Emisi dan Sekuestrasi Karbon di Provinsi Hunan, Tiongkok (2000–2020)

Lanskap Provinsi Hunan, Tiongkok

Kebijakan alih fungsi lahan dapat menimbulkan satu masalah kompleks, yaitu terganggunya metabolisme karbon. Di Provinsi Hunan, Tiongkok, masalah ini telah diamati sejak tahun 2000 hingga 2020 dan menunjukkan korelasi yang kuat antara alih fungsi lahan dengan tingkat emisi dan sekuestrasi karbon.

Untuk menganalisis lebih jauh, paper ini menelaah 15 kelas lahan di Provinsi Hunan dengan metodologi Ecological Network Analysis (ENA) untuk (1) menghitung emisi dan sekuestrasi karbon, (2) memetakan pola spasial dan temporal, serta (3) mengidentifikasi hubungan ekologis antar-tipe lahan yang meliputi kompetisi, eksploitasi-kontrol, dan mutualisme.

Perubahan Emisi dan Sekuestrasi Karbon

Temuan menunjukkan bahwa tingkat emisi karbon dalam rentang 2000 — 2020 di Provinsi Hunan mengalami kenaikan tahunan di angka 5,51%. Emisi karbon pada tahun 2000 tercatat di angka 2.185,25 × 10⁷ kgC/tahun menjadi 6.388,32 × 10⁷ kgC/tahun pada tahun 2020.

Paper ini juga menemukan bahwa dari empat jenis lahan yang diamati, kawasan industri dan transportasi menyumbang kontribusi terbesar di angka 65,99% hingga 84,08%. Tiga jenis lahan lain yang meliputi kawasan urban, lahan tanam, dan kawasan rural menyumbang porsi emisi karbon jauh lebih sedikit.

Grafik emisi pada 4 jenis lahan: urban, cultivated, rural, dan transportation/industrial

Berdasarkan grafik di atas, kita dapat mengamati bahwa terdapat kenaikan emisi karbon di kawasan urban. Hal ini berhubungan dengan proses alih fungsi lahan tanam (cultivated land) menjadi kawasan urban atau area hunian sejak tahun 2000, misalnya di area Chang-Zhu-Tan. Tren urbanisasi juga berlangsung di Guizhou County sejak 2010 sehingga membuatnya perlahan tumbuh menjadi low-carbon city, bukan lagi low-carbon emission area.

Pada periode yang sama, kita dapat mengamati tingkat sekuestrasi (penyerapan) karbon yang secara mengejutkan mengalami perubahan tidak cukup signifikan. Berdasarkan data dari 11 jenis lahan di Provinsi Hunan, ditemukan bahwa sekuestrasi total pada rentang 2000 — 2020 sedikit menurun dengan rata-rata -0,34% per tahun. Artinya, perfoma serapan oleh carbon sink mengalami penurunan, salah satunya akibat alih fungsi lahan.

Grafik sekuestrasi pada 11 jenis lahan

Pada grafik di atas, dapat dilihat bahwa kawasan hutan primer (F1) berperan sebagai penyerap karbon tertinggi di angka 68,79%, disusul oleh hutan terbuka (F3) di angka 17,12% dan lahan tanam (C) di angka 7,68%. Lokasi sekuestrasi tersebar di sejumlah titik, mulai dari area pegunungan seperti Wuling dan Xuefeng serta badan air seperti Danau Dongting.

Hal yang perlu digarisbawahi adalah bahwa kapasitas sekuestrasi bergantung pada karakteristik lahan. Ekosistem hutan primer dengan vegetasi lebat dan kanopi tertutup umumnya menyerap karbon dengan jumlah besar. Sementara wilayah dengan vegetasi jarang atau badan air yang besar lazimnya memiliki kapasitas penyerapan karbon lebih rendah.

It is noteworthy that high carbon emission areas also correspond to areas with zero carbon sequestration, maintaining a highly consistent trend.

Telaah Pola Temporal

Pola temporal merujuk pada perubahan karbon (emisi dan sekuestrasi) yang terjadi dari waktu ke waktu. Pola temporal dapat menunjukkan tren jangka panjang, bahkan perubahan mendadak yang berhubungan dengan dinamika alih fungsi lahan untuk pembangunan.

Paper ini membagi dimensi temporal ke dalam empat interval yang meliputi rentang 2000–2005, 2005–2010, 2010–2015, dan 2015–2020 dengan temuan pokok berikut:

1. Secara keseluruhan (2000–2020), emisi karbon naik sekitar 3 kali lipat dengan laju rata-rata 5,51% per tahun. Lonjakan terbesar tercatat pada interval 2005–2010 seiring industrialisasi dan ekspansi sektor transportasi.
2. Kenaikan emisi karbon juga berkaitan dengan kapasitas sekuestrasi yang menurun. Hal ini disebabkan oleh degradasi biomassa, konversi lahan hutan untuk kawasan industri, perluasan wilayah pemukiman dan jalur transportasi, dll.
3. Net carbon flow tercatat selalu negatif. Artinya, alih fungsi lahan lebih banyak merusak ekosistem penyerapan karbon (carbon sink) daripada memperkuatnya. Data menunjukkan bahwa puncak negatif berada di interval 2005–2010 seiring masa pembangunan intensif. Sedangkan, kebijakan restorasi pasca-2015 telah sedikit memulihkan kapasitas carbon sink secara gradual.
4. Secara sederhana, fase metabolisme karbon secara temporal dapat dipetakan sebagai berikut: ekspansi industri → tekanan ekologis → intervensi kebijakan (restorasi, dll) → perbaikan parsial.

