soil respiration flux, groundwater level, soil temperature, and air temperature were carried out five consecutive days in one month for one year of observation. Similarly, soil and water sampling are carried out every month during the one-year observation period. Total soil respiration determined by summing the CO2 flux of root respiration and heterotrophic components respiration so that the contribution of respiration of heterotropic component to total soil respiration is known.
Soil sampling carried out after the completion of the measurement of CO2 flux at rhizotron area, plot trenching and bulk soil. In the rhizotron area, the weight of the soil sample taken is known by weighing, then soil samples (with the same weight) from outside the rhizotron area are inserted into the rhizotron so that the volume of soil inside the rhizotron does not change. Sampling of soil in the trenching plot area and bulk soil was carried out at a depth of 0 – 20 cm using a peat auger. Peat water samples were taken using a modified hand pore water sampling, with a manual vacuum pump connected to the tool. The depth of water sampling is adjusted to the groundwater level at the time of observation. Rainfall and sunlight intensity were measured using an Automatic Weather Station (AWS-Davis Vantage Pro 2 Plus) equipped with a pyranometer sensor.
The results showed that during the one-year observation period, the flux average of root respiration and heterotroph components was 13,6 ± 3,4 μmol C m-2 sec-1 dan 1,3 ± 0.1 μmol C m-2 sec-1, respectively. Regarding the issue of climate change due to the increase in greenhouse gases, especially CO2, only CO2 from the respiration of heterotrophic components contributes to changes in atmosphere concentration, while root respiration is part of photosynthesis. Availability of substrate (organic acid) and soil water content are the main determinants affecting root respiration. Root respiration was positively correlated with soil water content (p = 0.0006) and organic acids (lactic acid, oxalic acid, acetic acid, citric acid and malic acid with p-values of 0.0003; 0.0027; 0.0058; 0.0315; and 0.0325; respectively), and negatively correlated with soil pH (p = 0.0181), N-NO3 (p = 0.0233), available P (p = 0.0090), and exchangable Ca (p = 0.0441). Oxalic acid has the highest correlation coefficient to the Ra-CO2 flux.
The main determinants that affect the respiration of heterotrophic components are the availability of substrate (organic acids) and air temperature. Although in this study there was no significant correlation between air temperature and Rh-CO2. Temperature variations are strongly influenced by the sunlight intensity so that changes in temperature do not directly affect the decomposition rate because there is a time lag for CO2 production. Heterotroph component respiration was positively correlated with C-organic acid (p = 0.0181), and negatively correlated with soil pH (p = 0.0077), available P (p = 0.0004), exchangable K (p = 0 .0375), and exchangable Ca (p = 0.0331).
Dissolved organic carbon during the observation period ranged between 41.6 – 154.0 mg L-1 (bulk soil) and 55.8 – 138.7 mg L-1 (plot trenching area). In bulk soil, DOC was positively correlated with peat water pH (p = 0.005); soil pH (p = 0.040); available P (p = 0.033); Cu (p = 0.026), and negatively correlated with C-organic acids (p = 0.030); and soil water content (p = 0.020). Meanwhile, in the trenching plot area, DOC was positively correlated with available P (p = 0.034) and peat water pH (p = 0.040). In addition, there is also a correlation between soil Cu and soil pH (p = 0.017) and peat water Cu with peat water pH (p = 0.021). In this study, environmental factors such as temperature and groundwater level were not correlated with DOC. The results of multiple regression analysis showed that there were several determinants that controlled the net DOC production, namely soil pH, N-NO3, available P, exchangable K, exchangable Ca, soil water content and soil temperature with p-value < 0.01 and < 0.05. Soil acidity controls net DOC production and reflects the contribution of DOC to solution acidity, and soil water content is important for carbon transport. Liming and fertilizing on peatlands must be done carefully to reduce carbon losses that impact the global carbon cycle. | id |
