Tingkat karbon dioksida di atmosfer telah meningkat dari tingkat pra-industri sebesar 280 bagian per juta menjadi tingkat saat ini sebesar 375 bagian per juta. Kenaikan tingkat karbon dioksida terutama disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil yang terus berkembang untuk energi. Tingkat CO 2 terus meningkat di atmosfer seiring dengan peningkatan penggunaan energi berkali-kali lipat. Ada semakin banyak bukti gangguan dalam siklus karbon global dan ini berkontribusi terhadap pemanasan global. Perubahan suhu, curah hujan, tutupan salju, permukaan laut, dan kondisi cuaca ekstrim yang teramati menegaskan bahwa pemanasan global adalah kenyataan.
Pemanasan atmosfer ini paling baik dijelaskan oleh efek rumah kaca. Ini adalah fenomena di mana karbon dioksida, uap air, metana atmosfer, dinitrogen oksida, ozon, dan aerosol menjebak lebih banyak panas dari matahari, menyebabkan bumi menjadi lebih hangat. Karbon dioksida menyumbang 60% dari total efek rumah kaca.
Arrhenius (1859-1927) adalah orang pertama yang memperkenalkan fenomena ini sebagai “teori rumah panas” yang kemudian dikenal sebagai ‘teori rumah kaca’ untuk memodelkan secara kuantitatif pengaruh perubahan konsentrasi karbon dioksida atmosfer terhadap iklim. Seiring dengan kemajuan pemanasan global, penyerap karbon terestrial yang penting seperti hutan dan tanah telah secara konsisten terkikis, terdegradasi dan terkuras, mengakibatkan berkurangnya kandungan organik tanah, menurunnya kesuburan tanah, dan penurunan produktivitas yang signifikan.
Ada semakin banyak bukti global yang menunjukkan bahwa tren iklim dan atmosfer baru-baru ini telah memengaruhi fisiologi, distribusi, dan fenologi spesies. Perpanjangan batas wilayah geografis spesies berkembang baik menuju kutub atau ke ketinggian yang lebih tinggi. Kepunahan populasi lokal di sepanjang batas wilayah pada garis lintang yang lebih rendah atau ketinggian yang lebih rendah sedang berlangsung.
Meningkatnya invasi oleh spesies oportunistik, kurus dan/atau kompetitif bergerak terbukti. Decoupling progresif — interaksi spesies misalnya antara tumbuhan dan penyerbuk karena ketidaksesuaian fenologi — sedang berlangsung.
Perubahan iklim, jika tidak dimitigasi, akan menciptakan tantangan besar. Pandey (2004) menggambarkan beberapa tantangan. Dalam kasus anak-anak, perubahan lingkungan menyebabkan penyakit pernapasan, kulit terbakar, melanoma, dan imunosupresi; perubahan iklim dapat secara langsung menyebabkan heat stroke, tenggelam, penyakit gastrointestinal dan gangguan perkembangan psikososial; dan perubahan ekologis yang dipicu oleh perubahan iklim dapat meningkatkan tingkat kekurangan gizi, alergi dan paparan mikotoksin, penyakit yang ditularkan melalui vektor seperti malaria, demam berdarah, ensefalitis, dan penyakit menular yang baru muncul.
Dalam kasus populasi muda, perubahan lingkungan menciptakan bahaya kesehatan yang membuat mereka tidak produktif dan memperburuk kemiskinan. Selanjutnya, perubahan iklim dalam konteks realitas industri dan politik global menyebabkan kenaikan permukaan laut dan banjir pesisir, mengganggu monsun dan curah hujan, serta memperpanjang periode kekeringan.
Protokol Kyoto untuk Konvensi Kerangka Kerja PBB tentang Perubahan Iklim, pada tahun 1997, menyadari hal ini sebagai masalah bencana dan menganjurkan penyerapan karbon untuk mengontrol tingkat gas rumah kaca di atmosfer. Hal ini menunjukkan bahwa diperlukan perubahan besar dalam cara kita memproduksi dan menggunakan energi untuk mengendalikan emisi karbon.
