## Model Persamaan Massa Karbon Akar Pohon dan Root-Shoot Ratio Massa Karbon
Equation Models of Tree Root Carbon Mass and Root-Shoot Carbon Mass Ratio
Elias 1 *, Nyoman  Jaya Wistara 2 , Miranti  Dewi 1 ,  dan Hania  Purwitasari 1
1 Departemen Manajemen Hutan, Institut Pertanian Bogor, Jalan Lingkar Akademik, Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680
2 Departemen Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor, Jalan Lingkar Akademik, Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680

## Abstract
The case study was conducted in the area of Acacia mangium plantation at BKPH Parung Panjang, KPH Bogor. The objective of the study was to formulate equation models of tree root carbon mass and root to shoot carbon mass ratio of the plantation. It was found that carbon content in the parts of tree biomass (stems, branches, twigs, leaves, and roots) was different, in which the highest and the lowest carbon content was in the main stem of the tree and in the leaves, respectively. The main stem and leaves of tree accounted for 70% of tree biomass. The root- shoot ratio of root biomass to tree biomass above the ground and the root-shoot ratio of root biomass to main stem biomass was 0.1443 and 0.25771, respectively, in which 75% of tree carbon mass was in the main stem and roots of tree. It was also found that the root-shoot ratio of root carbon mass to tree carbon mass above the ground and the root-shoot ratio of root carbon mass to tree main stem carbon mass was 0.1442 and 0.2034, respectively. All allometric equation models of tree root carbon mass of A. mangium have a high goodness-of-fit as indicated by its high adjusted R 2 .
Keywords: Acacia mangium, allometric, root - shoot ratio, biomass, carbon mass
*Penulis untuk korespondensi, email: elias2956@yahoo.com, telp.+62-251-8621244, faks.+62-251-8621244

## Pendahuluan
Ekosistem hutan berperan sangat penting dalam menjaga keseimbangan siklus karbon global. Dalam proses fotosintesis, CO 2 dari atmosfer diikat oleh vegetasi dan disimpan dalam bentuk biomassa. Penyerapan dan penyimpanan CO 2 oleh hutan berperan penting dalam menurunkan konsentrasi CO 2 di atmosfer. Peranan hutan ini telah mendapat pengakuan Kyoto Protokol pada tahun 1997.  Dalam Convention on Par- ties (COP)  13  yang  diselenggarakan  pada  tanggal  7–14 Desember 2007 di Bali, Indonesia bersama dengan negara- negara yang memiliki hutan tropis mengusulkan agar pro- gram Reduced Emissions from Deforestation and Degra- dation (REDD)  diakui  sebagai  program  yang  dapat mengurangi emisi CO 2 di atmosfer. Salah satu aspek penting dalam  menyukseskan  program  REDD  adalah  tersedianya metode estimasi stok karbon hutan yang akurat.
Massa  kar bon  dalam  pohon  tersimpan   di  dalam komponen-komponen  biomassa  pohon  yang  terdiri  dari biomassa akar, batang utama, batang cabang, ranting, dan daun.  Berdasarkan pada kelima komponen biomassa pohon tersebut, biomassa akar merupakan bagian yang paling sulit diukur.  Hal ini disebabkan oleh akar pohon terpendam di dalam lapisan tanah dengan penyebaran dan percabangan ke segala arah dan dalam jarak yang cukup jauh dari pohonnya. Selain itu, bagian akar yang berukuran kecil dan halus sulit dikumpulkan pada saat penggalian. Karakteristik akar pohon ini  menyebabkan  pengukuran  biomassa  akar  pohon memerlukan waktu lama dan biaya yang lebih tinggi daripada
pengukuran komponen biomassa di atas tanah.  Penelitian ini bertujuan mendapatkan model persamaan alometrik biomassa dan massa karbon serta root-shoot ratio massa karbon pohon Acacia mangium. Model persamaan tersebut diharapkan dapat dipergunakan untuk mengestimasi massa karbon akar dan batang pohon A. mangium.

