PENGELOLAAN BOT dan KESUBURAN TANAH

No.1 - 254
MANAJEMEN KESUBURAN TANAH
BAHAN ORGANIK TANAH
Prod Dr Ir Soemarno MS
2 OKTOBER 2013
Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id
BAHAN ORGANIK
BAHAN ORGANIK adalah bahan-bahan yang berasal dari organisme
hidup, dapat mengalami dekomposisi, atau produk dekomposisi, atau
bahan-bahan yang tersusun atas senyawa-senyawa organik .
BAHAN ORGANIK TANAH = BOT
Soil is composed of minerals and organic matter, as well as living organisms. The minerals
are derived from the weathering of "parent material" - bedrock and overlying sub-soil.
The organic matter in soil derives from plants and animals. In a forest, for example, leaf
litter and woody material falls to the forest floor. This is sometimes called organic
material.
Kalau sisa-sisa tanaman dan hewan ini melapuk dan tidak dapat dikenali lagi wujud
aslinya maka ia disebut sebagai Bahan Organik Tanha (BOT). Kalau bahan organik
telah mengalami pelapukan lanjut menjadi substansi humik yang stabil dan tahan
terhadap dekomposisi selanjutnya, maka ia disebut HUMUS. Sehingga BOT terdiri atas
semua bahan organik dalam tanah, tidak termasuk bahan-bahan segar yang belum
mengalami pelapukan.
Komposisi Tanah dan
Komposisi BOT
TERMINOLOGI
Ada banyak ragam pemaknaan terhadap istilah Bahan Organik Tanah (BOT) . Dalam
ilmu tanah, istilah BOT meliputi bahan-bahan yang sedang mengalami pelapukan dan
substansi humik (humus). Akan tetapi, dalam pertanian, kehutanan dan disiplin
lainnya, istilah HUMUS kadangkala digunakan untuk mendeskripsikan bahan
organik dan substansi humik (humus).
Komponen BOT disebut HUMUS-AKTIF dan SUBSTANSI-HUMIK
(yang disebut “ humus” dalam ilmu tanah) yg lazim disebut juga
sebagai HUMUS-Tidak-AKTIF.
MATERI KEHIDUPAN
Bahan organik merupakan bahan-bahan yang menjadi bagian dari organisme hidup
atau bahan yang dihasilkan oleh organisme hidup. Pengertian ini sinonim dnegan
“biotic material”, dan mencakup clam's shell a dn urea yang diproduksi secara
alamiah, tidak termasuk urea yang dihasilkan secara sintetik.
PELAPUKAN - DEKOMPOSISI
Bahan organik dapat diartikan sebagai material yang
dapat melapuk , atau produk pelapukan (humus), atau
keduanya.
Bahan organik juga ada sebagai tubuh organisme hidup
dalam tanah.
Polymers and plastics, although they may be organic
compounds, are usually not considered organic material,
due to their poor ability to decompose.
Menurut definisi ini, “clam's shell, meskipun bersifat
“biotic”, tidak dianggap sebagai bahan organik karena
sulit dilapuk.
KIMIA ORGANIK
Pengukuran bahan organik umumnya hanya mengyukur senyawa
organik atau karbon, dan hanya merupakan perkiraan jumlah
(kandungan) bahan yang hidup atau bahan yang terdekomposisi.
Some definitions of organic matter likewise only
consider "organic matter" to refer to only the carbon
content, or organic compounds, and do not consider
the origins or decomposition of the matter.
In this sense, not all organic compounds are created
by living organisms, and living organisms do not only
leave behind organic material.
Urea merupakan salah satu senyawa organik yang dapat disintesis
tanpa melalui aktivitas biologis.
KARBON – BAHAN ORGANIK
Karbon merupakan unsur hara esensial bagi pertumbuhan
tanaman, juga sngat berpengaruh terhadap sifat-sifat tanah
lainnya.
Bahan organik sangat penting karena mampu mengikat
bersama partikel tanah menjadi agregat yang stabil dan
diperlukan untuk stabilitas struktur tanah.
It is also involved in adsorption of cations, such as calcium,
magnesium and sodium, which are important in plant
nutrition, and can significantly influence soil water holding
capacity, especially in more sandy soils.
SUSUNAN JARINGAN TUMBUHAN
Karbon
11%
Air
75%
Oksigen
10%
Padatan
25%
Hidrogen
22%
Abu 2%
SUSUNAN BAHAN TUMBUHAN YG DITAMBAHKAN
KE TANAH
AIR 75%
Gula & Pati (1-5% )
Hemiselulose 10-30%
Selulose 20-50%
Padatan 25%.