Cara penting untuk mengelola karbon adalah dengan menggunakan energi secara lebih efisien untuk mengurangi kebutuhan energi utama dan sumber karbon serta meningkatkan penggunaan bahan bakar dan teknologi rendah karbon dan bebas karbon seperti tenaga nuklir atau sumber terbarukan seperti energi surya, angin, dan biomassa. Setelah emisi karbon ke atmosfer, proses penyerapan karbon merupakan metode penting untuk mengendalikan kadar karbon di atmosfer.
Penyerapan karbon adalah proses penangkapan emisi karbon dioksida dan menyimpannya dalam formasi geologis bawah tanah, reservoir minyak dan gas, lapisan batu bara yang tidak dapat ditambang, dan reservoir garam dalam), biosfer terestrial (di hutan, lahan pertanian dan lahan pertanian, dan di lahan basah), atau di kedalaman lautan sehingga penumpukan konsentrasi karbondioksida di atmosfer akan berkurang atau melambat.
Proses ini mencakup seluruh ‘siklus hidup’ penangkapan, pemisahan, pengangkutan, dan penyimpanan atau penggunaan kembali, serta kemampuan untuk mengukur dan memantau jumlah karbon dioksida yang tersimpan. Hal ini dicapai dengan mempertahankan atau meningkatkan proses alami atau dengan mengembangkan teknik baru untuk membuang karbon.
Penelitian geosains terkait pemahaman geofisika dan geokimia reservoir potensial yang sesuai untuk sekuestrasi karbon dioksida bawah permukaan merupakan salah satu pilihan untuk sekuestrasi karbon di repositori geologi bawah tanah. Cara untuk mengidentifikasi untuk meningkatkan penyerapan karbon biosfer terestrial melalui penghilangan karbon dioksida dari atmosfer oleh vegetasi dan penyimpanan dalam biomassa dan tanah tidak dapat dihindari dalam meningkatkan siklus terestrial alami.
Penyerapan karbon di lautan merupakan pertimbangan penting lainnya untuk meningkatkan serapan laut bersih dari atmosfer dengan pemupukan fitoplankton dengan nutrisi, dan menyuntikkan karbon dioksida ke kedalaman laut lebih dari seribu meter.
Konsep terbaru untuk pengelolaan karbon adalah mengurutkan genom mikroba yang menghasilkan bahan bakar seperti metana dan hidrogen atau bantuan dalam penyerapan karbon, untuk memungkinkan evaluasi potensi penggunaannya untuk menghasilkan bahan bakar dari bahan bakar fosil atau biomassa atau produk limbah.
Penyerapan karbon terestrial merupakan pendekatan penting untuk mengurangi gas rumah kaca. Hutan, pepohonan, dan vegetasi lainnya berfungsi sebagai penyerap karbon terestrial untuk menyerap emisi karbon dioksida dan memitigasi perubahan iklim. Total biomassa di atas tanah di hutan dunia adalah 421 × 10 9 ton yang tersebar di 3.869 juta hektar.
Dari jumlah tersebut, 3.682 × 10 6 hektar atau 95% merupakan hutan alam dan 187 × 10 6 hektar atau 5% merupakan kawasan perkebunan. Hutan mengandung volume kayu 100 m 3 ha -1 (meter kubik per hektar) dan biomassa kayu 100 t ha -1 (ton per hektar). Mereka menyimpan 1.200 GtC di tumbuh-tumbuhan dan tanah secara global. Karbon di hutan merupakan 54% dari 2.200 Gt total kumpulan karbon di ekosistem darat.
Mereka menyerap 1 hingga 3 GtC setiap tahunnya melalui efek gabungan reboisasi, regenerasi, dan peningkatan pertumbuhan hutan yang ada, mengimbangi emisi karbon dioksida global dari deforestasi. Di India, jumlah karbon yang tersimpan dalam tanah adalah 23,4-27,1 Gt atau 1,6 hingga 1,8% dari karbon yang tersimpan dalam tanah dunia. Perkiraan total biomassa hutan di atas tanah dan di bawah tanah adalah 6.865,1 dan 1.818,7 juta ton, masing-masing menyumbang 79 dan 21% dari total biomassa.
