bahan organik tanah

MK. Dasar Ilmu Tanah
BOT
BAHAN ORGANIK TANAH
www.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 .
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
Apa Bahan Organik Tanah itu?
Fraksi organik dalam tanah meliputi residu
tumbuhan, binatang dan mikroba, bahan segar dan
bahan-bahan dari beragam fase dekomposisi
…….dan senyawa karbon seperti batubara, grafit
dan arang.
Bahan organik tanah = (2xC) + O, H, N, P, DS, dll
Bahan Organik Tanah & Kelestarian
1. Menyediakan hara dan membantu ketersediaan hara selama
beberapa musim pertumbuhan
2. Memperbaiki sifat fisika, kimia dan biologi tanah untuk
pertumbuhan tanaman
3. Menyangga perubahan sifat tanah karena gangguan atau
fluktuasi lingkungan (iklim)
4. Mengurangi kontaminasi lingkungan dan kehilangan tanah
5. Mengurangi kebutuhan input eksternal dan membantu daur
ulang ketika aplikasi residu organik dan/atau bahan pembenah
tanah
Cadangan hara tanaman
1. 95% atau lebih dari total N dalam tanah berupa N-organik
2. Kalau tanah mengandung 2% N-total, maka:
0.2 kg N/100 kg tanah x 95% x 2.000.000 kg tanah/hektar
lapisan olah
3800 kg N organik / ha lapisan olah atau
3393 lb N-organik / acre lapisan olah
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.
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
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.
BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH
Residu organik
Organisme Tanah
BAHAN
ORGANIK
TANAH
Residu organik dalam tanah
Substansi
Substansi
Non-humik 3-8%
Humik 10-30%
Humus tanah 15-35%
Organisme dalam tanah
Diunduh dari: www.supremegrowers.com …………… 18/3/2013
KLASIFIKASI BAHAN ORGANIK TANAH
Senyawa Organik dalam Tanah
Organisme Hidup
(edaphon)
Bahan Organik Tanah
Bahan yg belum mengalami
perubahan
Tipe dan
Bentuk
BOT
Bahan hasil transformasi
(HUMUS)
Substansi Non-humik:
1. carbohydrates
2. lipids
3. amino acids
Diunduh dari: …………… 18/3/2013
Substansi Humik:
1.
2.
3.
humic acids (HA)
fulvic acids (FA)
humins
Pembentukan substansi Humik
Ada beberapa jalur pembentukan
substansi humik selama dekomposisi
bahan organik dalma tanah.
Teori klasik Waksman (jalur 1),
substansi humik merupakan hasil
modifikasi lignin.
Jalur 2 dan 3, pembentukan substansi
humik melibatkan quinone.
Jalur 4, pembentukan substansi humik
melibatkan proses kondensasi gulaamino.
Keempat jalur ini semuanya terjadi
dalam tanah, tetapi kontribusinya dalam
pembentukan senyawa humik mungkin
berbeda-beda.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Pembentukan substansi Humik
Teori Lignin
Teori Lignin-Waksman (1932)
Lignin dimanfaatkan secara tidak
lengkap oleh mikroba, dan
residunya menjadi bagian dari
humus tganah. Modifikasi lignin
meliputi kehilangan gugus
methoxyl (OCH3) menghasilkan
hidroksi-fenol, dan oksidasi rantai
samping alifatik menjadi gugus
COOH. Material yg telah
mengalami modifikasi memasuki
proses-proses selanjutnya
menghasilkan asam humik yg
pertama dan kemudian asam-asam
fulvaik (fulvat).
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Pembentukan substansi Humik
Teori Poli-fenol
Konsep pembentukan humus:
1. Lignin, yang dibebaskan dari
ikatannya dnegan selulose selama
proses dekomposisi BO,
mengalami pemecahan oksidatif
menghasilkan unit-unit struktural
primer (derivasi phenylpropane).
2. Rantai samping unit-unit lignin
dioksidasi, terjadi de-metilasi,
dan menghasilkan polifenol yg
kemudian diubah menjadi
quinones oleh enzim
polyphenoloxidase.
3. Quinones dihasilkan oleh reaksi
lignin dengan senyawa N
membentuk polimer berwarna
gelap.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Pembentukan substansi Humik
Teori Kondensasi Gula-Amino
Gula reduksi dan asam amino, hasil dari
metabolisme mikroba, mengalami polimerisasi
non-enzimatik membentuk polimer nitrogen
berwana coklat.
