Kopi Arabika merupakan tanaman unggulan yang menyumbang sekitar 60% produksi kopi global. Namun, perubahan iklim, musim kemarau yang makin panjang, dan degradasi lahan menjadi tantangan besar bagi keberlanjutan produksi kopi, terutama di daerah tropis. Sistem agroforestri—di mana kopi ditanam di bawah naungan pohon—telah diakui memberikan berbagai manfaat: meningkatkan keanekaragaman hayati, menjaga kelembapan tanah, hingga menstabilkan produksi saat musim ekstrem.

Namun, muncul pertanyaan besar: apakah pohon penaung justru bersaing dengan kopi dalam menyerap air tanah selama musim kemarau? Atau sebaliknya, apakah ada bentuk kerja sama di bawah tanah yang memungkinkan keduanya berbagi air tanpa konflik?

Studi terbaru oleh Muñoz-Villers dkk. (2025) memberikan jawaban ilmiah yang menarik atas pertanyaan ini dengan menganalisis secara detail pengambilan air bawah tanah oleh berbagai varietas dan umur tanaman kopi Arabika serta lima spesies pohon penaung di perkebunan kopi organik di Veracruz, Meksiko.

Latar Belakang Penelitian: Apa yang Belum Kita Ketahui?

Sebelum studi ini, sebagian besar riset hanya berfokus pada sistem kopi intensif dan konvensional. Bahkan, hampir tidak ada data yang membahas sistem kopi organik tua (>80 tahun) yang dikelola secara berkelanjutan. Lebih jauh, studi sebelumnya hanya mengukur proporsi pengambilan air tanpa menghitung volume aktual air yang digunakan setiap tanaman.

Penelitian ini menjembatani kesenjangan itu dengan menggabungkan:

• Model isotop stabil berbasis Bayesian (MixSIAR),
• Pengukuran mikrometeorologi,
• Analisis konduktansi stomata (indikator stres air tanaman),
• Dan pengukuran langsung sifat hidrolik akar dan daun.

Studi Kasus: Kebun Kopi Organik "La Orduña", Veracruz

Studi dilakukan di kebun kopi organik seluas 100 hektar bernama “La Orduña”, terletak di dataran tinggi (1210 m dpl) dengan curah hujan tahunan rata-rata 1407 mm. Sistem tanamnya merupakan agroforestri tradisional dengan berbagai spesies pohon penaung seperti:

• Inga spp. (pohon legum lokal),
• Alchornea latifolia,
• Enterolobium cyclocarpum,
• Eriobotrya japonica, dan lainnya.

Tanaman kopi yang diteliti meliputi:

• Typica 20 tahun (varietas klasik),
• Typica 80 tahun yang diremajakan, dan
• Costa Rica 95 (CR95) — varietas tahan karat daun berusia 5 tahun.

Metode: Bagaimana Air Bawah Tanah Dianalisis?

Teknologi Isotop Stabil dan Model Bayesian

Peneliti menggunakan isotop stabil δ²H dan δ¹⁸O dari air xilem tanaman dan berbagai kedalaman tanah (0–120 cm) serta air tanah. Data dimasukkan ke dalam MixSIAR (Mixing Model) untuk menghitung proporsi dan volume aktual air yang diserap dari setiap lapisan tanah.

Pengukuran Transpirasi

Transpirasi dari kopi dan pohon penaung dihitung dengan metode eddy covariance dan permukaan konduktansi stomata. Rata-rata transpirasi harian selama musim kemarau adalah:

• Kopi: 0.22–0.57 mm/hari,
• Pohon penaung: 2.54–3.40 mm/hari.

Simulasi Kompetisi Air

Potensi persaingan diukur dengan membandingkan nilai konduktansi stomata aktual dan model, terutama pada periode kering April–Mei 2019.

Hasil Penting: Ada Harmoni, Bukan Kompetisi

1. Sumber Air Utama: Kedalaman Menentukan

• Tanaman kopi 44–72% airnya berasal dari tanah permukaan (<5 cm), konsisten antar varietas dan usia.
• Pohon penaung 45–79% airnya berasal dari tanah dalam (60–120 cm), tergantung spesies.
• Air tanah (groundwater) berperan besar untuk pohon besar seperti Enterolobium dan Alchornea.

➡️ Artinya: Sistem akar kopi dan pohon penaung cenderung tidak saling berebut air karena eksploitasi kedalaman berbeda (komplementaritas vertikal).

