EKO-HIDROLOGI

HYDROLOGY OF MOIST TROPICAL AND EFFECTS OF CONVERSION:

A STATE OF KNOWLEDGE REVIEW

Oleh:

L.A. BRUIJNZEEL (1990)

Diringkas Oleh:

Andy Risasmoko E151130161

BAB III. MASUKAN DAN KELUARAN NERACA UNSUR UNSUR HARA

3.1 Pendahuluan

Pandangan klasik mengenai hutan hujan tropis yang relatif kaya kandungan unsur unsur hara daripada miskin unsur hara (Whittaker 1975) telah dijelaskan oleh Proctor (1987), tanah yang sesuai memiliki tingkat kesuburan  jauh lebih besar di dataran tropis basah (sekitar 77 persen) (Vitousek & Sanford 1986).

Masukan dan keluaran unsur unsur hara makro untuk sejumlah ekosistem hutan tropis telah dibahas  sampai batas tertentu Vitousek & Sanford (1986) dan Proctor (1987) tetapi analisis informasi secara mendalam dari unsur hara yang  tersedia pada hutan tropis cukup sedikit. Maka Bab ini membahas perbedaan tersebut, sedangkan Bab 5 membahas tentang evaluasi hidrokimia terhadap berbagai macam hasil gangguan hutan.

3.2 Siklus unsur hara hutan

Siklus unsur hara di hutan melibatkan seperangkat mekanisme langsung dan tidak langsung terhadap umpan baliknya antara tanah dan vegetasi.  Rincian deskripsi interaksi siklus unsur hara berada di luar lingkup buku ini (lih. Likens et al 1977; Coleman et al 1983; Medina 1984). Secara singkat, ekosistem hutan merupakan suatu sistem terbuka dengan masuk dan keluarnya elemen bahan kimia, sehingga menghubungkan sistem yang lebih besar yaitu siklus global (gambar 10 a).

Siklus biogeokimia" digunakan untuk menunjukkan fenomena siklus unsur hara sebagai elemen yang cenderung bergerak dari komponen non-hidup ("gee") untuk organisme hidup ("bio") dan sebaliknya (Odum 1971). siklus biogeokimia hutan dapat dengan mudah dianggap sebagai transfer unsur hara antara jumlah kompartemen dengan lapisan ( Likens et al 1977; . Gambar l0.b). 

Proctor (1987) memberikan deskripsi singkat jalur utama yang menghubungkan berbagai lapisan penyimpanan :

Ekosistem menerima masukan unsur unsur hara melalui hujan, endapan debu dan aerosol (dalam kasus nitrogen) oleh fiksasi mikro–organisme yang berada di atas dan di bawah tanah (kecuali untuk nitrogen) yang terjadi akibat pelapukan. Lapisan utama unsur hara di atas tanah adalah kanopi (didefinisikan sebagai total komunitas tumbuhan) dan aliran unsur hara ke lantai hutan yang mengenai serasah kecil dan besar serta dalam throughfall dan stemflow air hujan, yang biasanya menjadi makin kaya dengan unsur hara dari daun dan kulit kayu.

Unsur hara secara bertahap dilepaskan dari benda mati oleh dekomposisi hewan tanah dan mikroorganisme. Dekomposisi kompleks dapat melibatkan perpindahan dan pelepasan unsur unsur hara. Unsur hara yang kompleks diambil dari pertukaran tanah dengan akar (mungkin biasanya dalam hubungan dengan jamur mikoriza) yang menyediakan lapisan bawah tanah untuk disalurkan (ekspor) ke kanopi.  Akar melepaskan unsur hara ke tanah sebagai sekresi oleh pelapukan dekomposisinya.  Kerugian unsur hara permanen terjadi melalui erosi permukaan, kebakaran, kehilangan drainase air dan dalam kasus nitrogen dengan abiotik atau mikroba denitrificasi. Beberapa kerugian permanen terutama  diakibatkan oleh fosfor yang secara efektif meninggalkan sistem dengan berubah ke dalam bentuk anorganik larut dalam tanah.