Reaksi initial dalam kondensasi gula-amino
melibatkan penambahan amina ke gugusan
aldehide dari gula membentuk n-substituted
glycosylamine.
Selanjutnya glycosylamine mengalami reaksi
memebntuk N-substituted-1-amino-deoxy-2ketose.
Senyawa ini mengalami fragmentasi dan
pembentukan rantai tiga atom C aldehyda dan
keton, seperti acetol, diacetyl dll; dehidrasi
membentuk reductones dan hydroxymethyl
furfurals.
Semua senyawa ini sangat reakstif dan mudah
mengalami polimerisasi dengan senyawa
amino menghasilkan produk yang berwarna
gelap.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Humik
ASAM HUMAT (ASAM HUMIK) – fraksi substansi humik yang tidak
larut dalam air pada kondisi masam (pH < 2) tetapi larut pada kondisi pH
yg lebih tinggi. Asam ini dapat diekstraks dari tanah oleh berbagai reagen
dan tidak larut dalam asam encer. Asam humik merupakan komponen
utama dari substansi humik tanah yang dapatdiekstraks. Asam ini
warnanya coklat gelap hingga hitam.
ASAM FULVAT (ASAM FULVIK) – FRAKSI SUBSTANSI HUMIK
YANG larut air pada semua kondisi pH. Mereka ini tinggal dalam larutan
setelah pengambilan asam humik dnegan cara acidification. Asam-asam
fulvik berwarna kuning hingga coklat kekuningan.
Humin – fraksi substansi humik yang tidak larut air pada sesuatu nilai pH
dan dalam alkali. Humins berwarna hitam.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Humik
Many investigators now belive that all dark colored humic substances are part
of a system of closely related, but not completely identical, high - molecular weight polymers. According to this concept, diferences between humic acids
and fulvic acids, can be explained by variations in molecular weight, numbers
of functional groups (carboxyl, phenolic OH) and extent of polymerization.
Kandungan C dan O, kemasaman dan derajat polimerisasi , semuanya berubah
secara sistematis dengan meningkatnya bobot molekul.
Asam-asal fulvat yg bobot-molekulnya rendah mempunyai kandungan oksigen
lebih banyak, dan kandungan karbon lebbih rendah, dibandngkan dnegan asam
humat yg bobot-molekulnya lebih besar.
Asam-asam fulvat mengandung lebih banyak gugusan asam , terutama COOH.
Kemasaman total asam fulvat (900 - 1400 meq/100g) lebih tinggi
dibandingkan dnegan asam humat (400 - 870 meq/100g).
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Humik
Perbedaan penting
lainnya adalah
“oksigen dalam asam
fulvat sebagian besar
berada dalam gugus
fungsionalnya (COOH,
OH, C=O); sebagian
besar oksigen dalam
asam humat
tampaknya menjadi
komponen struktural
dari “inti” atau
nucleus”.
Sifat kimiawi substansi humik (Stevenson, 1982)
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Humik
Asam humat merupakan makro-molekul kompleks aromatik dengan asam amino,
gula-amino, peptides, senyawa alifatik terlibat dalam ikatan di antara gugus-gugus
aromatik..
Struktur hipotetik asam humat, mengandung gugus Oh-fenolik yang bebas dan yang
terikat, struktur quinone, nitrogen dan oxygen sebagai unit jembatan dan gugusan
COOH di berbagai lokasi pada cincin aromatik.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Humik
The hypothetical
model structure of
fulvic acid
(Buffle's model)
contains both
aromatic and
aliphatic
structures, both
extensively
substituted with
oxygen containing
functional groups.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Komposisi Substansi Humik
Komposisi unsur dalam substansi humik dan beberapa
material tumbuhan (by Kononova)
% dry ash-free basis
Substansi
C
H
O
N
Asam Fulvat
44 - 49
3,5 - 5,0
44 - 49
2,0 - 4,0
Asam Humat
52 - 62
3,0 - 5,5
30 - 33
3,5 - 5,0
Protein
50 - 55
6,5 - 7,3
19 - 24
15,0 - 19,0
Lignin
62 - 69
5,0 - 6,5
26 - 33
-
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Karbohidrat Tanah
Carbohydrates consitute 5 to 25% of the organic matter in most soils. Plant
remains contribute carbohydrates in the form of simple sugars, hemicellulose,
and cellulose, but these are more or less decomposed by bacteria,
actinomycetes and fungi, which in turn synthesize polysaccharides and other
carbohydrates of their own.
