dasar ilmu tanah bot dan masalahnya

Sumber: classes.uleth.ca/200801/geog3080a/SOILS%20PART%20V%202008.ppt

BAHAN ORGANIK TANAH&

Permasalahannya

BAHAN ORGANIK TANAHBahan organik tanah adalah setiap bahan yang dihasilkan awalnya oleh

organisme hidup (tanaman atau hewan) yang dikembalikan ke tanah dan mengalami proses dekomposisi.

Pada waktu tertentu, BOT terdiri dari berbagai bahan dari jaringan asli tanaman dan hewan, dan campuran substansi organik yang

terdekomposisi dan dikenal sebagai humus.

Bahan organik tanah terdiri dari berbagai komponen, berbagai proporsi dan banyak tahap-tahap dekomposisinya, fraksi organik aktif termasuk

mikroorganisme (10-40 persen), dan bahan organik stabil (40-60 persen), juga disebut sebagai humus.

Sumber: http://www.fao.org/docrep/009/a0100e/a0100e05.htm#bm05.1

SIKLUS BAHAN ORGANIKKetika BIOMASA sisa-

sisa tanaman dikembalikan ke tanah,

berbagai senyawa organik mengalami

penguraian (dekomposisi) .

Dekomposisi adalah proses biologis yang

meliputi kerusakan fisik dan transformasi biokimia molekul organik kompleks menjadi molekul

organik sederhana dan molekul anorganik.


BAHAN ORGANIK TANAHDekomposisi bahan organik sebagian besar merupakan proses biologis

yang terjadi secara alami. Kecepatannya ditentukan oleh tiga faktor utama: organisme tanah, lingkungan fisik dan kualitas bahan organik.

Dalam proses dekomposisi, berbagai macam produk dibebaskan: karbon dioksida (CO2), energi, air, hara tanaman dan senyawa karbon

organik hasil re-sintesis. Proses dekomposisi suksesif terhadap bahan organik menghasilkan

pembentukan bahan organik yang lebih kompleks yang disebut humus-tanah.

Proses ini disebut humification. Humus mempengaruhi sifat-sifat tanah. Dekomposisi humus sangat lambat, menghasilkan warna gelap pada

tanah, meningkatkan agregasi tanah dan stabilitas agregat, meningkatkan KTK (kemampuan untuk menarik dan mempertahankan

hara), dan memberikan kontribusi N, P dan hara lainnya.


BAHAN ORGANIK TANAHOrganisme tanah, termasuk mikro-organisme, menggunakan bahan

organik tanah sebagai makanannya. Ketika mereka merombak bahan organik, sejumlah hara (N, P dan S) dilepaskan ke dalam tanah dalam

bentuk tersedia bagi tanaman. Proses pelepasan hara ini disebut “mineralisasi”.

Produk limbah yang dihasilkan oleh mikro-organisme juga menjadi BOT. Bahan sisa dekomposisi mikroba ini lebih sulit terdekomposisi, tetapi

dapat digunakan oleh sejumlah besar organisme. Biota tanah memainkan peran penting dalam proses siklus hara dan

menentukan kemampuan tanah untuk menyediakan hara bagi tanaman yang sehat.

Kandungan bahan organik tanah, terutama humus yang lebih stabil, meningkatkan kapasitas tanah untuk menyimpan air dan menangkap

karbon dari atmosfer.


EKOSISTEM TANAHEkosistem tanah dapat didefinisikan sebagai

sistem pendukung kehidupan yang saling berINTERAKSI, terdiri dari udara, air, mineral,

bahan organik, dan makro-dan mikro-organisme, yang semuanya berfungsi

bersama-sama dan berinteraksi sangat erat.

Organisme dan interaksinya memainkan banyak fungsi ekosistem tanah dan membentuk jaring makanan tanah.

Energi yang dibutuhkan untuk semua jaring makanan ini dihasilkan oleh produsen primer:

tanaman, lumut, bakteri fotosintetik dan ganggang yang menggunakan sinar matahari untuk mengubah CO2 dari atmosfer menjadi

karbohidrat. Sebagian besar organisme lain tergantung

pada produsen utama untuk energi dan haranya, mereka ini disebut “konsumen”.


Beberapa fungsi dari ekosistem tanah yang sehat

1. Menguraikan bahan organik menjadi humus.

2. Mempertahankan N dan nutrisi lainnya.

3. Mengikat bersama-sama partikel tanah menjadi struktur yang baik.

4. Melindungi akar dari penyakit dan parasit.

5. Membuat hara tetap tersedia bagi tanaman.

6. Menghasilkan hormon yang membantu pertumbuhan tanaman.

7. Menahan air tanah.

DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIKResidu BIOMASA segar terdiri dari bangkai mikroba tanah, serangga dan cacing tanah, akar tanaman tua, sisa tanaman, dan pupuk yang

baru ditambahkan.

