PERANAN SIFAT FISIK TANAH DALAM PERTUMBUHAN HUTAN TANAMAN IWAN RISNASARI SHut Fakultas Pertanian Jurusan Ilmu Kehutanan Universitas Asumatera Utara
I. PENDAHULUAN Peranan sifat-sifat tanah terhadap pertumbuhan tanaman masih belum banyak diketahui secara komprehensif meskipun disadari peranannya sangat penting. Sifat-sifat tanah berguna dalam menetukan persyaratan tumbuh dan produktifitas hutan tanaman. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bulk density (salah satu sifat fisik tanah) dapat menentukan hasil (volume tegakan) hutan tanaman Eucalyptus grandis pada tanah Inceptisol di Brasil. Tanah-tanah utama di wilayah tropika terdiri dari ordo Oxisols, Ultisols, Aridisols, Alfisolss dan Entisols,, yang mana bersamaan dengan itu meliputi luasan areal kurang lebih 75% dari total areal di wilayah tropika. Beberapa sifat fisik tanah tropika yang berhubungan dengan sifat pembatas tanah untuk kegiatan pengembangan hutan tanaman di wilayah tropika adalah pemadatan dan pengerasan, trafficability, dan kemudahan tererosi baik oleh angin maupun air. Sedangkan sifat tanah yang telah diteliti dan mempengaruhi besar kecilnya produktifitas hutan adalah bulk density. Dimana dengan semakin tingginya nilai bulk density produktifitas hutan akan menurun. Volume batang menurun secara tajam dengan semakin meningkatnya bulk density, terjadi penurunan volume batang dari 90 m3 per Ha menjadi 25 m3 per Ha karena bulk density meningkat dari 1.06 menjadi 1.26 g per cm3.
2002 digitized by USU digital library
1
II.
PERANAN
SIFAT
FISIK
TANAH
DALAM
PERTUMBUHAN
HUTAN
TANAMAN A.
Persyaratan Sifat-sifat Tanah Untuk Hutan Tanaman
Beberapa hal yang berhubungan dengan sifat pembatas pada tanah-tanah diwilayah tropika yang akan dipergunakan secara intensif dapat dilihat seperti pada Tabel 6. Pengidentifikasian faktor-faktor pembatas ini didasarkan pada sifat-sifat tanah, wilayah kelembaban (moisture regime) dan juga interaksinya dengan faktor-faktor iklim utama. Faktor pembatas tanah dan tapak-khusus telah diketahui secara mendalam melalui survey tanah dan klasifikasi kemampuan tanah. Dengan menggunakan pendekatan yang sama berdasarkan wilayah (regional), Sanchez dan Salinas (1981) memperkirakan bahwa dari total luasan areal 1493 juta Ha di tropika Amerika (diantara 230 LU dan 230 LS), areal tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor pembatas seperti : rendahnya kapasitas air yang tersedia (42%), tingginya bahaya atau kerusakan yang diakibatkan oleh erosi (36%), adanya penggenangan dan reaksi-reaksi anaerobik (20%), kemudahan untuk mengalami pemadatan (11%), dan resiko adanya laterisai (8%). Tabel
6. Faktor-faktor yang berhubungan dengan sifat pembatas tanah untuk kegiatan pembangunan hutan tanaman di wilayah tropika (Stewart, et al, 1991)
Ordo Kesubur Ketersedia Erosi Pemadatan/ Tanah an Tanah an unsur P Pengerasan Oxisol 3 3 2 2 Ultisols 3 3 2 2 Inceptisols 1 1 3 2 Entisols 1 1 3 2 Alfisols 2 1 3 3 Aridisols 2 1 3 3 Vertisols 2 2 3 3 3 = menunjukkan parah/tingginya faktor pembatas 2 = menunjukkan faktor pembatas yang moderate/menengah 1 = menunjukkan faktor pembatas yang rendah
Trafficabilit y 1 1 2 2 3 1 3
Sanchez dan Salinas (1981), Stewart et al (1991) dan yang lainnya telah mengemukakan bahwa Oxisol dan Ultisols secara umum mempunyai sifat fisik yang baik tetapi kemasamannya tinggi (pH berkisar antara 4.5 sampai 5.5), dan ada kemungkinan terdiri dari unsur-unsur beracun yang berupa konsentrasi Al dan Mn, mempunyai P-tersedia yang rendah, serta mengandung mineral-mineral utama tanaman yang rendah (misalnya N, P, K, ca, Mg). Pertumbuhan pohon pada tanah-tanah ini, pada umunya berkorelasi dengan ketersediaan nutrisinya. Di wilayah Bengal Barat, India, Singh et al. (1990) mengamati besaran tinggi dan pertumbuhan tanaman jati (Tectona grandis) yang dipengaruhi oleh kandungan N, kapasitas tukar kation (KTK), serta Ca dapat ditukar. Penggunaan pupuk kimia yang bijaksana dan pengapuran serta pemilihan spesies pohon yang tepat adalah penting dalam rangka meningkatkan tingkat keberhasilan pembangunan hutan tanaman pada tanah-tanah tersebut. Sebaliknya, Alfisol mempunyai sifat kimia tanah yang relatif lebih baik, akan tetapi memiliki keterbatasan-keterbatasan pada