Pentingnya Karbohidrat
The significance of carbohydrates in soil aries largely from the ability of
complex polysaccharides to bind inorganic soil particles into stable aggregates.
Carbohydrates also form complexes with metal ions, and they serve as building
blocks for humus synthesis.
Some sugars may stimulate seed germination and root elongation. Other soil
properties affected by polysaccharides include cation exchange capacity
(attributed to COOH groups of uronic acids) , anion retention (occurence of
NH2 groups), and biological activity (energy source for microorganisms).
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Monosakarida,
berupa
aldehide dan
keton derivasi
dari alkohol
polihidrat yg
lebih tinggi.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Oligo-sakarida;
Sekelompok
polimer
karbohidrat yg
terdiri atas
beberapa unit
mono-sakarida.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Oligo-sakarida;
Sekelompok
polimer
karbohidrat yg
terdiri atas
beberapa unit
mono-sakarida.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Poli-sakarida, mengandung banyak unit monomer (8 atau lebih)
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Karbohidrat dalam
tanah berupa:
Kontribusi tipe-tipe gula pada BOT :
Gula
% BOT
Amino sugars
2-6
Uronic acids
1-5
Hexose sugars
4-12
Pentose sugars
<5
Cellulose
to 15
Others
trace
1. Gula bebas dalam
larutan tanah
2. Poli-sakarida
kompleks
3. Berbagai bentuk dan
ukuran molekulpolimer yg terikat
kuat pada koloid liat
dan/ atau koloid
humik..
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Lemak dalam Tanah
Kelompok senyawa organik “LEMAK” lebih mencerminkan kelompok
analitik dan bukannya senyawa tertentu yang spesifik.
They represent a diverse group of materials ranging from relatively simple
compounds such as fatty acids to more complex substances such as the
sterols, terpens, polynuclear hydrocarbons, chlorophyll, fats, waxes, and
resins.The bulk of the soil lipids occurs as the so-called fats, waxes, resins.
Dalam tanah aerobik normal, lemak terutama sebagai bagian dari jaringan
tumbuhan dan mikroba. Sekitar 2 - 6% dari humus tanah berupa lemak,
lilin, dan resins.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Lemak bersifat aktif secara
fisiologis.
Beberapa senyawa
mempunyai efek depresi
terhadap pertumbuhan
tanaman, sedangkan
senyawa lainnya berfungsi
sebagai hormon
pertumbuhan.
Lilin dan material lainnya
yang serupa berhubungan
dengan sifat “water
repellent “ pada pasirpasir tertentu.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Asam Amino
Asam amini dalam tanah ada beberapa bentuk.
Asam amino bebas:
in the soil solution
in soil micropores
As amino acids, peptides or proteins bound to clay minerals
on external surfaces
on internal surfaces
As amino acids, peptides or proteins bound to humic colloids
H-bonding and van der Waals' forces
in covalent linkage as quinoid-amino acid complexes
Muko-protein
Asam Muramik.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Asam-asam amino mudah mengalami
dekomposisi oleh mikroba,
keberadaannya dalam atah hanya
sementara. Jumlahnya dalam larutan
tanah pada suatu waktu mencerminkan
keseimbangan antara sintesis dan
destruksi oleh mikroba.
Kandungan asam amino dalam tanah
snagat dipengaruhi oleh kondisi cuaca,
air tanah, tipe tumbuhan dan fase
pertumbuhannya, penambahan residu
organik dan budidaya tanaman.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Hubungan substansi Humik dengan Fraksi mineral
Extensive studies have shown that not much of the humic substances
in soil is in free state but much is bound to colloidal clay.
1.
2.
3.
4.
Kombinasi substansi humik dengan mineral tanah:
Garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah (acetate, oxalate,
lactate dan lainnya).
Garam substansi humik dnegan kation alkalin : humat , fulvat.
Khelat dengan ion logam.