## Metode
Penelitian lapangan dilakukan di hutan tanaman industri (HTI) A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor, Jawa Barat. Pohon A. mangium yang dipilih sebagai pohon contoh  berjumlah  40  yang  merupakan  pohon-pohon  yang mewakili populasi setiap kelas diameter dari 8 kelas diame- ter  pohon  dalam  tegakan.    Metode  pengukuran  dan pengumpulan data pohon contoh mengikuti tahapan kerja yang telah dijelaskan oleh Elias dan Wistara (2009).  Contoh bahan uji di laboratorium diambil dari batang utama, cabang, ran- ting, akar, dan daun pada tiap-tiap pohon contoh. Jumlah contoh  yang  diambil  sebagai  bahan  uji  laboratorium  dari masing-masing bagian pohon contoh dengan 3 kali ulangan sebanyak 600 buah. Cara pengambilan contoh bahan uji di lapangan  mengikuti  cara  yang  diterapkan  oleh  Elias  dan Wistara  (2010).  Pengujian  parameter  di  laboratorium dilakukan berdasarkan standard American  Society  for Tes- ting Material (ASTM) dan Standar Nasional Indonesia (SNI) yang sesuai. Kadar  air, zat terbang, kadar  abu, dan kadar karbon masing-masing ditentukan dengan mengikuti metode standar ASTM D 4442-07 (ASTM 1990), ASTM D 5832-98
(ASTM 2008), ASTM D 2866-94 (ASTM 1999), dan SNI 06-3730-1995 (BSN 1995).
Pengolahan data Model persamaan alometrik massa karbon pohon diperoleh dari hubungan antara peubah tidak bebas (massa karbon pohon) dan peubah bebas (diamater dan tinggi pohon). Hubungan dinyatakan dalam persamaan:
Cp = a D b [1]
Cp = a D b H c [2]
keterangan:
Cp = Bobot massa karbon dalam pohon (kg) D
= Diameter setinggi dada (cm)
H = Tinggi pohon (m) a, b, c = Konstanta
Model persamaan alometrik massa karbon akar pohon diperoleh dari hubungan antara massa karbon akar pohon sebagai  peubah  tidak  bebas  dan  diamater  pohon  sebagai peubah bebasnya. Hubungan dinyatakan dalam persamaan:
Ca = a D b
[3]
keterangan:
Ca = Bobot massa karbon dalam akar pohon (kg)
D = Diameter setinggi dada (cm)
a, b = Konstanta
Model persamaan alometrik massa karbon akar pohon diperoleh dari hubungan antara massa karbon akar sebagai peubah tidak bebas dan massa karbon komponen pohon di atas  tanah  sebagai  peubah  bebasnya.  Hubungan  tersebut dinyatakan dalam persamaan:
Ca = a Ckp b
[4]
keterangan:
Ca = Bobot massa karbon dalam akar pohon (kg)
Ckp = Bobot massa karbon dalam komponen pohon di atas tanah (kg)
a, b = Konstanta
Root-shoot ratio biomassa pohon dan massa karbon pohon dihitung menggunakan persamaan:
Rb = Ba / Bat [5]
Rc = Ca / Cat [6]
keterangan:
Rb = Root-shoot ratio biomassa pohon Ba = Biomassa akar pohon (kg atau ton)
Bat = Biomassa pohon di atas tanah (kg atau ton)
Rc = Root-shoot ratio massa karbon pohon Ca = Bobot massa karbon akar pohon (kg atau ton)
Cat = Bobot massa karbon pohon di atas tanah (kg atau ton)

## Hasil  dan  Pembahasan
Kadar karbon pohon Penelitian ini menunjukkan bahwa kadar karbon  rata-rata dalam  komponen biomassa  batang utama, cabang, akar, ranting, dan daun pohon A. mangium masing-masing sebesar 61,38%, 50,53%, 47,99%, 41,04%, dan 28,78%.  Data ini menunjukkan adanya perbedaan kadar
karbon dalam biomassa komponen-komponen pohon.  Kadar karbon tertinggi terdapat dalam biomassa batang utama dan kadar karbon terendah terdapat dalam biomassa daun. Hasil serupa telah ditemukan oleh Elias dan Wistara (2009, 2010) di hutan rakyat jeunjing ( Paraserienthes falcataria ), dan hasil penelitian Peichl dan Arain (2006, 2007) di hutan pinus di daerah subtropik.