SUSUNAN UNSUR
Hidrat Arang 60%
Karbon 44%
Protein
10%
Lignin 20-30%
Lemak, lilin, tanin 1-8%.
Hidrogen
8%
Abu
8%
Oksigen
40%
PERUBAHAN BAHAN ORGANIK YG
DITAMBAHKAN KE TANAH
I. Senyawa dalam jaringan tumbuhan segar
Sukar Dilapuk
Lignin
Minyak
Lemak
Resin,dll
II. Hasil intermedier dekomposisi
Senyawa tahan lapuk
Resin
Lilin
Minyak dan lemak
Lignin,dll
III. Hasil pelapukan dan tahan lapuk
Humus: kompleks koloidal
dari ligno-protein
Mudah dilapuk
Selulose
Zat pati
Gula
Protein,dll
Senyawa tidak tahan lapuk
Asam amino
Amida
Alkohol
Aldehide, dll
Hasil akhir yg sederhana
CO2 dan air
Nitrat
Sulfat
Fosfat,
Senyawa Ca,dll.
PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK
TANAH
Laju Dekomposisi
1. Gula,pati,protein sederhana
2. Protein kasar
3. Hemiselulose
4. Selulose
5. Lignin,lemak, lilin, dll.
(cepat dilapuk)
(Lambat dilapuk)
Reaksi yg dialami BOT :
1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas
2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau
digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara
3. Senyawa-senyawa organik yang tahan lapuk akan terbentuk dari
bahan organik asalnya atau dari hasil bentukan jasad renik tanah
DEKOMPOSISI = Proses pembakaran
Dalam kondisi tanah aerobik, proses dekomposisi bahan organik merupakan
proses oksidasi ensimatik.
Oksidasi ensimatik
- (C,4H) + O2
CO2 + 2 H2O + energi
Senyawa organik
C dan H
Reaksi-reaksi lainnya terjadi secara simultan, melibatkan unsur-unsur lain selain C
dan H.
Reaksi yg dialami PROTEIN :
Protein + lignin
ligno-protein
Protein
Amida + Asam Amino
HUMUS
Bakteri, Fungi,
Aktinomisetes
Asam organik + -NH2
Asam amino
Amida
hidrolisis ensimatik
Asam amino
CO2 + NH4+
NO3-
DEKOMPOSISI BOT vs. SIKLUSNYA
BO ditambahkan ke tanah
Jasad renik menyerang
senyawa yg mudah lapuk
(gula, pati,dll)
Pembebasan CO2 & H2O
Terbentuk senyawa
yang sukar dilapuk
HUMUS
Jumlah jasad renik
CO2 & H2O
Senyawa dlm
jaringan asli
Senyawa jasad
.
.
Tingkatan humus
tanah
Humus tanah
BO segar
waktu
HUMUS
ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH
Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber
energi bagi jasad renik tanah
Bahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu
gram bahan kering
Mis: 10 pupuk kandang = 2.5 ton bahan kering == 9-11 juta
kcal energi laten.
Tanah yg mengandung 4% BOT mempunyai 170-200 juta kcal
energi potensial setiap hektar lapisan olah, ini setara dengan 20-25
ton batu bara
Energi laten ygtersimpan dalam BOT, sebagian digunakan oleh jasad
renik dan sebagian dilepaskan sebagai panas.
Kalau tanah diberi bahan organik (pupuk kandang atau lainnya),
sejumlah energi panas akan dibebaskan ke atmosfer.
HASIL SEDERHANA DEKOMPOSISI
B.O.T.
Proses dekomposisi ensimatik akan menghasilkan berbagai
senyawa anorganik sederhana. Bentuk-bentuk an-organik
ini tersedia bagi tanaman dan mudah hilang dari tanah.
.
Hasil-hasil proses dekomposisi ensimatik:
Karbon
: CO2, CO3=, HCO3-, CH4, C
Nitrogen
: NH4+, NO2-, NO3-, gas N2
Belerang
: S, H2S, SO3=, SO4=, CS2
Fosfor
: H2PO4-, HPO4=
Lainnya
: H2O, O2, H2, H+, OH-, K+, Ca++, Mg++, …….
Parameter BIOMASA
Kadar air, %
N-total, %
P-total, %
C-total, %
C/N
C/P
Lignin, %
Polifenol, %
K, %
Ca, %
Mg, %
Asam-asam organik, g/kg:
Sitrat
Oksalat
Suksinat
Asetat
Malat
Butirat
Propionat
Phtalat
Benzoat
Salisilat
Galat
Tithonia diversifolia
Tephrosia candida
70.2
2.1
0.3
38.5
19
128
9.8
3.3
2.1
1.3
0.6
62.1
1.7
0.1
33.9
21.1
305
12.1
5.1
1.7
1.2
0.2
32
11
48
17
775
49
31
20
69
0
0
86
30
0
16
15
0
0
19
56
12
0
Sumber: Supriyadi,
2002.