Biomasa Sisa tanaman mengandung senyawa karbon kompleks terutama yang berasal dari dinding sel (selulosa, hemiselulosa, dll).

Rantai karbon, dengan masing-masing atom karbon dihubungkan dengan karbon lainnya, membentuk "tulang punggung" dari molekul

organik. Rantai karbon ini, dengan berbagai jumlah oksigen terikat, H, N, P dan S, merupakan struktur-dasar gula sederhana dan asam amino dan molekul yang lebih rumit dengan rantai karbon panjang atau

cincin.

Tergantung pada struktur kimianya, dekomposisi biomasa berlangsung cepat (gula, pati dan protein), lambat (selulosa, lemak,

lilin dan resin) atau sangat lambat (lignin).


FUNGSI BIOTA TANAHPemeliharaan struktur tanah:Bioturbating invertebrata dan akar tanaman , mikoriza dan beberapa mikro - organisme lain

Pengaturan proses hidrologi tanah:Kebanyakan invertebrata bioturbating dan akar tanaman

Pertukaran gas dan penyerapan karbon ( akumulasi dalam tanah ):Sebagian besar mikro - organisme dan akar tanaman , beberapa C dilindungi dalam agregat besar invertebrata biogenik kompak

Detoksifikasi polutan tanah: Sebagian besar mikro - organisme

Siklus hara tanaman:Sebagian besar mikro - organisme dan akar tanaman , invertebrata beberapa - tanah dan sampah - makan

Dekomposisi bahan organik:Berbagai saprophytic dan sampah - makan invertebrata ( detritivores ) , jamur , bakteri , actinomycetes dan mikro - organisme lain.


FUNGSI BIOTA TANAHPengendalian gangguan hama , parasit dan penyakit:Tanaman , mikoriza dan jamur lain , nematoda , bakteri dan berbagai mikro - organisme lain , collembola , cacing tanah , berbagai predator

Sumber makanan dan obat-obatan:Akar tanaman , berbagai serangga ( jangkrik , larva kumbang , semut , rayap ) , cacing tanah , vertebrata , mikro - organisme dan produk mereka

Hubungan simbiosis dan asimbiosis dengan tanaman dan akarnya: Rhizobia , mikoriza , actinomycetes, bakteri diazotrophic dan berbagai rizosfir mikro - organisme , semut.

Kontrol pertumbuhan tanaman ( positif dan negatif ):Efek langsung : akar tanaman , rhizobia , mikoriza , actinomycetes , patogen , nematoda phytoparasitic , serangga rhizophagous , pertumbuhan tanaman mempromosikan rizosfir mikro - organisme , agen biocontrol Efek tidak langsung : sebagian tanah biota .


SUBSTANSI NON-HUMIKMolekul organik non – humik dilepaskan langsung dari sel-sel residu

segar , seperti protein , asam amino , gula , dan pati . Senyawa ini menjadi bagian aktif dari BOT, atau fraksi yang mudah terurai. Fraksi aktif ini dipengaruhi oleh kondisi cuaca , status kelembaban tanah , pertumbuhan vegetasi , penambahan residu organik , dan praktek-praktek budaya , seperti pengolahan tanah. Senyawa ini nerupakan

pasokan makanan utama bagi berbagai organisme tanah .

Karbohidrat dalam tanah ada tiga bentuk utama : gula bebas dalam larutan tanah , selulosa dan hemiselulosa , polisakarida kompleks, dan molekul polimer dari berbagai ukuran dan bentuk yang melekat kuat

pada koloid liat dan zat humik . Gula sederhana , selulosa dan hemiselulosa , mungkin merupakan 5-25

persen dari bahan organik tanah , tetapi mudah diuraikan oleh mikroorganisme .


SUBSTANSI NON-HUMIK

Polisakarida (molekul gula yang terhubung dalam rantai panjang ) mempromosikan struktur tanah yang lebih baik melalui kemampuannya

untuk mengikat partikel tanah menjadi agregat yang stabil .

Penelitian menunjukkan bahwa molekul polisakarida lebih penting dalam mempromosikan stabilitas agregat dan infiltrasi air daripada

molekul organik yang lebih sederhana. Beberapa gula dapat merangsang perkecambahan biji dan pemanjangan

akar.

Sifat-sifat tanah lainnya yang terkena dampak polisakarida adalah KTK, retensi anion dan aktivitas biologis .