Kadar  karbon  dalam  biomassa  komponen-komponen pohon A. mangium terlihat semakin tinggi seiring dengan semakin besarnya diameter pohon (Tabel 1).  Hasil penelitian ini sesuai dengan hasil penelitian Peichl dan Arain (2007) terhadap pohon pinus di daerah subtropik, yang menunjukkan bahwa  kadar  karbon  biomassa  batang  meningkat  dengan meningkatnya umur pohon dan tegakan. Temuan para peneliti tersebut dapat menunjukkan bahwa model pendugaan massa karbon  Brown  (1997)  dan  Ketterings et  al .  (2001)  yang mengasumsikan kadar  karbon biomassa  vegetasi rata-rata sebesar 50%, kemungkinan menghasilkan hasil perhitungan yang kurang akurat.
Sebagian besar batang utama pohon terdiri dari kayu yang mengandung  40–45%  selulosa  dan  beberapa  komponen berkarbon  lainnya.  Potensi  kandungan  selulosa  dan  zat penyusun kayu lainnya meningkat dengan meningkatnya dia- meter pohon (Achmadi 1990). Hal ini dapat menyebabkan kadar karbon yang tinggi dalam batang utama dan batang pohon berdiameter besar.
Biomassa  dan  massa  karbon  pohon Hasil  penelitian  ini menunjukkan bahwa proporsi komponen biomassa pohon A. mangium dari  tertinggi  ke  terendah  terdapat  pada  bagian batang utama, daun, akar, ranting, dan cabang, masing-masing sebesar  51,84%,  17,79%,  13,36%,  10,22%,  dan  6,74%. Proporsi yang rendah dari biomassa cabang dapat disebabkan oleh belum terdapatnya cabang berukuran lebih dari 5 cm pada pohon berdiameter kurang dari 10 cm, sedangkan pohon berdiameter  besar  bercabang  kecil-kecil  sehingga  sedikit jumlah  cabang  berdiameter  lebih  dari  5  cm.  Hal  serupa ditemukan untuk proporsi massa karbon dalam komponen- komponen biomassa pohon. Massa karbon tertinggi terdapat pada batang utama (62,00%) yang diikuti oleh bagian akar, daun,  ranting,  dan  cabang  dengan  kadar  masing-masing sebesar 112,61%, 10,32%, 8,34%, dan 6,77%.  Kayu yang 97–99% merupakan polimer alami adalah komponen dominan dalam batang utama pohon. Komponen kimia terbesar dari polimer  alami  kayu  adalah  polisakarida  yang  kadarnya mencapai 65–75%. Kayu juga tersusun oleh komponen kimia berkarbon lain, seperti lignin dan ekstraktif. Kadar komponen berkarbon  yang  tinggi  di  dalam  batang  utama  dapat menyebabkan  tingginya  kadar  karbon  dalam  komponen batang tersebut.
Besarnya  biomassa  dan  massa  karbon  komponen- komponen pohon A. mangium terlihat semakin meningkat seiring  dengan  peningkatan  peningkatan  diameter  pohon (Tabel 2 dan Tabel 3). Besarnya massa karbon tiap komponen pohon dipengaruhi oleh besarnya biomassa dan kadar karbon biomassa komponen pohon yang bersangkutan.