Perubahan konsentrasi asam organik dalam tanah
Konsentrasi asam organik, ppm
70
-
Tanah ditanami T. diversifolia
Tanah ditanami T. candida
Tanah tanpa tanaman
0
Waktu : 0-90 hari
Sumber: Supriyadi, 2002
APLIKASI BAHAN ORGANIK THD KANDUNGAN ASAM
ORGANIK DLM TANAH , setelah 30 hari
Aplikasi BO
Konsentrasi asam dlm tanah Andisol (ppm):
Sitrat Oksalat Suksinat Asetat
Malat
Butirat
Total
T. candida
20
0
0
15
9.1
11
55
T. diversifolia
21
47
7.8
16
11
0
103
Campuran
13
15
3.6
7.2
26
5.9
70
Sumber: Supriyadi, 2002
APLIKASI BAHAN ORGANIK thd JERAPAN-P dan
KONSENTRASI P -TANAH ANDISOL, setelah 30 hari
Jerapan P (%)
Konsentrasi P (ppm)
T. candida
Campuran
Campuran
T. diversifolia
T. candida
T. diversifolia
Waktu (0-30 hari)
Sumber: Supriyadi, 2002
Waktu (0-30 hari)
APLIKASI BAHAN ORGANIK THD KANDUNGAN P-TANAH
Andisol, setelah inkubasi 30 hari
Aplikasi BO
P-labil (ppm)
Kontrol
Akar + tajuk T.diversifolia
Tajuk T.diversifolia
Akar T.diversifolia
Akar + tajuk T. candida
Tajuk T. candida
Akar T. candida
Pupuk SP-36
24.38
40.07
31.35
17.94
26.91
26.48
18.57
32.17
Sumber: Supriyadi, 2002
Jerapan P (%)
95.03
88.97
89.58
90.44
90.37
90.66
90.91
89.79
P-tersedia
(ppm)
3.01
6.10
5.81
3.80
5.10
4.88
3.54
5.52
APLIKASI BAHAN ORGANIK THD pH dan KTK TANAH
Andisol, setelah inkubasi 30 hari
Aplikasi BO
pH(H2O)
pH(KCl)
KTK
Kontrol
Tithonia 25 kg
Tithonia 50 kg
Tithonia 75 kg
Tephrosia 25 kg
Tephrosia 50 kg
Tephrosia 75 kg
Campuran 25 kg
Campuran 50 kg
Campuran 75 kg
5.4
5.5
5.6
5.7
5.6
5.6
5.6
5.6
5.6
5.7
4.9
4.7
4.7
4.6
4.7
4.7
4.6
4.7
4.6
4.6
33.1
35.1
36.5
37.4
36.2
37.1
37.1
35.8
36.8
37.1
Sumber: Supriyadi, 2002
BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH
BAHAN
ORGANIK
TANAH
DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH
RESIDU
ORGANIK
BOT AKTIF
BOT LAMBAT
BOT PASIF
PERANAN BOT DALAM
SIKLUS BELERANG
Deposisi
Atmosferik
Penguapan
S - ORGANIK
Serapan tanaman
SO4=
DALAM LARUTAN
TANAH
Pencucian
Hara
PERANAN BOT DALAM
SIKLUS FOSFOR
Serapan tanaman
Erosi dan runoff
P
MINERAL
P ORGANIK
HPO4=
Oksida
Fe atau
Al
PERANAN BOT DALAM
SIKLUS HARA - LOGAM
Panen tanaman
Erosi dan runoff
BOT
Serapan tanaman
Oksida Fe/Al,
Liat, BOT
Logam
terlarut
Logam
Mineral
Jumlah/Fungsi C organik tanah
Komponen Karbon Tanah
Penyangga
hara
Penyangga lengas
tanah
Total C
Pemeliharaan Struktur
Tanah
Peningkatan pengelolaan dan biaya
JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH
DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH
Residu di
permukaan
tanah
Pengolahan
Tanah
Lengas
Tanah
Temperatur
Tanah
Pembentukan
dan
Dekomposisi BOT
Hara Tersedia
Substrat
Karbon
Produktivitas
& Kualitas
Biomasa
Habitat Biota
dan Diversitas
spesies
Prosesproses
Landskap
Cadangan BOT
Kualitas
Kuantitas
Dinamika
Kualitas
udara:
Partikulat &
gas-gas mikro
Akselerasi
Efek rumahkaca
Kualitas Air:
Bahan terlarut,
Bahan tersuspensi,
Patogen
Siltasi &
Sedimentasi
Perairan
PENTINGNYA
KONSERVASI BAHAN
ORGANIK TANAH
SIKLUS N
Atmosfir
TheN2
nitrogen
cycle
Tanaman
Bakteri fiksasi N
dalam bintil akar
legum
Nitrat
Dekomposer
Amonium NH4+
Bakteri
Nitrifikasi
Nitrit
Bakteri
Nitrifikasi
SIKLUS BAHAN ORGANIK TANAH
SIKLUS KARBON
Tanaman
CO2
Hewan
Pupuk
Kandang
Reaksi dalam
Tanah
Aktivitas Mikroba
CO2
Kehilangan drainage CO2, senyawa karbonat
dari K, Ca, Mg, dll.