Substansi yg terikat pada permukaan mineral liat.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Garam-garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah
Salts of low - molecular acids forms in result of action of acids (acetic acid,
oxalic acid, fumaric acid, lactic acid) on minerals (magnesite, calcite, siderite
and others) or salts of mineral acids with Ca, K and others cations.
Garam-garam substansi humik dengan kation alkaline
Salts of humic substances with alkaline cations comprehensive of compounds:
humate (salts of humic acids)
fulvate (salts of fulvic acids)
They are the most characteristic compounds of soil humic substances. The
alkaline cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) are held primarily by simple cation
exchange with COOH groups (RCOONa, RCOOK etc.). The humate and
fulvate occur in soil largely as mixture with hydroxide of Fe and Al.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Khelat dengan Ion-ion Logam
A chelate complex is formed when two or more coordinate
positions about the metal ion are occupied by donor groups of a
single ligand to form an internal ring structure. In soil role of
ligands fulfilment simple organic compounds and functional groups
of humic substances.
Afinitas gugusan organik untuk berikatan dengan ion-ion logam
semakin menurun sesuai urutan berikut:
-O- > -NH2 > -N=N- > =N > -COO- > -O- > C=O
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Khelat dengan Ion-ion Logam
Kemampuan ion-ion logam membentuk khelat semakin menurun dengan
urutan :
Fe3+ > Cu2+ > Ni2+ > Co2+ > Zn2+ > Fe2+ > Mn2+
The complexing ability of humic and fulvic acids results largely from their content of oxygencontaining functional groups, such as COOH, phenolic OH and C=O group. Soil organic
constituents form both soluble and insoluble complexes with metal ions and thereby play a dual
role in soil. Low - molecular - weight compounds (biochemicals, fulvic acids) bring about the
solubilization of metal ions and affect their transport to plant roots. In contrast, high molecular - weight compounds (e.g. humic acids) function as a "sink" for polyvalent cations.
Agen-agen alamiah pembentuk kompleks sangat penting dalam proses
pelapukan dan dalam pergerakan sesqui-oksida ke dalam subsoil.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Kompleks Liat-Organik
The interaction of organic substances with clay has a multitude of
consequences that are reflested in the physical, chemical and biological
properties of the soil matrix.
Several mechanisms are involved in the adsorption of humic substances by
clay minerals, the main ones being:
1.
2.
3.
4.
5.
Gaya van der Waals
Ikatan oleh jembatan kation
Ikatan Hidrogen
Penjerapan melalui asosiasi dnegan oksida hidrous
Penjerapan pada rongga antar-lapisan dalam mineral liat
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Van der Waals' forces
Gaya-gaya Van der Waal bekerja di antara
semua molekul-molekul, tetapi kekuatannya
agak lemah. Pada hakekatnya, gaya-gaya
ini merupakan hasil dari fluktuasi kerapatan
muatan listrik atom-atom secara individual.
An electrically positive fluctuation in one
atom tends to produce an elecrically
negative fluctuation in a neigh-boring atom
and a net attractive forces results. Attractive
forces resulting from these fluctuations are
every pair of atoms or molecules.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Ikatan oleh Jembatan Kation
Karena biasanya anion organik “tolak-menolak” dengan
permukaan liat yang bermuatan negatif, penjerapan asam
humat dan asam fulvat oleh mineral liat seperti
montmorilonit hanya dapat terjadi kalau ada kation
polivalen dapa kompleks jerapannya.
Unlike Na+ and K+, polyvalent cations are able to
maintain neutrality at the surface by neutralizing both the
charge on the clay and the acidic functional group of the
organic matter (e.g. COO-). The main polyvalent cations
responsible for the binding of humic and fulvic acids to
soil clays are Ca2+, Fe3+ and Al3+.
The divalent Ca2+ ion doesn't form strong coordination
complexes with organic molecules. In contrast Fe3+ and
Al3+ form strong coordination complexes with organic
compounds.
Kation polivalen bertindak sebagai jembatan di antara
dua “tapak” yang bermuatan listrik.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Ikatan – H
ini merupakan ikatan antara gugus polar
molekul organik dengan molekul air
terjerap atau oksigen dari permukaan
silikat melalui ikatan dengan kation tunggal
H+. Kekuatan individual ikatan ini lemah,
tetapi mereka ini bersifat adetif sehingga
total energi jerapan dapat menjadi besar.