2002 digitized by USU digital library
2
sifat fisik tanahnya seperti kemudahan untuk mengeras, memadat, dan mudah mengalami erosi yang dipercepat (Lal, 1986). Pengelolaan terhadap pemadatan dan erosi tanah haruslah mendapat perhatian yang utama agar dapat diperoleh kelestarian penggunaan. Sebagian besar Inceptisol, Entisols dan Histosols adalah tanah-tanah yang mempunyai produktifitas tinggi, dan memiliki sifat fisik dan kimia tanah yang baik. Pengelolaan yang bijaksana dengan melibatkan/memasukkan input teknologi (Science) akan mampu meningkatkan produktifitas dan kelestarian penggunaannya. Aridisols mempunyai kemudahan yang tinggi untuk mengeras dan memadat, serta cenderung untuk mengalami kekeringan (Beek, et al. 1980). Kekurangan air adalah pembatas yang utama pada kegiatan pembangunan hutan tanaman di tanah-tanah ini. Pembatas yang utama tanah Vertisols adalah sukarnya trafficability selama musim basah/hujan, dan tekanan kekeringan (Drought stress) maupun peretakan tanah yang intensif selama musim kemarau. Sebagai tambahan untuk pembatas yang berupa kebasahan tanah (Soil wetness), Vertisols juga mudah untuk mengalami erosi yang dipercepat. Semakin besar dan dalam bentuk retakan tanah, maka akan mudah diisi oleh organisme pemakan akar serta menghalangi proses absorpsi air dan nutrisi (Beek et al. 1980). Penimbunan garam mengakibatkan salinisasi dan sodikasi serta dapat pula menjadi faktor pembatas pada tanah Aridisols dan Vertisols (Gupta and Abrol, 1990). Penggunaan lahan yang tidak tepat dan pengelolaan tanah yang salah –baik untuk penggunaan lahan pertanian, peternakan maupun silvikultur/budidaya hutandapat mengakibatkan kehilangan kesuburan maupun degradasi struktural. Sebagai contoh adalah erosi tanah berat telah ditemukan di bawah tegakan hutan tanaman di Kenya dan Trinidad (Bell, 1973). Kehilangan bahan organik tanah juga telah dikemukakan oleh Maheut dan Dommergues (1960) di bawah tegakan jati sebagai sebagai kebalikan dari kondisi hutan alam di Senegal dan juga di India (Jose dan Kohsy, 1972). Pemadatan tanah juga merupakan masalah, khususnya pada rotasi/daur yang kedua (Lundgren, 1978), dan terjadi selama periode kering. Sebagian besar tanaman memerlukan kondisi drainase tanah yang baik, dan kejadian banjir yang sewaktu-waktu terjadi secara merata maupun penggundulan akan mengakibatkan efek negatif terhadap pertumbuhan tanaman (Boomsma dan Hunter, 1987). Di Manaus, Brazil, Mori dan Becker (1991) mengemukakan hasil pengamatannya terhadap kejadian banjir pada Lecythidaceae (kelapa Brazil) yang meningkatkan terjadinya kematian, perontokkan daun, serangan serangga dan minimalnya pertumbuhan tanaman. Dengan penggunaan lahan yang bijaksana serta pengelolaan tanah dan vegetasi yang tepat, maka afforestasi dan penggunaan lahan untuk hutan akan mampu mengembalikan kualitas tanah dan meningkatkan produktifitasnya. Gangguan terhadap tanah akibat jalur-jalur kendaraan bermotor/alat-alat berat akan terjadi seminimal mungkin, selain itu akan ada penutupan tajuk yang berlangsung secara berkesinambungan, disertai serasah daun maupun biomassa lainnya pada permukaan tanah yang akan melindungi tanah dari proses-proses degradasi. Diantara proyek-proyek silvikultur yang berhasil di wilayah tropis adalah penanaman tanaman inga di Ekuador (Bishop, 1983), penanaman tanaman pertanian di Afrika Timur (Lazier et al., 1983; Dover dan Talbot, 1987) serta proyek kayu untuk bahan baku kertas (pulpwood) di Philipina (Spears, 1987). Disamping meningkatkan pendapatan ekonomi, sistem ini juga mampu memperbaiki sifat-sifat tanah serta meningkatkan kualitas lahan.