Sources and sinks of dissolved organic matter (DOM) in soils (Sources: 1. Throughfall; 2.
Root exudates; 3. Microbial lysis; 4. Humification; 5. Litter and root decomposition; 6.
Organic amendments. Sinks: 7. Microbial degradation; 8. Microbial assimilation; 9.
Lateral flow; 10. Sorption; 11. Leaching)
Lapisan seresah
Lapisan Humus
BOT LARUT
Tanah Mineral
Zone Vadose,
Jenuh Air
Apa yang mengendalikan
BOT?
Kandungan BOT dikendalikan oleh
keseimbangan natara penambahan
sisa-sisa tanaman dan ternak dengan
kehilangan oleh dekomposisi.
Penambahan dan kehilangan BO ini
dikendalikan oleh pengelolaan tanah.
The amount of water available for
plant growth is the primary factor
controlling the production of plant
materials. Other major controls are air
temperature and soil fertility. Salinity
and chemical toxicities can also limit
the production of plant biomass. Other
controls are the intensity of sunlight,
the content of carbon dioxide in the
atmosphere, and relative humidity.
DAUR ULANG HARA
Bahan organik, terutama residu
tanaman
Pengelolaan Bahan
Organik
Hara tersedia bagi
tanaman
Pengambilan
Bahan Organik
Produksi Biomasa
PRAKTEK PENGELOLAAN YANG TIDAK BERHASIL
MENYEHATKAN TANAH
Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan
kandungan BOT.
Pertanian konservasi berdasarkan pada:
DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK:
physical and biochemical transformation of complex organic
molecules into simpler organic and inorganic molecules by
microand macro-organisms.
Dekomposisi bahan organik ditentukan oleh tiga faktor:
ORGANISME TANAH: micro-organisms, macro-organisms and
plants.
LINGKUNGAN FISIK: soil texture, temperature, moisture and
oxygen levels.
KUALITAS BAHAN ORGANIK: Carbon-nitrogen ratio, lignin
content, phenolic acids and biochemical decomposition.
Pengelolaan BOT yang baik dapat
mengakibatkan:
Memperbaiki kesuburan tanah
Memperbaiki struktur tanah
Meningkatkan biodiversitas
tanah
Biomasa dengan C/N = 38/1
Biomasa dengan C/N = 28/1
Biomasa dengan C/N = 10/1
Hari setelah panen tanaman penutup tanah
Pengaruh C/N ratio terhadap laju
dekomposisi BOT
Residu yg ditambahkan
Aktivitas bikroba; CO2
yang dibebaskan
Kandungan N-larut
dalam tanah
Rasio C/N residu
Residu yg ditambahkan
Pengaruh C/N ratio bahan organik segar terhadap
N-tersedia dalam tanah
Kedalaman tanah (cm)
Kadar C-organik (%)
ARIDISOL
(ARGID)
ALFISOL
(UDALF)
SPODOSOL
(ORTHOD)
MOLLISOL
(UDOLF)
MOLLISOL
(UDOLF)
Dibajak
Distribusi C-organik menurut
kedalaman tanah
Mengapa saya membuat kompos ?
Composting is the most practical and convenient
way to handle your yard wastes. It can be easier and
cheaper than bagging these wastes or taking them to
the transfer station. Compost also improves your
soil and the plants growing in it. If you have a
garden, a lawn, trees, shrubs, or even planter boxes,
you have a use for compost.
By using compost you return organic matter to the
soil in a usable form. Organic matter in the soil
improves plant growth by helping to break up
heavy clay soils and improving their structure, by
adding water and nutrient-holding capacity to
sandy soils, and by adding essential nutrients to any
soil. Improving your soil is the first step toward
improving the health of your plants.
