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).