SUBSTANSI NON-HUMIKPolisakarida ( mengulang unit molekul gula - tipe yang terhubung dalam rantai panjang ) mempromosikan struktur tanah yang lebih baik melalui kemampuan mereka untuk mengikat partikel tanah anorganik menjadi agregat yang stabil . Penelitian menunjukkan bahwa molekul polisakarida berat mungkin lebih penting dalam mempromosikan stabilitas agregat dan infiltrasi air daripada molekul yang lebih ringan ( Elliot dan Lynch , 1984) . Beberapa gula dapat merangsang perkecambahan biji dan akar elongasi . Sifat-sifat tanah lain yang terkena dampak polisakarida termasuk KPK, retensi anion dan aktivitas biologis .

Lipid tanah membentuk kelompok yang sangat beragam bahan , dari yang lemak , lilin dan resin membentuk 2-6 persen bahan organik tanah . Pentingnya lipid muncul dari kemampuan beberapa senyawa untuk bertindak sebagai hormon pertumbuhan . Orang lain mungkin memiliki efek menyedihkan pada pertumbuhan tanaman .

Tanah N terjadi terutama ( > 90 persen ) dalam bentuk organik seperti asam amino , asam nukleat dan gula amino . Sejumlah kecil ada dalam bentuk amina , vitamin , pestisida dan produk degradasi mereka , dll Sisanya hadir sebagai amonium ( NH4 - ) dan dipegang oleh mineral lempung .


HUMUS DAN FUNGSINYAHumus atau SUBSTANSI HUMIK adalah bagian yang tersisa dari bahan organik yang

telah digunakan dan diubah oleh banyak jenis organisme tanah. Humus ini merupakan komponen yang relatif stabil, terdiri atas zat humat , asam humat, asam fulvat , asam

hymatomelanic dan humin. Humus tidak mudah dirombak karena interaksi intim dengan fase mineral liat-tanah dan kimiawinya sangat kompleks untuk digunakan oleh

sebagian besar organisme .

Salah satu karakteristik yang paling mencolok dari zat humat adalah kemampuannya untuk berinteraksi dengan ion-ion logam , oksida, hidroksida , mineral dan senyawa organik , termasuk polutan beracun , membentuk “senyawa” larut air dan senyawa

kompleks tidak larut air . Melalui pembentukan senyawa kompleks ini, zat humat dapat larut , memobilisasi

logam dan senyawa organik dalam tanah . Hal ini mempengaruhi ketersediaan hara , terutama hara mikro. Akumulasi senyawa kompleks tersebut dapat berkontribusi pada

pengurangan toksisitas , misalnya aluminium ( Al ) pada tanah asam , atau penangkapan polutan - herbisida seperti Atrazin, atau pestisida seperti Tefluthrin -

dalam rongga-rongga senyawa humik ( zat humat) .


Zat humat dan fulvat meningkatkan pertumbuhan tanaman secara langsung melalui efek fisiologis dan hara.

Beberapa zat berfungsi sebagai hormon tumbuhan alami ( auxin dan gibberillin) dan mampu meningkatkan perkecambahan biji , inisiasi akar , penyerapan hara tanaman dan dapat berfungsi sebagai sumber hara N , P dan S. Secara tidak langsung , mereka dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman melalui modifikasi sifat-sifat fisik , kimia

dan biologi tanah; misalnya , meningkatkan kapasitas menahan air tanah dan KTK , dan meningkatkan hasil panen tanaman, dan memperbaiki aerasi tanah melalui

struktur tanah yang baik .

Sekitar 35-55 persen bagian non - hidup dari bahan organik tanah adalah humus. Humus ini adalah penyangga penting , mengurangi fluktuasi keasaman tanah dan

ketersediaan hara . Dibandingkan dengan molekul organik sederhana , substansi humik ini sangat kompleks dan ukurannya lebih besar , dengan berat molekul yang lebih besar. Karakteristik humus ini sangat berbeda dari molekul organik sederhana .


HUMUS DAN FUNGSINYA

Humus terdiri dari zat humat yang berbeda :1. Asam fulvat : fraksi humus yang larut dalam air pada semua kondisi pH . Warnanya

biasanya kuning hingga kuning-coklat .2. Asam humat : fraksi humus yang larut dalam air , kecuali untuk kondisi yang lebih

asam daripada pH = 2 . Warna yang lazim adalah coklat gelap hingga kehitaman.3. Humin : fraksi humus yang tidak larut dalam air pada pH apapun dan yang tidak

dapat diekstraksi dengan basa kuat , seperti natrium hidroksida ( NaOH ) . Umumnya berwarna hitam .

Istilah “Asam” digunakan untuk menggambarkan bahan humat karena humus berperilaku seperti asam lemah .Asam fulvat dan humat adalah campuran senyawa organik kompleks molekul besar . Asam humat lebih besar dari asam fulvat . Kedua substansi ini dapat dibedakan satu sama lain atas dasar kelarutannya dalam air.Asam fulvat diproduksi dalam tahap awal pembentukan humus . Jumlah relatif asam humat dan fulvat dalam tanah bervariasi dengan jenis tanah dan praktek manajemen tanah. Humus tanah hutan ditandai dengan tingginya kandungan asam fulvat , sedangkan humus tanah pertanian lebih banyak mengandung asam humat.