Hutan tropis yang tumbuh dengan kandungan miskin unsur hara hanya mampu mempertahankan tingkat biomassa yang tinggi melalui mekanisme pelestarian susunan unsur hara, menghasilkan siklus unsur hara tertutup dengan hanya sejumlah kecil unsur hara yang keluar dari sistem (Herrera et al 1978; Brinkmann 1985). Hutan yang tumbuh yang lebih subur akan menunjukkan jenis siklus kandungan unsur hara terbuka (Baillie 1989) .

Ketersediaan unsur hara jangka pendek diatur oleh keseimbangan antara proses pelepasan unsur hara ke dalam bentuk yang tersedia  (Gambar l0b), dalam jangka panjang status unsur hara ekosistem hutan tergantung pada keseimbangan antara masukan unsur hara (basah dan dekomposisi kering, mineral pelapukan, penyerapan gas/ fiksasi) dan output (terutama pencucian dan volatilisasi, Vitousek & Sanford 1986; Lewis et al . 1987; Gambar l0 a dan b) .

3.3 Aspek Metodologis

3.3.1 Perhitungan kehilangan unsur unsur hara

Kehilangan unsur unsur hara yang dilaporkan dalam beberapa literatur telah diperoleh dari variasi teknik hidrologi, Selain itu, pengamatan telah dibuat untuk berbagai skala waktu (bahkan kadang-kadang kurang dari satu tahun), yang memperkenalkan masalah variabilitas iklim (basah dan kering Franken & Leopold 1984; Likens et al . 1977; Poels 1987). Perkiraan yang tepat dari jumlah air mengalir dalam tanah biasanya sudah terkenal sulit (Cooper 1979, 1980). Beberapa telah mendekati masalah dengan mencoba untuk memecahkan persamaan neraca air (Ward 1975).

Metode  sederhana menghasilkan besarnya urutan berbeda dari nilai-nilai yang diperoleh melalui teknik lainnya, sebagian karena variasi spasial dalam struktur tanah dan konduktivitas hidrolik (Cooper 1979; Russell & Ewe1 1985; Brugge 1988).

Bruijnzeel 1983 ; Russell & Ewe1 1985; Nortcliff & Thornes 1989). Jadi yang disebut " zero-tension lysimeters " ( Gambar lla , Jordan 1968) hanya sampel fraksi bebas pengeringan air tanah, sisanya ditarik oleh gaya kapiler di tanah sekitar lysimeter tersebut (Horton & Hawkins 1965).

(Russell & Ewe1 1985),  sampel air dari instalasi tegangan nol sering menunjukkan konsentrasi unsur hara yang berbeda dari yang diperoleh dengan lysimeter pengisap (lihat Gambar 11b), meskipun tidak secara konsisten (Haines et al 1982;. Russell & Ewe1 1985).  Komposisi sampel air tanah oleh lysimeter pengisap akan tergantung pada besarnya pengisapan (Nortcliff & Thornes 1989) serta pada karakteristik retensi gelas atau piring lysimeter (misalnya keramik atau teflon, Zimmermann et al. 1978). 

Penggunaan DAS sebagai unit pengukuran akan mengendalikan masalah debit air sungai yang mengintegrasikan berbagai jenis aliran, mungkin dalam beberapa kasus menimbulkan masalah spasial  seperti pada variasi jenis tanah, situasi drainase dan tipe vegetasi (Lescure & Boulet 1985). Misalnya, di bagian Amazon dapat ditemukan tipe hutan dataran tinggi dengan jenis tanah Oxisols yang baik dan kering berada di tempat yang lebih tinggi dan jauh dari sungai ("Tierra firme") serta tipe vegetasi yang berbeda ("Caatinga") pada lembah-lembah endapan pasir yang digenangi air  (Briinig et al. 1977). Kehilangan unsur hara dari sistem oligotrophic sebagaimana ditentukan oleh teknik tangkapan mungkin atau tidak mungkin menjadi kerugian yang dialami oleh unsur biologi dalam ekosistem, tergantung pada kedalaman pelapukan batuan (melepaskan unsur hara) dan hubungannya dengan jaringan akar (bagaimana mengambil nutrisi) dan tingkatan lapisan sungai (Baillie 1989, Bruijnzeel 1989b).