Penghapusan langsung karbon dioksida dari atmosfer dilakukan melalui perubahan penggunaan lahan, penghijauan, reboisasi, pemupukan laut dan praktik pertanian untuk meningkatkan karbon tanah. Bahan bakar fosil pernah menjadi biomassa dan terus menyimpan karbon hingga terbakar. Pohon dan tanaman menyerap karbon dioksida, melepaskan oksigen dan menyimpan karbon.
Hutan atau sistem alam lainnya memiliki kemampuan untuk “menenggelamkan” atau menyimpan karbon dan mencegahnya terkumpul di atmosfer sebagai karbon dioksida. Peningkatan kadar karbon dioksida meningkatkan tingkat pertumbuhan dan peningkatan jumlah nitrogen yang difiksasi secara simbiotik pada tanaman polongan seperti spesies Acacia dan ini memberikan peluang untuk merencanakan campuran spesies yang memaksimalkan pertumbuhan perkebunan multifungsi.
Pepohonan di tanah yang buruk memberikan respons yang lebih baik terhadap peningkatan kadar karbon dioksida dan akan menjadi strategi yang berguna untuk menggunakan upaya restorasi skala besar di hutan terdegradasi dan lahan kosong sebagai opsi mitigasi perubahan iklim dalam jangka pendek. Sistem silvikultur untuk hutan multifungsi yang mampu memenuhi fungsi ekologi, ekonomi dan sosial disarankan untuk meningkatkan penyerapan karbon dan untuk kontinum bentang alam.
Ekosistem hutan memiliki potensi untuk menangkap dan menyimpan karbon dalam jumlah besar dalam jangka waktu yang lama karena pohon menyerap karbon melalui proses fotosintesis. Sebuah hutan muda, ketika tumbuh dengan cepat, dapat menyerap volume karbon tambahan yang relatif besar secara kasar sebanding dengan pertumbuhan biomassa hutan. Hutan dewasa bertindak sebagai reservoir, menahan volume karbon yang besar bahkan jika tidak mengalami pertumbuhan bersih dan dengan demikian pengelolaan hutan berpengaruh pada penyerapan karbon.
Mengurangi deforestasi, memperluas tutupan hutan, memperluas biomassa hutan per satuan luas, dan memperluas inventarisasi produk kayu berumur panjang adalah beberapa kegiatan untuk meyakinkan masyarakat global menyadari potensi penyerapan karbon ekosistem hutan.
Tanah menyediakan reservoir karbon organik yang signifikan, menyimpan dua kali lebih banyak dari atmosfer dan tiga kali lebih banyak dari tanaman. Penerapan jumlah besar biomassa ke dalam tanah dan meningkatkan efisiensi penggunaan air dan nutrisi meningkatkan konsentrasi karbon organik tanah. Praktik pertanian seperti pertanian mulsa, pengolahan tanah konservasi, penggunaan kompos dan pupuk kandang, rotasi tanaman, sistem agroforestri, dan penerapan bio-padatan memiliki peran penting dalam menambahkan biomassa ke dalam tanah.
Tingkat gangguan tanah melalui operasi pengolahan tanah berdampak buruk pada agregasi tanah, memperburuk dekomposisi residu dan mengurangi retensi akhir karbon dalam tanah. Pertanian tanpa olah tanah adalah pilihan yang layak yang memungkinkan petani menanam tanaman secara ekonomis sambil mengurangi erosi dan meningkatkan kuantitas dan kualitas bahan organik tanah.
Abu terbang, residu dari pembakaran batu bara tingkat rendah di pembangkit listrik, dan lumpur limbah diproduksi dalam jumlah besar di sebagian besar negara. Kedua bahan limbah ini diendapkan sebagian besar tanpa diolah langsung ke dalam sistem air; Hal ini mengakibatkan pendangkalan, banjir dan pencemaran sumber air.