Telaah Pola Spasial

Paper ini menemukan bahwa hotspot emisi karbon utamanya terletak di kawasan industri, jalur transportasi, dan pinggiran urban (urban fringe). Pusat emisi karbon dapat diamati lebih jelas di kawasan aglomerasi urban seperti Chang-Zhu-Tan yang sejak tahun 2000 mengalami transisi menjadi kawasan perkotaan yang terus meluas.

Pengamatan lebih jauh menemukan bahwa emisi karbon menyebar dari pusat kota ke wilayah tepi (peripheral expansion). Dengan kata lain, pola spasial emisi karbon berubah dari spot-like pada tahun 2000 menjadi clustered and expanded pada tahun 2020.

Sementara itu, pola spasial sekuestrasi karbon dapat diamati pada area dengan tutupan vegetasi alami yang besar, seperti pegunungan Jiushan, Luoxiao, dll. Wilayah pegunungan dengan hutan primer dan kemiringan lereng yang tinggi membuat aktivitas manusia reltif rendah, sehingga sekuestrasi karbon menjadi terkonsentrasi. Sebaliknya, zona sekuestrasi rendah dapat ditemukan di wilayah urban, misalnya di sepanjang Sungai Xiang yang mencakup Kota Changsha, Xiangtan, dan Zhuzhou.

Hal lain yang ditemukan adalah terdapat transisi negatif (hilangnya sink) dan transisi positif (pemulihan lahan) di beberapa titik. Transisi negatif tercatat di koridor antar-kota seperti Zhangjiajie-Huaihua yang banyak dikonversi menjadi jalan raya, kawasan industri, dan perumahan. Sedangkan transisi positif yang disebabkan restorasi vegetasi banyak tercatat di wilayah Guidong dan dekat sungai atau reservoir, meskipun terdapat keterputusan (tidak kontinu secara spasial).

Lanskap Wuyi Square di Kota Changsha, Hunan

Hubungan Ekologis antar Tipe Lahan

Terdapat tiga jenis hubungan ekologis dalam Ecological Network Analysis (ENA), yaitu kompetisi, eksploitasi-kontrol, dan mutualisme. Masing-masing jenis hubungan memiliki konsekuensi terhadap perubahan tingkat emisi dan sekuestrasi karbon di Provinsi Hunan.

Grafik perubahan proporsi tiga hubungan ekologis dalam empat interval

Kompetisi (-/-) berarti terdapat dua tipe lahan yang menggunakan atau membutuhkan sumber daya ekologis yang sama, sehingga kehadiran salah satunya dapat mengurangi kemampuan yang lain untuk memperoleh manfaat. Misalnya, perluasan lahan pertanian ke area hutan membuat keduanya bersaing dalam penyerapan sumber daya tanah dan sekuestrasi karbon.

Sejak tahun 2000, data menunjukkan bahwa hubungan kompetisi bersifat dominan dengan persentase 43,81%–57,14%. Data ini menunjukkan bahwa kompetisi ekologis berperan signifikan dalam evolusi pemanfaatan lahan di Provinsi Hunan dengan persaingan yang kuat antar tipe lahan sebagai carbon sink.

Eksploitasi-kontrol (+/-) adalah suatu hubungan asimetris ketika satu tipe lahan mendapat utilitas positif sedangkan yang lain mengalami kerugian. Sebagai contoh, fenomena urban sprawl mengambil alih kawasan hutan di mana kota mendapatkan utilitas (infrastruktur, dll) tapi hutan kehilangan fungsi ekologisnya.

Hubungan eksploitasi-kontrol mencakup 29,52%–45,24% dari seluruh hubungan ekologis. Pada interval 2015–2020, hubungan eksploitasi-kontrol bahkan mengambil alih dominasi hubungan ekologis di Provinsi Hunan, menggantikan kompetisi. Hal ini menunjukkan eskalasi jumlah alih fungsi lahan karena industrialisasi atau ekspansi jalur transportasi.

Mutualisme (+/+) muncul tatkala dua tipe lahan saling mendukung fungsi ekologis masing-masing, sehingga memperkuat aliran karbon yang sehat. Misalnya, hubungan hutan dan badan air terjalin lewat peran hutan untuk menjaga kestabilan air, sedangkan badan air menyuplai kelembapan mikro untuk hutan sehingga hubungan keduanya meningkatkan kapasitas sekuestrasi.

Hubungan mutualisme relatif jarang terjadi tetapi menunjukkan tren yang peningkatan yang mencapai puncaknya antara tahun 2005 dan 2010 (26,67%) dan mencapai titik terendah antara tahun 2000 dan 2005 (1,90%). Peningkatan tren dipengaruhi kebijakan restorasi lahan, meskipun nilainya tetap lebih kecil dibanding kompetisi atau eksploitasi-kontrol karena tekanan pembangunan yang terlalu tinggi.

Title: Impact of land use change on carbon metabolism in Hunan Province: An ecological network analysis approach

Author(s): Qikang Zhong, Yuxin Liu, Zhe Li, Jiawei Zhu

Article: iScience 28, 113209, September 19, 2025 https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.113209