Healthy plants help clean our air and conserve our
soil, making our communities healthier places in
which to live.
Membuat kompos sampah pekarangan
Materials
Anything growing in your yard is potential food for these tiny decomposers. Carbon and
nitrogen, from the cells of dead plants and dead microbes, fuel their activity. The microorganisms use the carbon in leaves or woodier wastes as an energy source. Nitrogen provides the
microbes with the raw element of proteins to build their bodies.
Everything organic has a ratio of carbon to nitrogen (C:N) in its tissues, ranging from 500:1 for
sawdust, to 15:1 for table scraps. A C:N ratio of 30:1 is ideal for the activity of compost
microbes. This balance can be achieved by mixing two parts grass clippings (which have a C:N
ratio of 20:1) with one part fallen leaves (60:1) in your compost. Layering can be useful in
arriving at these proportions, but a complete mixing of ingredients is preferable for the
composting process. Other materials can also be used, such as weeds and garden wastes. Though
the C:N ratio of 30:1 is ideal for a fast, hot compost, a higher ratio (i.e., 50:1) will be adequate
for a slower compost. Table 1 provides an estimate for the C:N ratio of common materials.
Membuat kompos dari limbah makanan
PEMBENAMAN KE DALAM TANAH
Burying your organic wastes is the simplest method of composting.
Which wastes?
Kitchen scraps without meat, bones or fatty foods.
How? Everything should be buried at least 8 inches below the surface.
Holes can be filled and covered, becoming usable garden space the following season.
Advantages & disadvantages This is a simple method, but because of the absence of air,
some nutrients will be lost. Rodents and dogs can become a problem with wastes buried
less than 6 inches deep.
Variations Using a posthole digger, wastes can be incorporated into the soil near the drip
line of trees or shrubs and in small garden spaces.
Apa Bahan Organik Tanah itu?
Bahan Organik Tanah & Kelestarian
Cadangan hara tanaman
Praktek pengelolaan yang menurunkan
kandungan Bahan Organik Tanah
Pengaruh penggunaan-lahan thd kandungan
BOT
Total C-organik (% tanah)
Penelitian dilakukan di
Pulai Pasifik, Guam
Kedalaman tanah, cm
Praktek pengelolaan yang dapat meningkatkan
BOT
Adopsi olah tanah konservasi, pengelolaan residu
tanaman dan mulsa pertanian
Aplikasi limbah organik ke tanah
Adopsi praktek-praktek konservasi tanah
Pengolahan Tanah Konservasi
Kualitas BO dan Dekomposisinya
Nilai C/N ratio biomasa >25
dapat mengakibatkan
defisiensi N dalam tanah
dan laju dekomposisi yang
lambat
Semakin kecil-kecil ukuran bahan seresah tanaman, semakin
cepat ia mengalami dekomposisi dalam tanah
Prinsip Pertanian Organik
Organic farming is based on enhancing the natural biological cycles in soil
(e.g. nutrient cycling in the soil), crop (e.g. encouraging natural predators
of crop pests) and livestock (e.g. development of natural immunity in
young animals);
on building up soil fertility through the use of nitrogen (N) fixation by
legumes and enhancing soil organic matter; and on avoiding pollution.
Tujuannya adalah bekerja-sama dengan proses-proses alamiah, dan bukan
mendominasinya, dan meminimumkan penggunaan sumberdaya alam
tidak-dapat-pulih, seperti bahan-bakar fosil untuk membuiat pupuk dan
pestisida.
Prinsip pertanian organik juga meliputi standar yang tinggi bagi
kesejahteraan ternak dan perbaikan infrastruktur lingkungan pertanian.
MENERAPKAN STANDAR ORGANIK DALAM PRAKTEK
Pemupukan
Organic farming practices aim to minimise loss of nutrients from the
system, maximise the efficiency of nutrient recycling within the farm (e.g.
avoidance of losses from manure heaps, optimising mineralisation of soil
organic N), and maximising the fixation of atmospheric N by legumes such
as clovers, peas or beans. Basic soil fertility inputs (lime and rock
phosphate) are permitted within the standards.
LANDASAN YANG KOKOH BAGI keberhasilan pertanian organik
adalah kombinasi rumput / legume.
Fiksasi N oleh legum merupakan “pabrik” pupuk N di lahan pertanian,
dan banyaknya legum di lahan yang tidak dipanen biomasanya untuk
ternak, berarti tanah akan mendapat suplai N sekitar 120-180 kg
N/ha/annum.