2002 digitized by USU digital library
3
B. Hubungan Beberapa Sifat-Sifat Fisik Tanah Dengan Pertumbuhan dan Produktifitas Hutan Tanaman Beberapa karakteristik atau sifat fisik tanah seperti kedalaman tanah, tekstur tanah, struktur, kelembaban/kelengasan tanah, dan aerasi adalah indikator yang baik dalam menduga produktifitas tapak/lahan tegakan hutan (Gaiser dan Merz, 1953; Carmean, 1954; Doolittle, 1957; Broadfoot, 1960, 1961; Mcclurkin, 1963; Hannah, 1968 dalam Haeruman, 1971). Diantara sifat fisik tanah yang telah teridentifikasi dan mempunyai pengaruh terhadap pertumbuhan/produktifitas tegakan hutan (meskipun pengaruh tersebut tidak secara langsung) adalah kondisi lengas/kelembaban tanah dan aerasi tanah. Kondisi lengas tanah mempengaruhi proses fiksasi nitrogen dari dalam tanah. Nitrogen adalah salah satu unsur hara makro esensial yang diperlukan dalam pertumbuhan tanaman. Suplai air yang rendah akan mempengaruhi fiksasi nitrogen melalui rendahnya suplai karbohidrat, transportasi karbohidrat ke nodulnodul, atau secara langsung merusak pembentukan nodule dan aktifitasnya (Dixon dan Wheeler, 1983). Sebagai contoh, Srivastava dan Abasth (1994) mengemukakan bahwa berat nodul tanaman Casuarina meningkat empat kali lipat dari akhir musim kering (Juni) ke musim hujan (Juli dan Agustus) di Mesir. Aktifitas Nodul secara khusus (yang ditaksir berdasarkan pengurangan asetelin setiap gram nodul) juga meningkat sampai beberapa kali lipat dikarenakan oleh meningkatnya lengas/kelembaban tanah, selain itu besarnya fiksasi nitrogen juga meningkat sampai sekitar 10 kali lipat dengan datangnya musim hujan. Berdasarkan analisis hubungan antara kelengasan tanah dan laju fiksasi nitrogen oleh tanaman diperoleh hasil bahwa keragaman/variasi kelengasan tanah menerangkan sekitar 80 persen keragaman dari laju fiksasi nitrogen oleh tanaman. Aerasi tanah juga mempunyai pengaruh yang penting terhadap pertumbuhan tanaman, khususnya dalam proses fiksasi nitrogen. Beberapa spesies Casuarina secara khusus mungkin mempunyai toleransi yang cukup terhadap penggenangan air, dengan membuat aerenkima dalam jaringan akarnya. Sebagai contoh, van der Moezel et al (1988) mengemukakan bahwa penggenangan selama 3 bulan pada anakan tanaman Casuarina obesa mengurangi pertumbuhan sampai 15% dari kondisi aerasi yang baik (kontrol). Menariknya, anakan-anakan ini juga tahan terhadap tingginya larutan garam (sampai 10% dari salinitas air laut) dan hanya mengurangi pertumbuhannya sebesar 40%. Akar tanaman sebagai bagian terpenting dari tanaman, khususnya berkaitan dengan fungsinya untuk mengabsorpsi unsur hara dari dalam tanah, mempunyai kemampuan untuk memodifikasi morfologinya sebagai respon terhadap adaptasi tempat tumbuh (edapis). Salah satu contoh, yang sesuai dengan ekosistem tropika basah, dikarenakan oleh tingginya laju curah hujan/presipitasi, maka morfologi akarnya adalah dengan membuat akar-akar halus untuk beradaptasi dengan tingkat air yang tinggi. Adaptasi ini biasanya dapat diamati cirinya pada batang dan akar, dimana jaringan dimodifikasi terdiri dari ruang-ruang untuk gas, yang berfungsi untuk transportasi dan penyimpanan oksigen dalam suatu struktur yang disebut aerenkima di bawah kondisi oksigen-tersedia sedikit (Drew dan Stolzy, 1991; Waisel dan Agami, 1991). Bagaimana arenkima secara umum di sistem tropika tidak banyak diketahui, penelitian biasanya dilakukan pada wilayahwilayah yang mempunyai kelebihan air (misalnya epifit di hutan kabut “cloud forest” beserta wilayah perakarannya, Benzing, 1991). Di hutan tropis sekunder