Rigorous drying, such as by desication at
the soil surface or consumption of available
moisture by plant roots, will tend to
increase the bonding between humic
material and clay by eliminating hydration
water and bringing the humic matter in
closer contact to the clay.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al.
For many soils, hydrous oxides are equal in importance to mica-type surfaces in sorbing humic
substances. When clay minerals are coated with layers of hydrous oxides their surface reactions
are dominated by these oxides rather than the clay.
Anion organik dapat berasosiasi dnegan oksida-oksida melalui gaya tarikan Coulomb
sederhana. Anion berasosiasi dengan liat oleh kekuatan yang “lemah” sehingga mudah lepas
oleh adanya peningkatan pH atau oleh pencucian dengan NaCl atau NH4Cl.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan
Al.
The fact that very little humic material can be recovered from soils by these
treatments suggest that most of the adsorbed organic matter is retained by
supplementary machanisms. Coordination or ligand exchange occurs when the
anionic group penetrates the coordination shell of Al or Fe and becomes
icorporated with the surface OH layer.
Sorpsi asam fulvat pada permukaan oksida diikuti oleh penggantian gugus
OH dengan ion-ion COO-. Anion organik tidak mudah digantikan oleh
garam-garam sederhana, meskipun jerapan ini sensitif terhadap perubahan pH.
Ikatan yg sangat kuat dapat terjadi kalau lebih dari satu gugusan pada molekul
humat ikut terlibat.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa N-organik dalam tanah
N-organik dalam tanah
Over 90% of the nitrogen N in the surface
layer of most soils occurs in organic
forms, with most of the remainder being
present as NH4- whichis held within the
lattice structures of clayminerals.
Tanah lapisan atas yang diolah biasanya
mengandung 0.06 - 0.3% N. Tanah-tanah
gambut mempunyai kandungan N yang
tinggi, sekitar 3.5%.
Biomasa tanaman dan residu lainnya
dapat menyumbang N dalam bentuk
asam-asam amino.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa N-organik dalam tanah
Beberapa bentuk asam amino dalam tanah:
1. Asam amino bebas: dalam larutan tanah; dlam pori mikro tanah
2. Asam amino, peptida dan protein yg terikat mineral liat:
Pada permukaan eksternal; Pada permukaan internal liat
3. Asam amino, peptida dan protein yg terikat pada koloid humik:
Ikatan H dan gaya van der Waals
Ikatan kovalen sebagai kompleks quinoid-asam amino
4. Muko-protein
5. Asam Muramat
Amino acids, being readily decomposed by microorganisms, have only
anephemeral existence in soil. Thus the amounts present in the soil solutionat any
one time represent a balance between synthesis and destruction by microorganisms.
The free amino acids content of the soil is strongly influenced by
weatherconditions, moisture status of the soil, type of plant and stage of
growth,additions of organic residues, and cultural conditions.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa N-organik dalam tanah
Gula-Amino
Gula amoni merupakan komponen
struktural dari beragam substansi,
mucopolysaccharides dan juga ditemukan
dalam kombinasinya dnegan mucopeptides dan muco-proteins.
Beberapa material gula-amino dalam
tanah ditemukan dalam bentuk polisakarida tidak larut alkalin yang disebut
“chitin”.
Generally the amino sugars in soil are of
microbial origin. From 5 to 10%of the N
in the surface layer of most soils can be
accounted for in N-containing
carbohydrates or amino sugars.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa N-organik dalam tanah
Asam Nukleat
Asam-asam nukleat, yang ada dalam sel-sel organisme hidup, terdiri atas
unit-unit mono-nukleotide (base-sugar-phosphate) igabungkan oleh ikatan
ester phosphoricacid melalui gula.
Ada dua tipe, yaitu: ribonucleic acid (RNA) dan deoxyribonucleic acid
(DNA).
Mereka ini mempunyai gula-pentose (ribose atau deoxyribose), purine:
adenine, guanine dan pyrimidine: cytosine, thymine.
RNA juga mengandung uracil.