Biaya lingkungan, ekonomi, dan sosial yang terkait dengan pembuangan limbah cukup besar dan biaya ini akan terus meningkat seiring bertambahnya populasi dan aktivitas industri. Penggunaan campuran limbah merupakan pendekatan penting untuk meningkatkan kesuburan dan struktur tanah serta meningkatkan kelangsungan hidup dan tingkat pertumbuhan spesies tanaman, terutama tanaman keras berkayu dan rerumputan. Karena limbah dihasilkan terus menerus, ini merupakan obat potensial untuk mengobati penyakit tanah.
Mitra et al (2005) menjelaskan peran lahan basah dalam siklus karbon global. Lahan basah dapat mempengaruhi siklus karbon atmosfer dalam empat cara berbeda. Pertama, banyak lahan basah, khususnya lahan gambut boreal dan tropis merupakan reservoir karbon yang sangat labil; mereka dapat melepaskan karbon jika tingkat air diturunkan atau praktik pengelolaan lahan mengakibatkan oksidasi tanah.
Peningkatan suhu dapat mencairkan tanah permafrost dan memancarkan hidrat metana yang terperangkap oleh lahan basah ini. Kedua, banyak lahan basah dapat terus menyerap karbon dari atmosfer melalui fotosintesis oleh tanaman lahan basah dan selanjutnya akumulasi karbon di dalam tanah. Ketiga, lahan basah terlibat secara rumit dalam jalur transpor karbon horizontal di antara berbagai ekosistem.
Mereka cenderung menjebak sedimen kaya karbon dari sumber DAS, tetapi juga dapat melepaskan karbon terlarut melalui aliran air ke ekosistem yang berdekatan. Jalur horizontal ini dapat mempengaruhi tingkat penyerapan dan emisi karbon. Keempat, lahan basah menghasilkan metana, yang secara teratur dipancarkan ke atmosfer bahkan tanpa adanya perubahan iklim.
Mereka memancarkan lebih dari 10% kekuatan sumber global metana sebagai akibat dari kondisi anoxic yang terjadi di tanah mereka yang tergenang dan tingkat produksi primer yang tinggi. Drainase lahan basah selama konversi menjadi pertanian atau kehutanan menurunkan emisi metana menjadi nol dan bahkan mengkonsumsi sejumlah kecil metana dari atmosfer.
Perubahan iklim kemungkinan akan mempengaruhi kemampuan lahan basah untuk memancarkan metana dan menyerap karbon. Peningkatan karbon dioksida di atmosfer akan menghasilkan produktivitas primer yang lebih tinggi di sebagian besar, jika tidak semua, lahan basah. Pemupukan karbon dioksida di atmosfer dapat meningkatkan cadangan karbon di ekosistem lain.
Sawah lahan basah menghasilkan lebih dari metana di bawah paparan karbon dioksida yang lebih tinggi. Peningkatan suhu dapat mengakibatkan peningkatan evapo-transpirasi dan dengan demikian dapat menurunkan tingkat air tanah dan air permukaan di banyak lahan basah. Oleh karena itu, peningkatan cadangan karbon di lahan basah dalam konteks perubahan iklim konsisten dengan pengurangan emisi gas rumah kaca dari lahan basah dan memulihkan cadangan karbonnya. Melindungi lahan basah adalah cara praktis untuk mempertahankan cadangan karbon yang ada dan dengan demikian menghindari emisi karbon dioksida dan gas rumah kaca.
Di India, inventarisasi lahan basah dilakukan pada tahun 1990 oleh Kementerian Lingkungan Hidup dan Hutan dan survei ini menunjukkan bahwa sekitar 4,1 juta hektar ditutupi oleh lahan basah dari berbagai kategori. Selain itu, lahan basah pesisir mangrove menempati area seluas sekitar 6.740 km2.
Mengingat pentingnya lahan basah dalam siklus karbon global dan penggunaan lainnya, pemerintah mengeluarkan Pemberitahuan Zona Regulasi Pesisir pada tahun 1991 yang melarang kegiatan pembangunan dan pembuangan limbah di hutan bakau dan terumbu karang. Lima belas kawasan bakau telah diidentifikasi untuk konservasi intensif.