2002 digitized by USU digital library
4
di Puerto Rico, beberapa spesies pohon - khususnya yang ada dipunggung lereng, dimana air terakumulasi dalam tekanan yang rendah setelah hujan lebat mempunyai aerenkima (Vogt, 1997). Adaptasi ini tidak hanya sesuai untuk zona riparian akan tetapi juga tanah-tanah dengan kandungan liat yang tinggi serta akumulasi air permukaan untuk periode waktu yang pendek. Sifat fisik tanah lainnya yang juga berpengaruh terhadap pertumbuhan pohon atau produksi tanaman adalah kerapatan limbak tanah/Bulk Density (terutama untuk kasus-kasus pemadatan tanah). Biasanya ini terjadi pada lahan-lahan hutan yang pada proses eksploitasinya menggunakan alat-alat berat, sehingga mengakibatkan tanah menjadi padat. Kondisi yang demikian ini akan berpengaruh negatif terhadap pertumbuhan tanaman dikarenakan perakarannya tidak dapat berkembang dengan sempurna. Beberapa penelitian yang telah dilakukan terutama pada anakan tanaman Eucalyptus grandis menunjukkan bahwa dengan semakin meningkatnya kerapatan limbak (bulk density) maka akan terjadi penurunan pertumbuhan tanaman. Peningkatan kerapatan limbak (bulk density ) secara nyata pada tanah-tanah berliat (clayey soils) dari 0.90 ke 1.30 g cm-3 menurunkan pertumbuhan tinggi anakan Eucalyptus grandis dan kandungan P-nya; penurunan pertumbuhan sebagian ditentukan oleh tingginya laju penambahan P ke dalam tanah (Ribeiro et al, 1987). Tingginya kerapatan limbak (bulk density) juga mempunyai efek yang besar terhadap pertumbuhan tanaman selama periode kering karena menurunkan ketersediaan air. Ferreira (1993) mengemukakan bahwa volume batang pohon menurun secara tajam dengan semakin meningkatnya kerapatan limbak tanah. Terjadi penurunan volume batang dari 90 m3 Ha-1 menjadi 25 m3 Ha-1 karena kerapatan permukaan tanah meningkat dari 1.06 ke 1.26 g cm-3. Tabel 7.
Variasi pertumbuhan volume batang diantara plot-plot tegakan tanaman Eucalyptus grandis pada tanah Inceptisol di padang savana Brasil dan besarnya kerapatan limbak pada tanah-tanah tersebut (diambil dari Fereira, 1990).
Plot
Kerapatan Limbak (BD) Tanah (g cm-3)
Volume Batang
0 - 20 cm
20 - 40 cm
(m3 Ha-1)
1
1.26
1.23
24.7
2
1.14
1.18
39.3
3
1.13
1.24
63.3
4
1.06
1.18
89.7
2002 digitized by USU digital library
5
III.
KESIMPULAN
Kegiatan pembangunan Hutan Tanaman Industri (HTI) telah berkembang dengan pesat, namun informasi dasar terutama yang berkaitan dengan hubungan kondisi tanah dengan pertumbuhan pohon masih terbatas. Pertumbuhan hutan tanaman memerlukan persyaratan-persyaratan tertentu dari sifat-sifat tanah. Sifat-sifat yang penting dan membatasi pertumbuhan hutan tanaman di wilayah tropika adalah kesuburan tanah, ketersediaan P, Erosi, Pemadatan/pengerasan dan Trafficability. Sifat fisik tanah yang telah diketahui mempunyai pengaruh terhadap produktifitas hutan tanaman adalah bulk density, dimana dengan semakin meningkatnya bulk density akan terjadi penurunan volume batang secara tajam. Terjadi penurunan volume batang dari 90 m3 per Ha menjadi 25 m3 per Ha karena peningkatan bulk density tanah dari 1.06 menjadi 1.29 9 per cm3.