Tabel 1  Rata-rata kadar karbon biomassa komponen-komponen pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor
Kadar karbon (%) Kelas diameter (cm) Akar Batang utama Cabang Ranting Daun 0–5 43,42 58,45 - 36,57 28,14 5–10 42,61 58,93 - 40,99 27,85 10–15 46,31 64,94 50,30 39,97 28,25 15–20 43,05 62,56 49,00 39,97 27,57 20–25 54,25 58,11 52,25 44,87 30,10 25–30 49,42 63,42 48,18 41,32 30,20 30–35 53,76 63,03 49,00 38,54 29,55 35–40 51,13 61,57 54,47 46,12 28,59 Rata-rata 47,99 61,38 50,53 41,04 28,78
Tabel 2  Biomassa komponen-komponen pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor Biomassa (kg) Kelas diameter (cm) Akar Batang utama Cabang Ranting Daun Total (kg) 0–5 0,230 1,481 - 0,155 0,511 2,376 5–10 2,762 5,453 - 2,593 3,852 14,661 10–15 12,378 57,272 0,809 10,774 8,943 90,177 15–20 25,679 114,826 1,112 13,754 26,561 181,933 20–25 47,636 134,691 28,392 20,783 25,136 256,638 25–30 36,850 154,350 17,260 37,210 52,130 297,790 30–35 33,970 181,850 22,010 34,000 60,970 332,790 35–40 59,840 201,290 41,030 48,460 124,020 465,640 Rata-rata 27,418 106,402 13,827 20,966 36,515 205,251
Tabel 3  Massa karbon kompoenen-komponen pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor Massa karbon (kg) Kelas diameter (cm) Akar Batang utama Cabang Ranting Daun Total (kg) 0–5 0,100 0,865 - 0,057 0,144 1,166 5–10 1,177 3,214 - 1,061 1,073 6,525 10–15 5,732 37,192 0,407 4,307 2,527 50,165 15–20 11,055 71,846 0,545 5,498 7,323 96,267 20–25 25,843 78,269 14,835 9,324 7,566 135,837 25–30 18,211 97,889 8,316 15,375 15,740 155,531 30–35 19,280 114,670 10,785 13,104 18,017 175,859 35–40 25,990 123,934 22,349 22,350 35,457 230,008 Rata-rata 13,424 65,985 7,155 8,885 10,981 106,430
Root-shoot ratio biomassa dan massa karbon pohon  Root- shoot ratio merupakan nisbah antara biomassa atau massa karbon akar pohon dan biomassa atau massa karbon pohon di atas tanah atau batang utama pohon. Hasil analisis root- shoot ratio dalam penelitian ini menunjukkan bahwa besarnya root-shoot ratio biomassa akar terhadap biomassa pohon di atas permukaan tanah berada pada kisaran 0,0906–0,2071 (rata-rata  0,1443),  dan root-shoot  ratio biomassa  akar terhadap batang utama berkisar antara 0,1324–0,4172 (rata- rata 0,2577), sedangkan root-shoot ratio massa karbon akar pohon terhadap massa karbon pohon di atas permukaan tanah berkisar antara 0,0794–0,2132 (rata-rata 0,1442) dan root- shoot ratio massa karbon akar pohon terhadap batang utama berkisar antara 0,0983–0,3017 (rata-rata 0,2034) (Tabel 4).
Berdasarkan  hasil  tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa
biomassa maupun  massa karbon  pohon A. mangium yang terdapat di dalam akar adalah sekitar 15%. Hasil ini lebih tinggi dari biomassa yang tersimpan dalam akar pohon yang tumbuh di moist lowland forest yang berjumlah 12% dengan kisaran root-shoot ratio antara 0,04–0,33 (rata-rata 0,12), lebih rendah dibanding proporsi biomassa yang tersimpan dalam akar pohon moist montane forest yang berjumlah 22% dengan kisaran root-shoot ratio antara 0,11–0,33 (rata-rata 0,22) (Sanford & Cuevan 1996, diacu dalam Brown 1997). Root-shoot ratio biomassa hasil penelitian ini lebih rendah dari nisbah yang ditemukan oleh Wang et al. (2008) untuk areal hutan di daerah Timur Laut China yang menghasilkan root-shoot ratio biomassa rata-rata 0,27.  Adapun untuk hutan primer, root-shoot ratio adalah 0,26, untuk hutan sekunder sebesar 0,31, dan untuk hutan tanaman sebesar 0,24.