Menyerap karbon adalah strategi win-win untuk pertanian dan lingkungan. Ini membantu mengurangi perubahan iklim global dengan menyimpan karbon dioksida di tanah. Tindakan restorasi tanah meningkatkan produksi biomassa. Sekuestrasi meningkatkan kualitas tanah dan produksi pertanian. Praktik konservasi yang menyerap karbon secara bersamaan meningkatkan kualitas air dengan membantu mengurangi limpasan atau polusi sumber non-titik.
Seneviratne (2002) mengambil dimensi lain untuk penyerapan karbon dan mengusulkan beberapa kegiatan penting untuk penyerapan karbon. UNDP meramalkan bahwa pemanasan global akan mengurangi produksi serealia dan ini, pada gilirannya, akan menghasilkan konversi lebih lanjut dari ekosistem alami menjadi agroekosistem. Akibatnya, prioritas akan diberikan untuk menanam tanaman pangan daripada menanam pohon.
Dengan perluasan pertanian, penyerap karbon yang ditimbulkan oleh tindakan yang disengaja tidak akan memberikan kontribusi yang cukup untuk penyerapan karbon. Oleh karena itu, inokulasi fauna tanah merupakan pilihan yang layak untuk meningkatkan kekuatan penyerap karbon di tanah pertanian serta pohon-pohon di hutan untuk produktivitas yang lebih tinggi. Pemberian unsur hara melalui daun pada tajuk hutan menggunakan pesawat terbang merupakan pilihan lain untuk meningkatkan penyerapan karbon karena memiliki beberapa keunggulan.
Penting untuk penerapan nutrisi yang efisien untuk meningkatkan efisiensi penggunaan nutrisi oleh tanaman, menghindari keterbatasan nutrisi. Ini membantu melestarikan simpanan karbon tanah dengan memperlambat dekomposisi mikroba melalui aplikasi nutrisi tanah secara langsung. Ini mencegah gangguan yang disebabkan oleh pergantian serasah untuk menanam penyerapan karbon.
Sahrawat (2003) menjelaskan pentingnya karbon anorganik dalam penyerapan karbon di tanah daerah kering. Tanah di daerah tropis yang lebih kering mengandung cadangan bahan organik dan nutrisi tanaman yang rendah. Kumpulan karbon tanah yang terdiri dari karbon organik dan anorganik sangat penting bagi tanah untuk menjalankan fungsi produktivitas dan lingkungannya, dan memainkan peran penting dalam siklus karbon global.
Kalsium karbonat adalah mineral umum di tanah di daerah kering dunia dan memainkan peran dominan dalam memodifikasi sifat fisik, kimia dan biologi serta perilaku nutrisi tanaman di dalam tanah. Daerah gersang dan semi-kering mencakup lebih dari 50% dari total wilayah geografis India. Tanah di wilayah ini bersifat berkapur dan mengandung karbon anorganik tanah 2 sampai 5 kali lebih banyak daripada karbon organik tanah pada lapisan tanah 1 m teratas.
Kumpulan karbon anorganik tanah terdiri dari karbonat anorganik primer atau karbonat anorganik litogenik dan karbonat anorganik sekunder atau karbonat anorganik pedogenik. Karbonat sekunder terbentuk melalui pembubaran karbonat primer dan represipitasi produk pelapukan. Reaksi karbon dioksida atmosfer dengan air dan kalsium dan magnesium di lapisan atas tanah, pencucian ke lapisan bawah tanah dan pengendapan ulang selanjutnya menghasilkan pembentukan karbonat sekunder dan penyerapan karbon dioksida atmosfer.
Karbon anorganik pedogenik yang terbentuk dari bahan non-karbonat adalah penyerap karbon dan menyebabkan penyerapan karbon sedangkan yang terbentuk dari bahan berkapur mungkin tidak terlibat dalam penyerapan karbon di dalam tanah. Hal ini menunjukkan bahwa pembubaran karbonat dan pencucian di profil tanah dapat menyebabkan penyerapan karbon. Pencucian bikarbonat ke dalam air tanah adalah mekanisme utama penyerapan karbon anorganik tanah.
