Vol. 3, No.1: 71-75, April 2014
Respirasi Tanah sebagai Indikator Kepulihan Lahan Pascatambang Batubara di Sumatera Selatan
Soil Respiration as Recovery Indicator of Coal Postmining in South Sumatra
Dwi Setyawan *)1 dan H. Hanum 2
1 Fakultas Pertanian,Universitas Sriwijaya
2 Fakultas MIPA, Universitas Sriwijaya
*) Penulis untuk korespondensi: dsetyawan@unsri.ac.id

## ABSTRACT
Soil  respiration  has  been  widely  studied  in  relation  to  soil  health  and  carbon sequestration.  Respiration  measurements  are  better  performed  in  the  field,  either  with in- situ static or dynamic systems. This study evaluated the recovery of coal post-mining land in Tanjung Enim, South Sumatra, which is reflected from the ground surface indicators and soil respiration. Observations  were  carried out  at PT Bukit Asam  location represented by Muara  Tiga  Besar  (MTB).  Secondary  forest  was  also  used  as  a  reference.  The  area  had been revegetated generally with sengon, bamboo  and acacia in 2000 (North MTB), while planting  in  2005,  2006  and  2007  only  with  acacia  interspersed  with  eucalyptus  (South MTB). Soil samples were taken with a number of brass rings and then divided into 0-2, 2-5 and  5-10  cm  depth.  Respiration  with  inverted  box  technique  used  a  solution  of  0.5  M KOH.  Revegetation  increased  significantly  the  organic  carbon  content  from  0.96%  to 1.96%,  although  still  lower  than  organic  carbon  of  the  forest  soil  with  the  average  of 2.81%. There was also a similar pattern found for total N and available P. It is evident that soil  enrichment  occurs  in  the  0-2  cm  layer. In  situ soil  respiration  showed  no  consistent increase  with  age  of  revegetation  with  values  ranging  from  670  to  767  mg  CO 2 /m 2 per hour,  while  the  forest  soil  reaches  789  mg  CO 2 /m 2 per  hour.  Based  on  these  facts  we conclude that soil respiration can not be used as the sole indicator of recovery in coal post- mining land, thus needs to be combined with other variables.
Keywords: Coal mining, soil respiration, static system

## ABSTRAK
Respirasi  tanah  sudah  banyak  dikaji  dalam  kaitannya  dengan  kesehatan  tanah  dan sekuestrasi karbon. Pengukuran respirasi sebaiknya dilakukan di lapangan secara in-situ , baik dengan  sistem  statis  maupun  dinamis.  Penelitian  ini  mengevaluasi  kepulihan  lahan pascatambang  batubara  di  Tanjung  Enim,  Sumatera  Selatan  yang  dicerminkan  dari  indikator permukaan  tanah  dan  respirasi  tanah.  Pengamatan  dilaksanakan  di  PT  Bukit  Asam  yang diwakili  lokasi  Muara  Tiga  Besar  (MTB).  Hutan  sekunder  juga  digunakan  sebagai  acuan. Lokasi  tersebut  telah  direvegetasi  umumnya  dengan  sengon,  bambu  dan  akasia  pada  tahun 2000  (MTB  Utara),  sedangkan  penanaman  tahun  2005,  2006  dan  2007  hanya  dengan  akasia diselingi  dengan  eukaliptus  (MTB  Selatan).  Contoh  tanah  diambil  dengan  ring  (cincin  tanah) kemudian dipilah menjadi 0-2 cm, 2-5 cm dan 5-10 cm. Respirasi dengan teknik inverted box menggunakan larutan 0,5 M KOH. Pengaruh revegetasi meningkat secara nyata terhadap kadar karbon organik dari 0,96% menjadi 1,96% meskipun masih lebih rendah dibanding tanah hutan dengan  C-organik  2,81%.  Pola  yang  serupa  ditemukan  untuk  N-total  dan  P-tersedia. Pengkayaan  nyata  terjadi  pada  lapisan  tanah  0-2  cm.  Respirasi  tanah  secara  in-situ  tidak menunjukkan peningkatan yang konsisten dengan umur revegetasi dengan nilai berkisar antara 670 hingga 767 mg CO 2 /m 2 per jam, sedangkan pada tanah hutan mencapai 789 mg CO 2 /m 2 per jam.  Berdasarkan  fakta  tersebut  dapat  disimpulkan  respirasi  tanah  secara in-situ belum  dapat
digunakan  sebagai  indikator  tunggal  kepulihan  lahan  pascatambang  batubara  sehingga  perlu dikombinasikan dengan peubah lainnya .
Kata kunci: Respirasi tanah, sistem statis, tambang batubara

