Pola campuran dan penanaman pohon yang tepat meningkatkan produktivitas dan layanan hutan

Sebuah makalah baru yang diterbitkan di Nature Communications mengungkapkan bagaimana cara spesies pohon diatur di hutan dapat membantu mengoptimalkan fungsi dan produktivitas ekosistem. Studi ini dilakukan dengan menggunakan data lapangan empiris yang dikombinasikan dengan model komputer dan simulasi canggih oleh para peneliti di Pusat Penelitian Keanekaragaman Hayati Integratif (IDIV) Jerman, Universitas Leipzig, Universitas Friedrich Schiller Jena, dan Pusat Penelitian Ilmiah Nasional Prancis (CNRS).

Para peneliti mensimulasikan hutan virtual dengan beberapa pengaturan spesies pohon, seperti desain blok dan blok mini, penanaman dalam garis tunggal dan ganda, dan distribusi sepenuhnya acak. Simulasi ini menggabungkan data nyata dari eksperimen BEF-China (Biodiversity-Ecosystem), termasuk model pertumbuhan pohon (berdasarkan inventaris lapangan), koleksi litterfall, dan pengukuran laju dekomposisi. Data ini memungkinkan para peneliti untuk memodelkan efek pengaturan spasial pada fungsi ekosistem, seperti produktivitas pohon, nitrogen, dan siklus karbon.

Jika daun jatuh di hutan yang diatur secara acak, ada manfaatnya

Para peneliti menemukan bahwa cara spesies pohon diatur dalam hutan yang dikelompokkan atau tersebar secara acak di luar produktivitas. Yang disebut heterogenitas spasial spesies ini, yang mengacu pada pola distribusi spesies di dalam hutan, seperti penanaman blok atau garis, mempengaruhi bagaimana nutrisi bersepeda melalui ekosistem.

“Selama beberapa dekade, penelitian keanekaragaman hayati telah menekankan manfaat pencampuran spesies untuk produktivitas dan penyimpanan karbon. Namun, pendekatan ini jarang diterapkan, sebagian besar karena tidak adanya pedoman praktis yang menjelaskan kendala kehutanan dunia nyata“, menjelaskan penulis pertama Rémy Beugnon dan postdoc di IDIV.

Model menunjukkan bahwa desain penanaman acak meningkatkan biomassa pohon sebesar 11% dibandingkan dengan tata letak berkerumun. Penyebaran spesies pohon yang lebih merata membantu mempromosikan distribusi daun yang jatuh, meningkatkan nutrisi dan daur ulang bahan organik, menurut penulis.

Tingkat dekomposisi karbon setelah sembilan bulan juga meningkat dengan heterogenitas spasial yang lebih besar, naik dari 36,5% karbon yang terurai dalam desain blok menjadi 47,1% dalam desain acak. Khususnya, penanaman garis – di mana barisan bergantian spesies pohon yang berbeda digunakan – asalkan jalan tengah antara manfaat ekologis dan kemudahan pengelolaan hutan, mencapai 40,4% karbon yang diuraikan setelah sembilan bulan.

Faktor kunci lainnya adalah keragaman keseluruhan dan jumlah spesies yang ada di tegakan hutan tertentu, terlepas dari pengaturannya. Hutan yang lebih beragam, dengan berbagai macam spesies yang ada, menunjukkan nitrogen dan siklus karbon yang lebih tinggi dibandingkan dengan konfigurasi yang kurang beragam. Ini memberikan campuran sumber daya yang lebih beragam untuk pengurai dan mempromosikan dekomposisi.

“Kombinasi analisis eksperimental dan pemodelan prediktif dapat digunakan untuk mengevaluasi berbagai skenario pengelolaan hutan. Selain validasi eksperimental dari temuan ini, langkah penting berikutnya adalah mengetahui seberapa umum kesimpulan kami dan apakah mereka berlaku untuk berbagai jenis hutan“, menjelaskan rekan penulis Benoit Gauzens dari Idiv dan University of Jena.

Fasilitas penanaman garis

Dari sudut pandang praktis, para peneliti mencatat keseimbangan yang diperlukan antara mengamankan manfaat ekologis dan pengelolaan hutan. Sementara desain penanaman acak memaksimalkan hasil ekologis-termasuk lebih banyak keanekaragaman hayati, siklus nutrisi yang ditingkatkan, dan penanaman garis sekuestrasi karbon menawarkan kompromi yang dapat dikelola, menyederhanakan tugas-tugas seperti penipisan dan pemanenan.

Ke depan, para peneliti membayangkan memperluas temuan berbasis komputer ini dengan melakukan percobaan lapangan jangka panjang untuk memvalidasi hasil penelitian dalam konteks dunia nyata. Percobaan semacam itu akan menyelidiki interaksi antara keanekaragaman spesies pohon, pengaturan spasial, dan fungsi ekosistem, membantu mengembangkan pendekatan baru untuk reboisasi dan kehutanan berkelanjutan.

“Studi ini adalah contoh penting bagaimana penelitian dasar dapat menginformasikan aplikasi manajemen di bawah kondisi lapangan: kami dapat memanfaatkan keanekaragaman hayati di hutan jika kami mengaturnya dengan cara yang benar“kata Nico Eisenhauer, profesor di Universitas Leipzig dan Kepala Kelompok di Idiv.”Selain itu, kami melihat bagaimana interaksi lokal antara pohon, iklim mikro, dan keanekaragaman hayati tanah dapat meningkatkan untuk meningkatkan berbagai layanan ekosistem di hutan“, dia menyimpulkan.