Peningkatan produktivitas primer vegetasi dan penerapan tindakan pengendalian salinitas yang melibatkan penggunaan gipsum dan amandemen organik dapat menyebabkan pencucian kalsium bikarbonat pada profil di bawah irigasi; itu akan menghasilkan karbon yang terserap dan perbaikan tanah yang terkena garam.
Penyerapan karbon anorganik tanah berimplikasi ketika air tanah yang tidak jenuh dengan kalsium bikarbonat digunakan untuk irigasi. Kegersangan iklim dianggap bertanggung jawab atas pembentukan kalsium bikarbonat pedogenik dan ini merupakan proses kebalikan dari peningkatan karbon organik tanah.
Peningkatan penyerapan karbon melalui peningkatan karbon organik tanah di dalam tanah akan menginduksi pembubaran kalsium karbonat asli dan pencuciannya menghasilkan penyerapan karbon anorganik tanah. Ada kebutuhan untuk memahami peran penyerapan karbon anorganik tanah dalam penyerapan karbon untuk meningkatkan stok karbon di tanah berkapur yang miskin dan terdegradasi di daerah kering dan semi-kering dan mengurangi efek rumah kaca.
Dunia berkembang dianggap bertanggung jawab atas sebagian besar deforestasi dan emisi karbon dioksida yang dipicu oleh kebakaran hutan baru-baru ini. Ini benar secara lokal tetapi jika dibandingkan secara holistik dengan emisi akibat perubahan penggunaan lahan saat ini dan di masa lampau serta emisi bahan bakar fosil di garis lintang sedang, emisi di negara berkembang sangat kecil.
Sebagian besar modifikasi lanskap oleh manusia selama beberapa abad terakhir telah terjadi di garis lintang sedang yang mengubah hutan dan padang rumput menjadi lahan pertanian dan padang rumput yang sangat produktif yang memancarkan karbon dioksida dalam jumlah besar di atmosfer. Studi terbaru menunjukkan bahwa situasi tutupan hutan di garis lintang tropis tidak buruk.
India lebih rentan terhadap dampak perubahan iklim daripada rekan-rekannya yang sudah maju karena kekurangan sumber daya untuk beradaptasi dengan perubahan yang diakibatkannya. Selanjutnya, kesehatan manusia dan sistem sosial ekonomi lebih rentan dalam konteks sumber daya lahan negara yang terbatas. Penyerapan karbon adalah pilihan yang paling bersemangat dan layak untuk membalikkan keadaan saat ini dari sumber daya lahan dan ekosistem yang berbeda.
India bergerak dengan kebijakan dan program untuk mencapai tujuan kebijakan hutan nasional 33% tutupan hutan/pohon dengan memiliki total 109 juta hektar area di bawah tutupan pohon, dari total 328 juta hektar wilayah geografis negara tersebut. Tutupan hutan yang ada di India saat ini 67,83 juta hektar dan, sebagai tambahan, 16 juta hektar tutupan pohon sudah ada di luar hutan.
Secara kolektif, total lahan di bawah tutupan hutan/pohon saat ini mencapai 79,73 juta hektar. Tambahan 29,27 juta hektar area akan dibawa di bawah tutupan pohon untuk mencapai 33% tutupan hijau. Selain itu, sekitar 31 juta hektar dari 63,73 juta hektar memerlukan restorasi untuk meningkatkan produktivitas hutan yang terdegradasi dan 29 juta hektar tutupan pohon dapat dibangun melalui perkebunan di lahan non-hutan dan agroekosistem.
Sebanyak 60 juta hektar lahan di India diusulkan untuk dihutankan/direboisasi dalam beberapa waktu ke depan. Kegiatan ini diharapkan dapat menyerap karbon tambahan antara 83,2 juta ton karbon dan 202,67 juta ton karbon setiap tahunnya dan tentunya sangat penting untuk mitigasi perubahan iklim guna mempertahankan konsentrasi normal gas atmosfer.