## PENDAHULUAN
Respirasi  tanah  adalah  proses  evolusi CO 2 dari  tanah  ke  atmosfer,  terutama dihasilkan  oleh  mikroorganisme  tanah  dan akar  tanaman.  Hal  ini  dipengaruhi  tidak hanya  oleh  faktor  biologis  (vegetasi, mikroorganisme)  dan  faktor  lingkungan (suhu,  kelembaban,  pH),  tetapi  juga  lebih kuat oleh faktor buatan manusia. Fang et al . (1998)  meneliti  hubungan  respirasi  tanah dengan  posisi  lintang  dan  suhu  tahunan yang  dianalisis  dengan  menggunakan  data yang diukur dari vegetasi hutan di berbagai belahan  dunia.  Tingkat  respirasi  tanah menurun secara eksponensial dengan peningkatan  lintang  dan  meningkat  dengan meningkatnya  suhu.  Setelah  hubungan antara  respirasi  tanah  dan  suhu,  nilai  Q10 (hukum  Van  Hoff)  diperoleh  sebesar  1,57 dalam skala global.
Setelah  fotosintesis,  respirasi  tanah merupakan  aliran  karbon  terbesar  kedua  di sebagian  besar  ekosistem.  Respirasi  tanah yang  meliputi  akar  dan  respirasi  mikroba diperkirakan  kontribusinya  60-90%  dari total  respirasi  ekosistem  di  hutan  beriklim sedang  atau  temperate  (Goulden et  al . 1996).  Fenomena  ini  mendapat  perhatian yang  besar  terutama  untuk  ekosistem  di daerah  temperate  (Clinton  dan  Vose  1999; Boone et  al .  1998).    Pengukurannya  mulai dari  tataran  akar  atau  rhizosper  (Cheng et al . 1996) hingga tegakan hutan (Ekblad dan Högberg 2001; Abnee et al . 2004).
Pengukuran  respirasi  secara in-situ sering  diterjemahkan  sebagai  flux  CO 2 . Respirasi  dapat  dikaitkan  dengan  status kesehatan  tanah.  Laju  respirasi  tanah  dapat diukur dalam sistem dinamis maupun statis. Teknik pengukuran yang canggih umumnya menggunakan infrared gas analyser (IRGA).  Teknik  ini  masih  relatif  mahal. Untuk  aplikasi  yang  lebih  sederhana  di lapangan, Tongway et al . (2003) menggunakan  pengukuran  EC  larutan  0,5 M  KOH  yang  telah  menjerap  CO 2 dalam
inverted  box sebagai  teknik  pendekatan yang  mudah  diadopsi  dan  relatif  lebih murah.
Penelitian  ini  bertujuan  mengukur besaran laju respirasi tanah secara in-situ di berbagai macam tutupan lahan pascatambang  batubara  di  Tanjung  Enim, Sumatera  Selatan  dan  mengkorelasikannya dengan berbagai kondisi permukaan tanah.