2002 digitized by USU digital library
6
DAFTAR PUSTAKA
Beek, K. J., Blokhuis, W. A., Driessen, P. M., Breeman, N. V., Brinkman, R., and Pons, L. J. 1980. Problem Soils : Their Reclamation and Management. ILRI Publication No. 27. ILRI. Wageningen. Nedherlands. Bell, T. I. W. 1973. Erosion in The Trinidad Teak Plantations. Commonwealth Forestry Review 52. 223-233. Benzing, D. H. 1991. Aerial Roots and Their Environyment. In: Waisel, Y., Eshel, A., and Kafkafi, U. Ed. Plant Roots. The Hidden Half. Marcel Dekker, Inc. 867-868 Bishop, J. P. 1983. Tropical Forest Sheep on Legume Forage/Fuel Wood Fallows. Agroforestry System 1. 79-84. Boomsma, D. B., and Hunter, I. R. 1987. Effects of Water, Nutrients and Their Interactions on Tree Growth, and Plantations Forest Management Practices in Australasia: A Review. In: Nambiar, E. K. S., Squire, R., Cromer, R., Turner, J., and Boardman, R. ed. Management of Water and Nutrient Relations to Increase Forest Growth. Forest Ecology and Management 30. 455-476. Dixon, R. O. D., and Wheeler, C. T. 1983. Biochemical, Physiological and Environmental Aspect of Symbiotic Nitrogen Fixation. In: Gordon, J. C., and Wheeler, C. T. Ed. Biological Nitrogen Fixation in Forest Ecosystem: Foundations and Applications. Martinus Nijhoff. The Hague. 107-171. Dover, M., and Talbot, L. M. 1987. To Feed The Earth: Agroecology for Sustainable Development. World Resorces Institute. Washington DC. Drew, M. C., and Stolzy, L. H. 1991. Growth Under Oxygen Stress. . In: Waisel, Y., Eshel, A., and Kafkafi, U. Ed. Plant Roots. The Hidden Half. Marcel Dekker, Inc. 331-350. Gupta, R. K., and abrol, I, P. 1990. Salt Affected Soils: Their Reclamations and Managenent for Crop Production. Advances in Soil Science 11. 223-287 Jose, A. I., and Koshy, M. M. 1972. A Study of The Morphological, Pshycal and Chemical Characteristics of Soils as Influenced By Teak Vegetation. Indian Forester 96. 338-348. Lal, R. 1986. Soil Surface Management in The Tropics for Intensif Landuse and High and Sustained Production. Advances in Soil Science 5. 1-109. Lazier, J., Getahun, A., and Velez, M. 1983. The Integration of Livestock in Agroforestry. In: MacDonal L. H. Ed. Agroforestry in The African Humid Tropics. United Nations University. Tokyo. Japan.
2002 digitized by USU digital library
7
Lundgren, B. 1978. Soil Condition and Nutrient Cycling Under Natural and Plantation Forests in Tanzanian Highlands. Dept. Of Soils. Swedish Univ. Agric. Sciences. Uppsala. Swedwn. 426p Mori, S. A., and Becker, P. 1991. Flooding Affect Survival of Lecythiadaceae in Terra Firme Forest Near Manaus. Brazil. Biotropica 23. 87-89 Sanchez, P. A., and Salinas, J. G. 1981. Low-Input Technology For Managing Oxisols and Ultisols in Tropical America. Advances in Agronomy 34. 279-406. Spears, J. 1987. A Development Tank Perspective. In: Stepler, H. A., and Nair, P. K. R. Ed. Agroforestry: A Decade of Development. Icraf. Nairobi. Kenya. 53-68. Srivasta, A. K., and Ambasth, R. S. 1994. Soil Moisture Control of Nitrogen Fixation Activity in Dry Tropical Casuarina Plantation Forest. Journal of Environmental Management 42. 49-54. Stewart, B. A., Lal, R. and El-Swaify, S. A. 1991. Sustaining The Resource Base of An Expanding World Agriculture. In: Lal, R. and Pierce, F. J. Ed. Soil Management for Sustainability. Soil and Water Conservation Society (SWCS). Ankeny. Iowa. 125-144. Van Der Moezel, P. G., Watson, L. E., Pierce-Pinto, G. V. N., and Bell, D. T. 1988. The Response of Six Eucalyptus Species and Casuarina obesa to The Combined Effect of Salinity and Waterlogging. Australian Jpurnal of Plant Physiology 15. 465-474. Vogt, D. J. 1987. Douglas-Fir Ecosystem in Wester Washington: Biomass ang Production as Related to Site Quality and Stand Age. Dissertation. University of Washington. Seatle. Washington. USA. Waisel, Y., and Agami, M. 1991. Ecophysiology of Roots of Submerged Aquatic Plants. In: . In: Waisel, Y., Eshel, A., and Kafkafi, U. Ed. Plant Roots. The Hidden Half. Marcel Dekker, Inc. 887-905.
2002 digitized by USU digital library
8
