Dinamika Konduktivitas Hidrolik dan Dampaknya terhadap Fungsi Hidrologis dan Fluks CO2 pada Gambut Tropis

Abstract

Fungsi gambut tropis sebagai penyimpan karbon berkaitan erat dengan fungsinya secara hidrologis. Saat terjadi perubahan kondisi seperti penurunan muka air tanah, secara langsung akan berdampak pada dekomposisi bahan gambut yang melepaskan sejumlah gas karbon. Sebaliknya, dengan mengatur muka air tanah pada kondisi tertentu terbukti dapat meningkatkan sekuestrasi karbon. Pengetahuan tentang interaksi ini masih belum dipahami, terutama tentang keterkaitan aliran air dan pelepasan karbon dari dalam deposit gambut. Dilakukan studi dalam mempelajari fenomena ini pada empat lokasi, yaitu hortikultura (HO), karet (RB), kelapa sawit (OP) dan hutan sekunder (SF). Studi ini menganalisis keterkaitan antara konduktivitas hidrolik (Ks) dengan fluks CO2 dan kaitannya dengan sejumlah karakteristik fisika tanah gambut. Selain itu dilakukan pula klasifikasi sederhana dengan kombinasi sejumlah karakteristik gambut untuk mengetahui kelas degradasi hidrologis gambut. Beberapa karakteristik gambut yang diukur adalah bulk density, pori total, kadar air tersedia, tingkat dekomposisi dan ketebalan gambut. Pengukuran Ks menggunakan metode lubang auger. Fluks CO2 diukur dengan EGM-5 sensor IRGA pada plot yang memisahkan antara fluks CO2 dari respirasi total, respirasi heterotrof dan respirasi autotrof. Hasil pengamatan stratigrafi gambut menunjukkan bahwa lapisan gambut 0-50cm pada HO, RB dan SF didominasi oleh gambut saprik, dan fibrik di OP. Nilai Ks berkisar antara 15,1-105,8 cm jam-1, dinamika dan variabilitas nilai ini berkaitan dengan karakteristik gambut, terutama tingkat dekomposisi. Fluks CO2 terbesar diperoleh pada OP dan terkecil pada SF. Respirasi heterotrof dominan terjadi pada HO dan RB sementara pada OP didominasi oleh respirasi autotrof. Hasil uji regresi antara muka air tanah (GWT) dan Ks menghasilkan nilai koefisien determinasi yang lemah (R2=0,23 n=90). Berdasarkan hasil ini terdapat kecenderungan bahwa pengaruh tingkat dekomposisi gambut sangat penting dalam proses aliran air. Lokasi dengan dominan gambut fibrik memiliki kecenderungan bahwa semakin dangkal GWT maka nilai Ks semakin tinggi. Sementara itu, pada lokasi yang sama Ks yang tinggi akan meningkatkan fluks CO2 dengan nilai R2=0,46 n=30. Meskipun demikian kecenderungan ini tidak terjadi pada gambut-gambut saprik. Hasil ini sangat berkaitan dengan tingkat dekomposisi gambut, yang memerankan fungsi sebagai medium berpori dalam aliran air dan sumber pelepasan karbon. Sebagai pemahaman bersama bahwa temuan ini tidak mengindikasikan bahwa muka air tanah yang dalam akan menghasilkan fluks CO2 yang lebih rendah atau sebaliknya. Hal ini justru menggambarkan adanya keterkaitan antara permeabilitas tanah dengan fluks CO2. Selanjutnya hasil klasifikasi hidrologis menunjukkan bahwa semua lokasi memiliki fungsi hidrologis yang tinggi dan tingkat degradasi yang hampir mirip. Namun hasil ini perlu penafsiran dan penyesuaian yang mendasar, akibat keterbatasan akurasi dan kompleksitas ekosistem gambut tropis.

The function of tropical peatlands as carbon sink is closely related to their hydrological function. Changes such as groundwater table decline directly impact peat decomposition, releasing carbon gases. Conversely, regulating groundwater table under specific conditions has been shown to enhance carbon sequestration. Understanding this interaction remains incomplete, particularly regarding the relationship between water flow and carbon release from peat deposits. A study was conducted at four locations—horticulture (HO), rubber (RB), oil palm (OP), and secondary forest (SF)—to investigate this phenomenon. The study analyzes the correlation between saturated hydraulic conductivity (Ks) and CO2 flux, along with their relation to various physical properties of peat soil. Additionally, simple modeling was performed using a combination of peat properties to determine peat hydrological degradation classes. Several measured peat properties included bulk density, total porosity, available water content, decomposition rate, and peat thickness. Ks was measured using the auger hole method, while CO2 flux was measured with an EGM-5 IRGA sensor on plots separating CO2 flux from total respiration, heterotrophic respiration, and autotrophic respiration. Stratigraphic observations of peat showed that the 0-50cm layer in HO, RB, and SF was dominated by sapric peat, and fibric peat in OP. Ks values ranged from 15.1-105.8 cm hr-1, with dynamics and variability related to peat properties, especially peat decomposition rate. The highest CO2 flux was obtained in OP and the lowest in SF. Heterotrophic respiration predominated in HO and RB, while autotrophic respiration dominated in OP. Regression test of groundwater table (GWT) and Ks by ignoring land use types, yielded weak coefficient of determination values (R2=0.23, n=90). These results suggest that the influence of peat decomposition rate is crucial in water flow processes. Locations with predominantly fibric peat tend to exhibit higher Ks values with shallower GWT. Conversely, at the same location, higher Ks increases CO2 flux (R2=0.46, n=30), although this trend does not apply to sapric peats. These findings underscore the role of peat decomposition rate in acting as a porous medium for water flow and carbon release. It is collectively understood that these findings do not indicate that deeper GWT result in lower CO2 flux or vice versa. Rather, it illustrates the connection between soil permeability and CO2 flux. Furthermore, the results of hydrological classification indicate that all locations have high hydrological functionality and similar degradation levels. However, interpretation and fundamental adjustments are necessary due to limitations in accuracy and the complexity of tropical peat ecosystems.