Fahmuddin Agus, Maswar, Ai Dariah Balai Besar Sumberdaya Lahan Pertanian

Kementerian PertanianFahmuddin_agus@yahoo.com

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