## BAHAN DAN METODE

## Analisis Fungsi Lansekap
Kegiatan  pengamatan  dalam  analisis fungsi  lansekap  dilakukan  secara  bertahap sebagai  berikut. Pertama ,  mengenali  jenis- jenis zona dalam bentang lahan daerah bekas tambang  dengan  memperhatikan  proses- proses  yang  mempengaruhi  akumulasi  atau erosi  sumberdaya  lahan  (partikel  tanah, serasah,  air). Kedua ,  menetapkan  transek pengamatan  yang  dapat  mewakili  berbagai zona  bentang  lahan  berdasarkan  pengamatan dalam  tahap  pertama.  Sifat-sifat  permukaan tanah  yang  digunakan  dalam  pengamatan tahap  kedua  tersebut  mencakup  kondisi tutupan  tanah  sampai  tekstur  permukaan tanah (Tongway dan Hindley 1995; Setyawan 2004).    Berdasarkan  nilai  (skor)  yang diperoleh  untuk  setiap  sifat  permukaan  lahan tersebut,  selanjutnya  ditetapkan  tiga  macam indeks,  yaitu  stabilitas,  infiltrasi  dan  siklus hara.  Sifat-sifat  tertentu  mungkin  tidak berlaku dalam kondisi khusus, misal kriptogam tidak terbentuk pada tanah dengan serasah  yang  tebal.  Dalam  hal  ini  kriptogam akan diberi nilai nol dan tidak diperhitungkan dalam  menentukan  nilai  indeks  ANSILAN. Perhitungan  nilai  indeks  tersebut  dilakukan secara otomatis dengan template Excel
Pengambilan Contoh Tanah dan Respirasi Contoh  tanah  diambil  mewakili  zona ( patches ) dari pengamatan transek di lapangan.  Zona run-on dan run-off dipilih secara sistematik dari blok revegetasi dengan umur  berbeda  sesuai  dengan  kondisi  setiap lokasi  tambang.  Kedalaman  contoh  tanah yang  diambil  yaitu  0-2  cm,  2-5  cm  dan
5-10 cm. Dari setiap lokasi juga akan diamati keadaan  tanah  yang  belum  terganggu (dianggap sebagai lokasi acuan).
Beberapa  sifat  tanah  yang  dianalisis meliputi  distribusi  ukuran  partikel  (tekstur) dengan  metode  hidrometer,  kerapatan  isi (cincin  tanah  dan  gravimetrik)  dan  stabilitas agregat  (pengayakan  basah),  sedangkan  sifat kimia  meliputi  nilai  pH  tanah  dan  salinitas (EC)  dengan  menggunakan  suspensi  1:5 dalam  air  destilasi,  kadar  karbon  organik (Walkley  dan  Black)  dan  nitrogen  total (destruksi  Kjeldahl)  dan  fosfor  (P-Bray). Pengukuran  respirasi  tanah  menggunakan ring berdiameter  20  cm  dan  tinggi  10  cm menurut  metode inverted  box (Hartigan, 1980)  dengan  larutan  0,5  M  KOH  sebagai penangkap  gas  CO 2 . Rumus  respirasi sebagai berikut:
t 1 314 10000 x x x) 220(x Respirasi 1 2 2     
Keterangan:
Laju  respirasi  dinyatakan  dalam  mg CO 2 /m 2 /jam x = EC contoh (mS/cm) x 1 = EC dari KOH jenuh CO 2 x 2 = EC dari KOH segar t = waktu untuk pengukuran (jam).

## Analisis Data
Statistik  deskriptif  digunakan  untuk menganalisis data yang dikumpulkan. Hasil amatan LFA diolah khusus dengan template Excel  yang  dikembangkan  oleh  Tongway dan Hindley (1995).

## HASIL
Sifat Kimia Tanah Pascatambang

## Batubara
Tanah  alami  dan  bahan  timbunan yang  digunakan  untuk  menimbun  lahan reklamasi  ( back  filling )  umumnya  bersifat masam  sampai  sangat  masam  (Tabel  1). Nilai pH berkisar dari 3,6  hingga 4,6 untuk lapisan  teratas  (0-2  cm),  selanjutnya berubah  tidak  dengan  pola  tertentu  pada lapisan di bawahnya (2-10 cm). Tanah yang diamati  juga  tidak  menunjukkan  salinisasi seperti  ditunjukkan  oleh  nilai  EC  kurang dari  1  mS/cm.  Reklamasi  secara  umum
meningkatkan  kadar  karbon  organik  antara 1-1,5%  dalam  waktu  5-6  tahun.  Pola peningkatan  ini  serupa  untuk  nitrogen  total dan fosfor tersedia.