HUMUS DAN FUNGSINYA

Zat humat mempertahankan hara yang tersedia untuk tanaman

Fungsi humus:

1. Meningkatkan Efisiensi pemupukan; 2. Longlife N , misalnya urea dapat bertahan 60-80 hari lebih lama; 3. Meningkatkan serapan hara, terutama P dan Ca; 4. Stimulasi kehidupan mikroba tanah yang menguntungkan; 5. Meningkatkan ketersediaan hara , mengendalikan gangguan penyakit,

hama dan dampak embun beku; 6. Manajemen salinitas , humates “menyangga" tanaman terhadap

kelebihan natrium; 7. Humates organik adalah katalis untuk meningkatkan kandungan

karbon tanah.


HUMUS DAN FUNGSINYA

BAHAN ORGANIK TANAHTransformasi dan pergerakan material bahan organik tanah adalah

proses dinamis yang dipengaruhi oleh organisme , iklim, jenis tanah, vegetasi dan karakteristik tanah.

Semua faktor ini beroperasi dalam skala spasial hirarkis. Organisme tanah yang bertanggung jawab atas kerusakan dan siklus macronutrients dan mikronutrien, dan aktivitasnya mempengaruhi

struktur tanah dan produktivitas tanah.

Dalam ekosistem hutan alami lembab dan subhumid , tanpa gangguan manusia, komponen hidup dan non-hidup berada dalam kesetimbangan

dinamis satu sama lain. Serasah di permukaan tanah di bawah lapisan tajuk-vegetasi yang

beragam dan produksi biomassa yang tinggi, umumnya menghasilkan aktivitas biologis yang tinggi di dalam tanah dan di permukaan tanah.


BAHAN ORGANIK TANAHAda lima mekanisme transformasi Bahan Organik:1. Penutupan muka- tanah terus menerus dengan tanaman hidup,

yang bersama-sama dengan arsitektur tanah memfasilitasi penangkapan dan infiltrasi air hujan dan mengendalikan erosi tanah;

2. Lapisan serasah daun yang membusuk atau residu , menyediakan sumber energi yang terus menerus untuk makro dan mikro-organisme;

3. Akar tanaman yang didistribusikan ke seluruh tanah pada kedalaman yang berbeda mengizinkan serapan efektif hara dan interaksi aktif dengan mikroorganisme;

4. Periode utama pelepasan hara oleh mikro-organisme bertepatan dengan periode utama penyerapan hara oleh tanaman;

5. Hara didaur ulang oleh tanaman yang akarnya dalam , makrofauna tanah dan mikrofauna tanah.


Komposisi Biomasa Tanaman

Hijau


Laju Dekomposisi Bahan Organik

Rapid

Very slow

Sugars and Starches

Proteins

Hemicellulose

Cellulose

Fats, Waxes and Oils

Lignins and phenolic compounds

Review: Oxidation products are CO2, H2O and energy (478 kJ/mol C)


Dekomposisi BO dalam tanah Anaerobik

1. Berlangsung sangat lambat2. Melepaskan gas methana, alkohols, asam organik, air, dan

sejumlah CO23. Provides little energy for organisms involved, so by

products contain more energy

Rice paddiesand naturalwetlands release

methane

Concentrationson the rise


Effect of C/N ratio on Decomposition Rate


0 40 800 .0

0 .4

0 .8

1 .2

0 2 0 4 0 6 00

50 0 0

1 00 0 0

1 50 0 0

0 2 0 4 0 6 0

1 0

3 0

0

2 0

4 0

m.eq. p.p.m. p.p.m.

POTASSIUM NITROGEN PHOSPHORUS

0 20 40 600

4

8CALCIUM

0 20 40 600

4

8

12BORON ALUMINIUM

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 00

1

2

3

4

5

m.eq. p.p.m. m.eq.

Depth (cm) Depth (cm) Depth (cm)

Depth (cm) Depth (cm) Depth (cm)

1st/late 2nd.Early 2nd.Deforested

Figure 5.14 Average soil potassium, nitrogen, phosphorus, calcium, boron and aluminium levels at Centro de Estudios Ambientales Tambito. Note the higher nutrient concentrations in primary/late secondary forest.

Konsentrasi Hara Tanah vs. Fase Suksesional (Tambito, Cauca, Colombia)


dasar ilmu tanah bot dan masalahnya

Documents

Transcript of dasar ilmu tanah bot dan masalahnya