The N in purine and pyrimidine bases is usually considered to account
forless than 1% of the total soil N. Small amounts of N are extrcted from
soil in the form of glycerophosphatides, amines, vitamins, pesticide and
pesticide degradation products.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa N-organik dalam tanah
Transformasi Nitrogen
A key feature of the internal cycle is the biological turnover of N betweenmineral and
organic forms through the opposing processes of mineralizationand immobilization. The
latter leads to incorporation of N into microbial tissues. Whereas much of this newly
immobilized N is recycled through mineralization, some is converted to stable humus forms.
The overall reaction leading to incorporation of inorganic forms of N intostable humus forms
is depicted on the picture. Thus the decay of plant and animal residues by microorganisms
results in theformation of mineral forms of N (NH4+ and NO3-) and assimilation of part ofthe
C into microbial tissue (reaction A). Part of the native humus undergoes a similar fate
(reaction B).
Reaksi selanjutnya melalui mineralization-immobilization mengakibatkan masuknya N ke
dalam bentuk humus yang stabil (Reaksi C).
Stabilisasi N juga dapat terjadi melalui reaksi produk dekomposisi lignin
dengan komponen nitrogen (reaksi D).
Reaksi mineralisasi dan imobilisasi senantiasa terjadi dalam tanah, tetapi
memang arahnya berlawanan.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Transformasi Nitrogen
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa N-organik dalam tanah
Reaksi amonia dan nitrit dengan
Bahan Organik
The fate of mineral forms of N in soil is
determined to some extent bynonbiological
reactions involving NH4+, NH3and NO2- as
depicted in fig.
In addition to NH4+ fixation by clay minerals
(reaction A), NH3 and NO2- react chemically with
organic matter to form stable organic N
complexes(reaction B and C).
The chemical interaction of NO2- with organic
matter may lead to the generation of N gases.
Although both types of reactions can proceed over
a wide pH range, fixation of NH3+ is favored by a
high pH (>7.0).
Interaksi nitrit dengan bahan organik banyak
terjadi pada kondisi sangat masam (pH 5.0 - 5.5
atau lebih rendah lagi).
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
C/N ratio
Untuk tanah permukaan, dan lapisan atas dari sedimen danau dan sedimen marine, nilai C/N
ratio biasanya sekitar 10 - 12. Dalam kebanyakan tanah, C/N ratio menurun dnegan
meningkatnya kedalaman tanah, seringkali mencapai kurang dari 5.0. Humus alami
mempunyai nilai C/N ratio lebih rendah dibandingkan dnegan bahan organik segar , dengan
alasan berikut ini.
The decay of organic residues by soilorganisms leads to incorporation of part of the C into
microbial tissue with the remainder being liberated as CO2. As a general rule, about onethird of the applied C in fresh residues will remain in the soil after the first few months of
decomposition.
The decay process is accompanied by conversion of organic form of N to NH3 and NO3- and
soil microorganisms utilize partof this N for synthesis of new cells. The gradual
transformation of plantraw material into stable organic matter (humus) leads to the
establishmentof reasonably consistent relationship between C and N.
Faktor lainnya yang dapat menurunkan ratio C/N adalah fiksasi kimiawi
NH3 atau amina oleh substansi yang menyerupai lignin.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
C/N ratio
The C/N ratio of virigin soils formed under grass vegetation is normally
lower than for soils formed under forest vegetation, and for the latter,the C/N
ratio of the humus layers is usually higher than for the mineral soil proper.
Also the C/N ratio of a well-decomposed muck soil is lower than for a
fibrous peat.
Kondisi yang memicu dekomposisi bahan organik akan mengakibatkan
penurunan nilai C/N ratio.
C/N ratio hampir selalu menurun nilainya dengan kedalaman pada suatu
profil tanah; untuk lapisan bawah tertentu nilai C/N ratios dapat mencapai
kurang dari 5.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa P-organik dalam tanah
Phosphorus merupakan unsur hara esensial makro-primer bagi tanaman.
Senyawa P dalam tanah dapat dikelompokkan mnejadi tiga kelas:
1. Senyawa organik dalam humus tanah,
2. Senyawa anorganik, dimana P berkombinasi dnegan Ca, Mg, Fe, Al dan
dengan mineral liat,
3. Senyawa organik dan anorganik yang berhubungan dengan sel-sel
organisme hidup.
Microorganisms are involved in transformations of phosphorus between organic and mineral
forms.