## Respirasi Tanah dan Indeks Siklus Hara
Pengukuran  respirasi  tanah  secara in situ menunjukkan  keragaman  hasil  yang cukup  besar.  Laju  respirasi  berkisar  antara 700  hingga  1700  mg  CO 2 /m 2 per  jam (Gambar  1).  Indeks  siklus  hara  berkisar 20%  sampai  50%  dengan  pola  yang mendekati  linier  dengan  umur  revegetasi. Dengan  beberapa  titik  pengamatan  di  luar garis  regresi,  secara  umum  laju  respirasi tanah cenderung meningkat dengan peningkatan indeks siklus hara.

## PEMBAHASAN
Pada  lokasi  Tanjung  Enim  ketiga indeks  (stabilitas,  infiltrasi  dan  daur  hara) meningkat  relatif  lambat  dalam  rentang umur  7  tahun  revegetasi.  Nilai  awal  indeks stabilitas  lebih  tinggi  dan  meningkat  jauh lebih  cepat  dibanding  dua  indeks  lainnya. Indeks stabilitas menunjukkan kecenderungan  meningkat  pada  tanah dengan  stabilitas  agregat  lebih  besar (Gambar  1).  Kondisi  ini  sangat  berbeda dengan  bentang  lahan  daerah  subtropika atau  iklim  sedang  dengan  curah  hujan tahunan  umumnya  jauh  lebih  rendah dibanding di daerah tropika (Tongway et al . 2003;  Setyawan  2004).  Dorongan  ( pulse ) akibat  curah  hujan  yang  lebih  tinggi  di daerah tropika menghasilkan laju pertumbuhan  vegetasi  lebih  cepat.  Oleh karena  itu,  masa  dua  tahun  pertama  dalam kegiatan rehabilitasi lahan tambang merupakan  saat  yang  kritis  sebagai  pijakan untuk  menilai  apakah  kegiatan  rehabilitasi tersebut menuju kondisi yang berkelanjutan. Dalam rentang waktu tersebut pemantauan kondisi lahan sebaiknya lebih sering dilakukan.
Banyak  faktor  yang  mempengaruhi lau  respirasi  tanah.  Hakekatnya  respirasi tanah  adalah  proses  mikrobiologis,  selain oleh  perakaran  tanaman.  Bahan  timbunan yang mengandung cukup kapur atau karbon
juga  potensial  untuk  teroksidasi  dan melepaskan CO 2 . Dengan melihat perubahan bahan organik (serasah) menjadi bahan  organik  tanah,  laju  respirasi  tanah dapat ditafsirkan secara kualitatif (Setyawan et  al .  2011).  Lahan  tambang
kadang  mengalami  cekaman  kelembaban yang dapat menggangu proses metabolisme mikroba  perombak  bahan  organik.  Jadi dengan memperhatikan laju respirasi tanah, tingkat  kepulihan  lahan  pascatambang batubara dapat dikaji secara kuantitatif.
Tabel  1. Rerata  nilai  analisis  contoh  tanah  mewakili  berbagai  umur  revegetasi  dan  hutan  analog  MTBS Tanjung Enim
Revegetasi Tahun Kedalaman (cm) pH EC (μS/cm) C-organik (%) N-total (%) P Bray (mg/kg) 2006 0-2 4,66 145,5 1,03 0,10 4,85 2-5 4,65 186,3 0,88 0,09 2,70 5-10 4,27 240,3 0,97 0,09 2,25 2005 0-2 4,56 51,5 0,67 0,07 7,05 2-5 4,57 70,3 0,60 0,06 4,09 5-10 4,64 54,6 0,62 0,06 3,04 2000 0-2 3,60 700,6 2,46 0,22 4,09 2-5 3,72 478,4 1,81 0,16 2,81 5-10 3,65 582,6 1,61 0,15 1,84 Hutan 0-2 4,44 85,5 3,41 0,30 10,58 2-5 4,38 64,4 2,66 0,24 7,05 5-10 4,78 58,9 2,38 0,22 6,19
Gambar 1. Hubungan antara laju respirasi tanah dengan indeks siklus hara LFA

