Polusi Nitrogen Ganggu Penyerapan Karbon dan Ritme Respirasi Hutan

KOMPAS.com - Nitrogen tak kasat mata yang terbawa dari pertanian, lalu lintas, dan industri menyelimuti ekosistem bak taburan pupuk halus selama beberapa dekade.

"Sejak Revolusi Industri, aktivitas manusia telah mengubah deposisi nitrogen atmosfer ke hutan-hutan global, yang memengaruhi emisi karbon dioksida dari tanah (respirasi tanah atau SR), salah satu aliran karbon terbesar antara daratan dan atmosfer," tulis studi bertajuk A general framework for nitrogen deposition effects on soil respiration in global forests, dilansir dari Nature, Rabu (18/2/2026).

Baca juga:

• Tanah Kaya Nitrogen Bikin Hutan Tropis Pulih Lebih Cepat
• Nitrogen Dioksida Terus Naik, Target Perjanjian Paris Bisa Meleset

Pupuk, asap knalpot, dan emisi industri melepaskan banyak nitrogen reaktif, yang mayoritas kembali ke bumi bersama hujan, salju, atau debu.

Kendati mengetahui dampaknya terhadap hutan, para peneliti masih belum bisa memecahkan misteri mengapa polusi nitrogen meningkatkan respirasi tanah di beberapa hutan dan menurunkan di hutan lainnya.

Studi-studi sebelumnya menunjukkan hasil yang berlawanan, dengan tidak ada satu pun penjelasan mengenai peningkatan karbon dioksida (CO2) secara dramatis saat terjadi penurunan tajam di lokasi lainnya.

Mulanya, nitrogen memang bisa mendorong pertumbuhan, yang mana kenaikan frekuensinya menyebabkan hutan jenuh dengannya sehingga sangat berisiko meruntuhkan komunitas biotik dan respirasi tanah.

Studi terbaru ini mengungkapkan, dampak bertahap dari polusi akibat ulang manusia yang paling sering diabaikan, dilansir dari Phys.org.

Baca juga:

• Banjir Jadi Faktor Pendorong Polusi Plastik di Sungai dan Laut
• Dampak Polusi Suara pada Burung, Ganggu Reproduksi dan Tingkatkan Stres

Nitrogen dan respirasi tanah

Ada dua jalur yang harus diperhatikan

rawpixel/freepik Pengurangan polusi nitrogen dari pupuk, industri, sampai sektor transportasi, penting untuk keanekaragaman hayati dan kualitas udara.

Kabut menggantung di antara batang-batang pohon pada pagi yang sejuk. Tanah terasa lembut, dengan bau dedaunan basah menguar.

Di bawah permukaan, miliaran mikroba menguraikan materi organik dan akar-akar setipis rambut menghembuskan napas, melepaskan CO2 yang stabil.

Proses respirasi tanah ini menjadi salah satu aliran karbon terbesar di bumi, yang biasanya sangat teratur seperti detak jantung. Namun, di banyak hutan di seluruh dunia, detak jantung itu sedang berubah.

Untuk menemukan jawabannya, tim peneliti internasional menggabungkan beberapa data dalam skala yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Pertama, data 168 percobaan penambahan nitrogen di seluruh hutan global. Kedua, data 3.689 pengamatan respirasi tanah dalam kondisi alami.

Ketiga, peta dunia yang menunjukkan hutan dengan keterbatasan nitrogen versus hutan dengan kandungan nitrogen yang melimpah. Keempat, data pengendapan nitrogen resolusi tinggi. Kelima, pengukuran respirasi akar dan mikroba.

Dengan menggunakan pembelajaran mesin, para peneliti memodelkan bagaimana respirasi tanah merespons nitrogen di setiap wilayah berhutan di bumi. Hasilnya, hutan tidak mempunyai satu pola, melainkan mengikuti dua jalur sekaligus.

Jalur pertama ketika nitrogen memberi nutrisi pada tanah. Kondisi ini terjadi di hutan yang kekurangan nitrogen, seperti kawasan beriklim sejuk atau sedang di belahan bumi utara atau boreal dan daerah pegunungan terpencil lainnya.