3.3.2 Perhitungan Masukan Unsur Hara dari Atmosfer

Sulit untuk mendapatkan area realistis untuk memperkirakan jumlah unsur hara yang ada di dalam hutan tropis dataran tinggi melalui deposisi basah dan kering (White & Turner 1970; Crozat 1979;. Lewis et al 19871, terutama untuk unsur hara dengan fase atmosfer (Delmas & Servant 1983: Servant et al 1984). Kandungan unsur hara atmosfer untuk ekosistem hutan di daerah tropis secara sederhana diperkirakan dengan mengalikan total periode hujan dengan konsentrasi unsur hara (Parker 1983).  Curah hujan biasanya diukur dengan sampel dalam pembukaan hutan yang biasanya di atas kanopi (Jordan 1969; Manokaran 1980).  Dengan cara ini perkiraan kandungan unsur hara dari besarnya curah hujan (integrasi deposisi basah dan kering, Whitehead & Feth 1964) yang diperoleh, setidaknya adalah untuk curah hujan itu sendiri.

Untuk sejumlah alasan perkiraan ini belum tentu sama dengan nilai unsur hara yang diendapkan pada kanopi hutan (White &Turner 1970). Namun tidak hanya di atas udara saja, tetapi dapat juga dengan memperluas lebih jauh (per satuan luas) permukaan corong yang menangkap aerosol, debu, dan lain-lainsesuai standar danditempatkan pada tempatyang bersih terlindung (Mayer & Uhlrich 1974).  Permasalahan ini lebih lanjut diamati oleh Crozat (1979), Delmas et al. (1980), Harriss (1987 ) dan pengamat lain yang menunjukkan bahwa memperluas daerah hutan hujan dapat menghasilkan aerosol pada hutan itu sendiri.

3.3.3 Permasalahan dalam analisa

Hutan tropis yang terganggu sering ditemukan di tempat-tempat terpencil di mana sulit untuk menjaga standar yang tinggi dalam pengkuran variabel hidrologi dan / atau pemeliharaan dan penyimpanan sampel air (Herrera 1979; Galloway et al 1982;. Jordan 1982; Poels 1987). Namun, penting untuk diingat bahwa komparabilitas hasil yang diperoleh di lokasi yang berbeda tidak hanya ditentukan oleh pilihan teknik hidrologi atau pengumpulan dan prosedur penyimpanan sampel air (Ridder et al. 1985), tetapi juga dengan metode analisis seleksi.  Sebagai contoh, tidak selalu pasti bahwa "N" atau "P" mewakili jumlah total nitrogen atau fosfor.  Fraksi organik terlarut (sering tidak ditentukan) mungkin merupakan bagian terbesar dari jumlah total fosfor atau nitrogen dalam aliran air di hutan tropis (Brinkmann 1985: Lewis 1986). Sebuah aspek yang terkait dan sering dilupakan adalah standar laboratorium (LaBastide & van Goor 1978).

Tidak mengherankan dengan pertimbangan di atas Vitousek & Sanford (1986) menyimpulkan bahwa tidak ada pola yang berguna sehubungan dengan kehilangan unsur hara dari hutan tropis dapat ditarik dari (agak terbatas: n = 9) kumpulan data yang disajikan dalam kajian para pengamat. Sebaliknya, menurut Vitousek & Sanford, komparabilitas hasil seharusnya ditingkatkan terlebih dahulu dengan menggunakan teknik standar (dan sebagian baru). Meskipun cukup valid dari sudut pandang akademis, namun sudut pandang yang efektif berarti bahwa mungkin dapat diambil dalam satu dekade dari sekarang sebelum perbandingan dibuat. Sebuah percobaan untuk menemukan pola-pola yang dibuat di bawah ini dengan mengkritisi dan memeriksa data yang lebih besar (n = 25) dibandingkan yang digunakan oleh Vitousek & Sanford (1986) atau Proctor (1987).