Tabel 4 Root-shoot ratio biomassa dan massa karbon pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor
Root- shoot ratio biomassa Root-shoot ratio massa karbon Kelas diameter (cm) Batang utama Pohon di atas tanah Batang utama Pohon di atas tanah 0–5 0,1324 0,0906 0,0983 0,0794 5–10 0,4172 0,1777 0,3017 0,1704 10–15 0,1794 0,1296 0,1280 0,1058 15–20 0,1955 0,1418 0,1345 0,1125 20–25 0,2270 0,2071 0,3013 0,2132 25–30 0,2387 0,1326 0,1860 0,1326 30–35 0,1868 0,1231 0,1681 0,1231 35–40 0,2973 0,1274 0,2097 0,1274 Rata-rata 0,2577 0,1443 0,2034 0,1442
Persamaan  alometrik  pohon Analisis  data  pengukuran biomassa pohon sampel dan kadar karbon dari sampel bagian- bagian  pohon  menghasilkan  model  persamaan  alometrik biomassa  dan  masa  karbon  pohon A.  mangium (Tabel  5). Hubungan biomassa dan massa karbon dengan diameter dan tinggi  pohon  dari  persamaan  alometrik  yang  dihasilkan menunjukkan  adanya hubungan  yang  sangat  erat. Hal  ini berarti bahwa model persamaan-persamaan tersebut dapat dipergunakan untuk menduga biomassa dan massa karbon pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor.

## Model persamaan alometrik massa karbon akar pohon
Model persamaan alometrik massa karbon akar pohon pada penelitian  ini  diperoleh  dari  analisis  persamaan  regresi
Tabel 5  Model alometrik biomassa dan massa karbon pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor
Model persamaan alometrik R 2 adj. (%) s p W = 0,154170 D 2,27 98,2 0,108813 0,000 W = 0,045708 D 1,51 H 1,34 100,0 0,009044 0,000 Biomassa W = 0,093325 D 2,16 Hb 0,514 98,5 0,097927 0,000 C = 0,067608 D 2,33 97,7 0,128042 0,000 C = 0,016595 D 1,44 H 1,56 99,9 0,025171 0,000 Massa karbon C = 0,038018 D 2,21 Hb 0,599 98,1 0,115815 0,000 W : biomassa pohon (kg pohon -1 ); C : massa karbon pohon (kg pohon -1 ); D : diameter pohon setinggi dada (cm); H : tinggi total pohon sampai diameter batang <10 cm; Hb : tinggi pohon bebas cabang (m); s : simpangan baku; p : taraf nyata; dan R 2 adj. : koefisien determinasi.
Tabel 6  Persamaan alometrik massa akar karbon pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor
Persamaan alometrik massa akar pohon R 2 adj.(%) s p Ca = 0,004570 D 2,60 97,8 0,137253 0,000 Ca = 0,003981 D 2,52 H 0,138 97,5 0,145685 0,000 Ca = 0,006309 D 2,67 Hb -0,337 97,8 0,139259 0,000 Ca = 0,0831764 Ct 1,10 95,5 0,198727 0,000 Ca = 0,152054 Cb 1,07 88,7 0,313472 0,000 Ca = 9,31108 Cc 0,465 66,0 0,229826 0,031 Ca = 1,21619 Cr 1,08 95,5 0,198140 0,000 Ca = 1,069301 Cd 1,32 97,8 0,139751 0,000 Ca : massa  akar  pohon  (kg  pohon -1 ); D :  diameter  pohon  setinggi  dada  (cm); H :  tinggi  total  pohon  sampai  diameter  batang <10 cm; Hb :  tinggi pohon bebas cabang  (m); Ct : massa  karbon pohon total  (kg pohon -1 ); Cb : massa karbon batang utama (kg pohon -1 ); Cc : massa karbon cabang pohon (kg pohon -1 ); Cr : massa karbon ranting (kg pohon -1 ); Cd : massa karbon daun (kg pohon -1 ); s : simpangan baku; p : taraf nyata; dan R 2 adj .: koefisien determinasi.
sederhana  yang  menunjukkan  hubungan  yang  erat  antara massa karbon akar sebagai peubah tak bebas dengan massa karbon komponen pohon di atas tanah (batang utama, cabang, ranting, dan daun) atau diameter pohon setinggi dada dan tinggi pohon sebagai peubah bebasnya (Tabel 6).