Jumlahnya yang terlalu sedikit membuat nitrogen berperan seperti nutrisi yang telah lama ditunggu-tunggu. Hingga batas tertentu, mikroba berkembang biak, akar tumbuh lebih kuat, serta dekomposisi dan respirasi tanah meningkat.

Saat nitrogen meningkat, dorongan itu melemah dan toksisitas justru naik. Karena karbon yang mudah diperoleh habis, kurva melengkung ke bawah membentuk huruf U terbalik: Naik, mendatar, dan kemudian menurun. 

Hal tersebut merupakan versi ekologis dari pemakaian pupuk secara berlebihan yang membakar akar tanaman.

Baca juga:

• Banjir Bandang Berulang Jadi Tanda Rusaknya Ekosistem Hutan
• Inggris Gelontorkan Rp 275 Miliar untuk Tata Kelola Hutan Indonesia

Pexels/Tom Fisk Pengurangan polusi nitrogen dari pupuk, industri, sampai sektor transportasi, penting untuk keanekaragaman hayati dan kualitas udara.

Jalur kedua ketika nitrogen merusak sistem. Penambahan nitrogen di hutan yang sudah jenuh dengannya, akan meresponsnya lebih cepat.

Penambahan nitrogen mengakibatkan ekosistem melampaui batas toleransinya. Komunitas mikroba berubah, dengan spesies sensitif menghilang.

Akar halus menyusut dan mati, dengan tanah menjadi lebih asam. Bahkan, respirasi tanah bukan sekadar menurun, melainkan juga berisiko runtuh.

Transisi mendadak itu terjadi di wilayah dengan polusi nitrogen berat selama beberapa dekade. Misalnya, di sebagian wilayah Eropa, serta China dan Amerika Serikat bagian timur.

Hutan-hutan di wilayah tersebut yang menerima penambahan nitrogen dalam jumlah besar, meresposnya dengan cara sangat berbeda yaitu dengan bernapas lebih cepat, lainnya justru semakin lambat.

Dampak polusi nitrogen terhadap respirasi tanah sangat besar, setara tujuh hingga delapan kali lebih besar daripada emisi bahan bakar fosil global yang dihasilkan manusia.

Secara global, studi ini menemukan bahwa pengendapan nitrogen meningkatkan respirasi tanah sekitar lima persen.

Mayoritas hutan masih kekurangan nitrogen sehingga penambahannya mempercepat metabolisme tanah.

Namun, di hutan dengan karakteristik jenuh air, penurunan respirasi tanah bukanlah pertanda baik. 

Kondisi itu mencerminkan penurunan biomassa mikroba dan aktivitas akar, dengan proses-prosesnya yang membangun dan menstabilkan karbon tanah. Pelepasan CO2 di wilayah tersebut kemungkinan menurun, dengan tanah semakin kurang tangguh.

Baca juga:

• 133.792 Petani Jawa Timur Kelola 198.326 Ha Hutan dalam Skema Perhutanan Sosial
• Kemenhut Sebut 191.790 Hektar Hutan Dibuka untuk Tambang Ilegal

Kerangka kerja baru

Freepik/wirestock Pengurangan polusi nitrogen dari pupuk, industri, sampai sektor transportasi, penting untuk keanekaragaman hayati dan kualitas udara.

Para peneliti mengusulkan kerangka kerja baru untuk menjelaskan respons hutan secara bertahap maupun yang mendadak di seluruh dunia.

Mereka menggabungkan teori ekologi dan kumpulan data riset selama beberapa dekade, di antaranya, data batas biokimia, toleransi nitrogen tingkat spesies, perubahan komposisi komunitas, titik kritis, dan pola pengendapan nitrogen global.

Untuk pertama kalinya, para peneliti dapat memprediksi secara andal bagaimana polusi nitrogen akan mengubah respirasi tanah pada skala seluruh planet.

Pengurangan polusi nitrogen dari pupuk, industri, sampai sektor transportasi, memang sudah menjadi agenda utama untuk keanekaragaman hayati dan kualitas udara.

Selain itu, pengurangan polusi nitrogen bisa membantu menstabilkan cadangan karbon tanah hutan.

Dengan mencegah ekosistem melampaui ambang batas kejenuhan nitrogen, manusia dapat membantu hutan mempertahankan ritme respirasi alaminya dan kemampuannya untuk menyimpan karbon di tengah krisis iklim.