From 15 to 80% of the phosphorus in soils occurs in organic forms, the exact amount being
dependent upon the nature of the soil and its composition. The higher percentages are typical of
peats and uncultivated forest soils. From the standpoint of plant nutrion, phosphorus is
adsorbed by plants largely as the negatively charged primary and secondary orthophosphate
ions (H2PO4- and HPO42-) which are present in the soil solution. Small quantities of soluble
organic P compounds are also present in water extracts of soil.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa P-organik dalam tanah
Siklus P
Siklus P dalam
tanah melibatkan
serapan P oleh
tumbuhan dan
pengembaliannya
ke tanah berupa
residu tanaman dan
hewan.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Senyawa P-organik dalam tanah
Inositol phosphates
2-50%
Phospholipids
1-5%
Nucleic acids
0.2-0.5%
Phosphoproteins
trace
Tiga macam senyawa
penyusun P-organik
dalam tumbuhan
adalah: phytin,
phospholipids, dan
asam nukleat.
Metabolic phosphates trace
Recovery P-organik
dalam bentuk ini
adalah :
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Tipe-tipe Humus dalam tanah
Humus occurs in soils in many types, differentates in regard to morphology and
fractional composition. A type of humus is it a morphological form of naturals
accumulation of humic substances in profile or on the surface of soil,
conditioned by general direction of soil-forming process and humification of
organic matter.
Tipe humus pada lingkungan daratan adalah Mor; Moder; Mull
Mor adalah humus yg banyak ditemukan pada tanah-tanah hutan konifer dan
tanah-tanah moorlands. Humus ini muncul pada kondisi tanah dengan aktivitas
biologis yang rendah. The mineralization of organic matter proceed slowly and
create layers, which maintain a structure of vegatable material.Acidophilic
fungi and low active invertebrates participates in transformations of plant
residues. Kondisi seperti ini menghasilkan seresah yang tebal. C/N ratio dari
humus mor selalu lebih besar dari 20, atau bahkan 30-40, sedangkan pH nya
masam.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Tipe-tipe Humus dalam tanah
Moder
merupakan bentuk transisional antara mull dan moder, banyak ditemukan
pada tanah-tanah sod-podzolic, loesses dan lahan rumput pegunungan. The organic
horizons with moder humus consist of low-thicknessed litter (2-3 cm), which
gradually, without bounds, pass on to humus-accumulative horizons. Moder is a type
of medium humified humus. Acidophilic fungi and arthropodan participates in
transformations of plant residues. C/N ratio equal 15-25. Produced mineral-organic
complexes are labile and weakly bounded with mineral portion of soil.
Mull
merupakan humus penciri tanah-tanah chestnut, phaeozems, rendzinas dan
tanah-tanah lainnya. Tipe humus ini berkembang pada kondisi vegetasi rumput. Mull
merupakan bahan organik yg telah mengalami humifikasi lanjut, yg menghasilkan
habitat aktif secara biologis. Tipe humus ini dicirikan oleh pH netral, C/N ratio
mendekati 10 dan kemampuan membentuk kompleks yg stabil organik-mineral. Mull
merupakanj tipe humus dalam tanah-tanah yang telah diolah (dikelola).
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Tipe-tipe Humus dalam tanah
Menurut Kononova, tipe-tipe humus dikelompokkan menjadi:
Humus tipe pertama menjadi penciri tanah-tanah podsolik, tanah-tanah
coklat-kelabu, dan tanah-tanah laterit yang berkembang di bawah komunitas
vegetasi hutan.
Dalam humus ini asam humatnya dominan, sehingga ratio asam hyumat / asam
fulvat kurang dari 1.
Humic acid indicate small extent of aromatic rings condensation and they are
approximate to fulvic acids.
Considerable hydrophilic properties of humic acids favor to creation of chelates
with polyvalent cations and ability to displacement deep into profile of soil.
Considerable mobility of this humus favor process of podsolization.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Tipe-tipe Humus dalam tanah
Menurut Kononova, tipe-tipe humus dikelompokkan menjadi:
Humus Tipe ke-dua menjadi penciri tanah-tanah phaeozems, rendzinas,
tanah-tanah hitam dan tanah-tanah coklat.