Persamaan-persamaan alometrik  massa akar  pohon A. mangium hasil penelitian ini mempunyai koefisien determinasi ( R 2 adj .)  sangat  tinggi,  kecuali  koefisien  determinasi persamaan alometrik hubungan massa akar pohon dengan massa karbon cabang yang memiliki nilai R 2 adj. = 66%. Hal ini diduga karena ukuran cabang-cabang pohon A. mangium umumnya  kecil,  terutama  pada  pohon-pohon  berdiameter sedang, bahkan pada pohon kecil sering tidak terdapat cabang pohon karena diameter cabangnya < 5 cm.

## Kesimpulan
Kadar karbon yang terdapat dalam biomassa komponen- komponen pohon A. mangium tidak sama besarnya. Kadar karbon tertinggi terdapat dalam biomassa batang utama dan terendah  terdapat  dalam  biomassa  daun.  Semakin  besar diameter pohon maka kadar karbon biomassanya juga semakin besar.  Persamaan-persamaan alometrik biomassa dan massa karbon pohon maupun akar pohon yang diperoleh mempunyai koefisien  deter minasi  yan g  tinggi,  sehingga  dapat dipergunakan  untuk  menduga  potensi  biomassa  maupun massa karbon pohon A. mangium di BKPH Parung Panjang, KPH Bogor.

## Ucapan  Terima  Kasih
Artikel ini merupakan salah satu hasil penelitian Inovasi Metodologi dan Metode Estimasi Cadangan Karbon dalam Hutan  dalam  Rangka  Program  Reduced  Emissions  from Deforestation  and  Degradation  (REDD)  Indonesia .  Tim Peneliti  menyampaikan  ucapan  terima  kasih  kepada Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, Direktorat  Jenderal  Pendidikan  Tinggi,  Kementerian Pendidikan  Nasional  Republik  Indonesia,  yang  telah membiayai penelitian ini melalui Skema Hibah Penelitian Strategis  Nasional  Tahun  Anggaran  2010  dan  kepada Lembaga Penelitian dan  Pengabdian kepada Masyarakat, Institut Pertanian Bogor yang telah mendukung penelitian ini.

## Daftar  Pustaka
Achmadi  SS.  1990. Kimia  Kayu .  Bogor:  Pusat  Antar Universitas, Institut Pertanian Bogor.
[ASTM]  American  Society  for  Testing  Material.  1990. Standard Test Method for Total Ash Content of Actived Carbon.
[ASTM]  American  Society  for  Testing  Material.  1999. Standard  Test  Method  for  Volatile  Matter  Content  of
Actived Carbon.
[ASTM]  American  Society  for  Testing  Material.  2008. Standard  Test  Methods  for  Direct  Moisture  Content Measurement of Wood and Wood-Base Materials.
[BSN] Badan Standardisasi Nasional.  1995.  SNI 06-3730- 1995.    Arang  Aktif  Teknis.    http://sisni.bsn.go.id/ index.php?/sni_main/sni/detail_sni/4156  [20 September 2010]
Brown S. 1997. Estimating Biomass and Biomass Change of Tropical Forest: A Primer . Rome: FAO.
Elias, Wistara NJ. 2009. Metode estimasi massa karbon pohon jeunjing ( Paraserianthes falcataria L Nielsen) di hutan rakyat. Jurnal Manajemen Hutan Tropika 15(1):75–82.
Elias, Wistara NJ. 2010. Innovation in the Methods of Forest Carbon  Stock  Estimation.  Di  dalam: XXIII  IUFRO WORLD CONGRESS . Seoul, 23–28 August 2010.
Ketterings QM, et al . 2001. Reducing uncertainty in the use of  allometric  biomass equations  for  predicting  above- ground tree biomass in mixed secondary forests. Forest Ecology and Management 120:199–209.
Peichl  M,  Arain  MA.  2006.  Above-  and  belowground ecosystem biomass and carbon pools in an age-sequence of temperate pine  plantation forests. Agricultural  and Forest Meteorology 140:51–63.
Peichl M, Arain MA. 2007. Allometry and partitioning of above- and belowground tree biomass in an age-sequence of white pine forests. Forest Ecology and Management 253:68–80.
Wang X, Fang J, Zhu B. 2008. Forest biomass and root-shoot allocation  in  Northeast  China. Forest  Ecology  and Management 255:4007–4020 .