2. Pengaruh Usia Tanaman

• Kopi Typica 80 tahun menunjukkan ketahanan lebih tinggi terhadap kekeringan dibanding varietas muda.
• CR95 (5 tahun) lebih sensitif terhadap kekeringan, dengan penurunan konduktansi stomata saat curah hujan rendah.

➡️ Umur dan sistem akar berpengaruh terhadap efisiensi pengambilan air.

3. Pengaruh Spesies Pohon Penaung

• Eriobotrya japonica lebih banyak mengambil air dari lapisan atas tanah dibanding Inga atau Enterolobium.
• Pemilihan spesies pohon penaung dapat meminimalkan persaingan air bawah tanah.

Peran Embun (Dew) yang Tak Disangka

Penelitian ini menemukan bahwa embun yang mengendap di permukaan tanah pada malam hari menjadi salah satu sumber air penting bagi kopi, terutama pada lapisan <5 cm.

• Kontribusi embun diperkirakan mencapai >20% dari total air yang diambil oleh kopi di musim kemarau.
• Hal ini sangat relevan untuk sistem pertanian organik yang melarang irigasi buatan atau herbisida.

➡️ Embun adalah air "gratis" yang bisa dimanfaatkan oleh sistem agroforestri yang memiliki tutupan vegetasi tinggi.

Analisis Tambahan: Data Angka Menarik

• Rata-rata curah hujan musim kemarau: 290 mm (di bawah rata-rata 350 mm).
• Tinggi pohon penaung: 8–20 meter.
• Jumlah kopi per hektar: ±3330 batang.
• Transpirasi total kopi vs pohon: Kopi menyumbang hanya 16–23% dari total evapotranspirasi.

Nilai Tambah Penelitian Ini

✔️ Menjawab pertanyaan klasik: Kompetisi atau komplementaritas?

✔️ Menyediakan data nyata dari sistem organik yang kompleks, bukan eksperimen laboratorium.

✔️ Memberikan dasar ilmiah untuk pemilihan spesies penaung dalam sistem agroforestri.

✔️ Menunjukkan pentingnya mempertahankan tanaman tua dan membiarkan pertumbuhan vegetasi tanah.

Opini Kritis dan Relevansi Global

Studi ini menjadi pionir dalam membuktikan bahwa sistem agroforestri organik tidak hanya ramah lingkungan tetapi juga fungsional dari sisi hidrologi. Dalam konteks perubahan iklim dan kekeringan yang meningkat di banyak daerah penghasil kopi—termasuk di Indonesia, Ethiopia, dan Brasil—pemahaman tentang bagaimana tanaman berbagi air sangat penting.

Berbeda dari sistem intensif yang mendorong pemangkasan pohon penaung, hasil studi ini mendukung pemeliharaan pohon-pohon besar dengan akar dalam yang justru membantu menghindari kompetisi air dengan kopi.

Rekomendasi Praktis bagi Petani dan Pembuat Kebijakan

1. Pilih pohon penaung yang berakar dalam dan tidak agresif secara horizontal.
2. Pertahankan keragaman umur dan varietas kopi untuk resilien terhadap kekeringan.
3. Jaga lapisan vegetasi tanah untuk mempertahankan embun dan kelembapan.
4. Gunakan pendekatan pemantauan isotop untuk mendesain ulang sistem agroforestri lokal.
5. Dukung riset jangka panjang di perkebunan kopi tropis organik.

Kesimpulan: Sinergi di Bawah Tanah adalah Kunci Keberlanjutan

Melalui kombinasi data isotop, fisiologi tanaman, dan mikrometeorologi, studi ini menunjukkan bahwa kopi dan pohon penaung dapat hidup harmonis, bukan saling berebut sumber daya. Justru dengan manajemen yang tepat, mereka dapat saling mendukung dalam menghadapi musim kemarau dan perubahan iklim.

Agroforestri kopi organik bukan hanya pilihan etis atau ekonomi, tetapi solusi ilmiah berbasis ekosistem yang nyata.

Sumber Asli Artikel:

Muñoz-Villers, L.E., Holwerda, F., Alvarado-Barrientos, M.S., Geris, J., & Dawson, T.E. Examining the Complementarity in Belowground Water Use Between Different Varieties and Ages of Arabica Coffee Plants and Dominant Shade Tree Species in an Organic Agroecosystem. Agricultural Water Management, Vol. 307, 2025, 109248.