MEDAN, ForestEarth.id – Ilmuwan menemukan bahwa kombinasi antara suhu yang lebih tinggi dengan penambahan karbon serta nitrogen dan fosfor menyebabkan peningkatan kadar karbon dioksida (CO2). Sementara pemanasan pada tanah saja tidak cukup untuk itu. Temuan para ilmuwan dalam penelitiannya itu penting untuk memahami peran alam dalam menjaga keseimbangan antara penyimpanan karbon di tanah dan pelepasannya di atmosfer.
Asisten profesor di Departemen Biologi Tanaman dan Mikrobiologi serta Departemen Ilmu Tanah dan Tanaman, Universitas Negeri Carolina Utara (NC State), yang juga menjadi penulis utama studi tersebut, Debjani Sihi mengatakan, sebagian besar karbon dioksida dari tanah itu dihasilkan oleh mikroba seperti bakteri, jamur, virus dan lainnya yang hidup di dalam tanah. Organisme mikroskopis itu ‘menghembuskan karbon dioksida seperti saat manusia bernafas.
“Ketika suhu meningkat, terjadi lebih banyak fotosintesis tanaman, lebih banyak ‘makanan’ bagi mikroba untuk dimetabolisme, dan aktivitas mikroba pun meningkat,” ujar Sihi, Kamis (16/10/2025).
Namun, lanjut Sihi, apakah kemudian pemanasan saja cukup untuk menyebabkan pelepasan karbon dioksida yang lebih tinggi dari tanah, dalam penelitiannya menunjukkan tanah tidak memiliki cadangan karbon dan nutrien dalam bentuk yang mudah diakses mikroba. Sehingga pemanasan saja tidak akan meningkatkan kehilangan karbon. Dikatakan Sihi, pemberian panas dan nutrien saja juga tidak menyebabkan peningkatan emisi karbon dioksida dari tanah yang digunakan dalam penelitian ini.
“Dari lokasi eksperimen pemanasan jangka panjang di wilayah tenggara Amerika Serikat. Kehadiran karbon dalam bentuk yang mudah digunakan mikroba ternyata menjadi syarat utama meningkatnya emisi CO₂ dari tanah,” katanya.
Dijelaskannya, hingga beberapa tahun terakhir, studi tentang efek pemanasan tanah sebagian besar dilakukan di wilayah beriklim dingin seperti Arktik, boreal, atau sedang. Para peneliti ingin memahami bagaimana sedikit kenaikan suhu dapat memicu perubahan besar di lingkungan tersebut. Mereka meneliti tanah tandus dari iklim subtropis di Athens, Georgia — rumah bagi salah satu fasilitas penelitian pemanasan tanah terlama di dunia.
“Penelitian ini dilakukan di bekas lahan kapas yang telah diubah menjadi kawasan hutan, bukan di hutan alami,” kata Sihi. “Kapas merupakan tanaman yang menguras unsur hara, sehingga tanah di sana miskin nutrien dan karbon — tidak subur atau sehat,” katanya.
Para peneliti mengumpulkan sampel tanah dari lokasi tersebut dan memanaskannya di laboratorium hingga 2,5 derajat Celsius. Mereka juga mempelajari berbagai jalur kompleks dalam siklus karbon tanah, yaitu proses di mana karbon disimpan atau dilepaskan dari tanah. Tanah mengandung berbagai bentuk bahan organik — dari sisa tumbuhan hingga mikroba hidup dan mati — yang semuanya berperan dalam siklus karbon. Mikroba terus mencari “makanan” untuk bertahan hidup dan tumbuh. Para peneliti kemudian melacak seberapa banyak karbon yang tersimpan dalam berbagai bentuk bahan tersebut.
Mikroba bernapas dan mendapatkan energi dari karbon. Mereka juga memenuhi kebutuhan nutrisinya dari sumber makanan yang sama. Seperti manusia yang membutuhkan diet seimbang — sumber energi, protein, serat — mikroba pun memiliki kebutuhan serupa. Mereka menggunakan sebagian karbon untuk membangun biomassa, sebagian energi untuk membuat enzim yang membantu mereka memecah bahan organik kompleks menjadi bentuk yang mudah diserap. Sisanya akan dilepaskan sebagai bagian dari metabolisme mereka.
“Alam memancarkan karbon, tetapi juga menyerapnya. Jika kita tahu seberapa besar CO₂ yang berasal dari sistem alami, maka kita dapat menetapkan target pengurangan emisi untuk sektor-sektor industri lainnya,” tambahnya.
Sihi menjelaskan, kolaborasi penelitian yang sedang berlangsung juga mencakup eksperimen pemanasan lapangan di ekosistem tropis seperti Puerto Riko dan Panama, guna memahami bagaimana pemanasan memengaruhi hilangnya karbon tanah di berbagai kondisi lingkungan. Dalam kasus ini, tampaknya pemanasan saja tidak cukup menstimulasi aktivitas mikroba karena mikroba tersebut sebenarnya kekurangan sumber daya untuk bertahan hidup.
“Dengan kata lain, sumber daya mikroba yang menipis membatasi efek pemanasan,” ujarnya.
Makalah penelitian ini diterbitkan di jurnal Biogeochemistry di sini. Yaxi Du, mantan mahasiswa bimbingan Sihi, menjadi penulis utama. Jacqueline Mohan dan Paul Frankson dari Universitas Georgia ikut menulis makalah dan mengelola eksperimen lapangan jangka panjang. Greta Franke dan Zhilin Chen, dua mahasiswa sarjana, membantu di laboratorium Sihi.
Pendanaan penelitian ini berasal dari Program Ilmu Sistem Lingkungan Departemen Energi Amerika Serikat (DOE) melalui hibah DE-SC0024410 dan DE-SC0025314.