## KESIMPULAN
Tingkat kepulihan lahan dapat dihubungkan  dengan  aktivitas  komunitas
mikroba  tanah  dan  kualitas  tegakan revegetasi.  Tanaman  dengan  perakaran yang  sehat,  meluas  akan  lebih  aktif  dalam
respirasi.  Laju  respirasi  tanah  merupakan indikator tingkat kepulihan lahan pascatambang  meskipun  dengan  derajat determinasi yang beragam.

## UCAPAN TERIMA KASIH

## Kami sampaikan terima  kasih  kepada
General  Manajer  dan  para  staf  di  Bagian Perencanaan  Lingkungan  Unit  Penambangan Tanjung  Enim  yang  telah  memfasilitasi penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Abnee  AC,  Thompson  JA,  Randall,  Kolka RK. 2004. Landscape modeling of in- situ  soil  respiration  in  a  forested watershed  of  Southeastern  Kentucky, USA. Environmental  Management 33(1):S168-S175.
Boone  RD,  Nadelhoffer  KJ,  Canary  JD, Kaye  JP.  1998.  Roots  exert  a  strong infuence on the temperature sensitivityof  soil  respiration. Nature 396:571-572.
Cheng  W,  Zhang  Q,  Coleman  DC,  Carroll CR,  Hoffman  CA.  1996.  Is  available carbon  limiting  microbial  respiration in  the  rhizosphere? Soil  Biology  and Biochemistry 28(10/11):1283-1288.
Clinton  BD,  Vose  JM.  1999.  Fine  root respiration  in  mature  eastern  white pine  ( Pinus  strobus )  in  situ:  the importance  of  CO 2 in  controlled environments. Tree Physiology 19:475-479.
Ekblad  A,  Högberg  P.  2001.    Natural abundance  of 13 C  in  CO 2 respired from forest soils reveals speed of link between  tree  photosynthesis  and  root respiration. Oecologia 127:305-308.
Fang  J,  Zhao  K,  Liu  S.  1998.  Factors affecting  soil  respiration  in  reference
with  temperature’s  role  in  the  global scale. Chinese  Geographical  Science 8(3):246-255.
Goulden ML, Munger JW, Fan SM, Daube BC,  Wofsy  SC.  1996.  Exchange  of carbon dioxide by a deciduous forest: response to interannual climate variability. Science 271:1576-1578.
Hartigan  J.  1980.  Soil  Respiration  as  an index of forest floor metabolism [PhD thesis].  Armidale  NSW  Australia: University of New England.
Tongway  D,  Hindley  N.  1995. Manual  for
Assessment  of  Soil  Condition  of Tropical Grasslands . Canberra: CSIRO  Division  of  Wildlife  and Ecology.
Tongway  D,  Hindley  N,  Seaborn  B.  2003. Indicators of ecosystem rehabilitation success.  Stage  two  -  verification  of EFA  indicators .  Canberra:  CSIRO Sustainable Ecosystems.
Setyawan D. 2004. Soil development, plant colonization  and  landscape  function analysis  for  disturbed  lands  under natural  and  assisted  rehabilitation [PhD  Thesis].  Perth:  The  University of Western Australia.
Setyawan  D,  Hanum  H,  Tambas  D.  2007. Uji  kehandalan dan verifikasi metode analisis  fungsi  ekosistem  (ANSIKO) sebagai  indikator  kepulihan  lahan  di daerah  tropika.  [Laporan  Penelitian Hibah  Bersaing  Batch  XV].  Jakarta: DP2M Dikti.
Setyawan  D,  Gilkes  R,  Tongway  D.  2011. Nutrient  cycling  index  in  relation  to organic  matter  and  soil  respiration  of rehabilitated  mine  sites  in  Kelian, East  Kalimantan. Journal  of  Tropical Soil 11(3):209-214.