Rasio asam humat / asam fulvat lebih dari 1; Kondensasi cincin aromatik
banyak terjadi dalam asam humat, yang menimbulkan sifat hydrophobic dan
tidak-mampu membentuk khelat. Asam humat berhubungan erat dengan
komponen mineral tanah.
Humus Tipe ke-tiga is characteristic for semidesert soils.
Dalam humus ini fraksi asam fulvatnya dominan, sedangkan fraksi asam
humatnya masih terbatas. Asam-asam humat terikat oleh komponen mineral
tanah.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam tanah berfluktuasi dan ada
hubungannya dengan faktor-faktor berikut:
1. Jumlah dan kualitas humus, yg ada dalam tanah pada zone
bio-ekologis tertentu
2. Waktu proses humifikasi bahan organik
3. Waktu mineralisasi humus, yg ada dlaam tanah
4. Sifat kimia, fisika, fisiko-kimia tanah
5. Jumlah dan kualitas senyawa mineral yg ada dalam tanah.
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah
utama di Poland (Turski 1996)
Division and order
Cambisols
Type,genera and kind
Brown soils formed from sands
Brown soils formed from light and medium loams
Brown soils formed from heavy loam
Brown soils formed from silt formations
Brown soils formed from loess and loesslike materials
Humus content %
1.5
0.9 - 2.2
1.8
1.1 - 3.0
2.5
1.6 - 3.7
1.7
1.3 - 1.9
1.9
1.4 - 2.6
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah
utama di Poland (Turski 1996)
Division and order
LUVISOLS
Type,genera and kind
Grey brown soils formed from silt formations
Grey brown soils formed from loess and loesslike
materials
Grey brown soils formed from light loam
PODZOLS
Gleysols:
Podzolic soil formed from sands
Boggy soils formed from silts
Humus content %
1.9
1.4 - 2.4
1.8
1.0 - 2.5
1.6
1.0 - 2.6
1.5
1.1 - 2.0
1.6
1.2 - 2.1
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah
utama di Poland (Turski 1996)
Division dan Ordo
FLUVISOLS
Type, genera and kind
Alluvial soils formed from sands
Alluvial soils formed from silts
Tanah-tanah Alluvial dari bahan induk berliat
Humus content %
2.9
1.5 - 5.2
3.5
1.7 - 5.8
4.2
2.4 - 6.8
Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013
Bahan Organik tanah dan Agregasi Tanah
Diunduh dari: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookplanthorm.html …………… 18/3/2013
Sumber Bahan Organik
Plants are able to harvest energy from sunlight by making carbohydrates from carbon dioxide
and water. This is photosynthesis and provides the energy for powering ecosystems. Plant (and
animal) residues then become available for soil organisms to feed on, metabolise and produce
new residues.
Diunduh dari: http://vro.dpi.vic.gov.au/dpi/vro/vrosite.nsf/pages/soilhealth_practical-note-soil-organic-
DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH
Biomassa tanaman
C- larut
dan Haralarut
Biomassa fauna dan
mikroba
RESIDU
ORGANIK
BOT AKTIF
BOT LAMBAT
BOT PASIF
Dekomposisi BOT
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
Residu ukuran
partikel dan lokasi
Lengas
Tanah
Temperatur Tanah
Pembentukan
dan
Dekomposisi BOT
Pertumbuhan
tanaman
Hara Tersedia
Substrat
Karbon
SIKLUS N
Atmosfir
TheN2
nitrogen
cycle
Tanaman
Bakteri
fiksasi N
dalam bintil
akar legum
Nitrat
Dekomposer
Bakteri
Nitrifikas
Nitrit i
Amonium NH4+
Bakteri
Nitrifikasi
SIKLUS KARBON
Tanaman
CO2
Hewan
Pupuk
Kandang
Reaksi dalam
Tanah
Aktivitas Mikroba
CO2
Kehilangan drainage CO2, senyawa karbonat dari
K, Ca, Mg, dll.
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
Pengolahan
Tanah
Pembakaran
seresah
Mencampur seresah
di bawah
permukaan tanah
Kerusakan tanah melalui pemadatan dan
menyebabkan menurunnya kesuburna tanah
karena hilangnya bahan organik dan
menurunnya aktivitas biologis dalam tanah
Mengakibatkan kehilangan biota tanah
dan bahan organik tanah
Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan kandungan
BOT.
Pertanian konservasi berdasarkan pada:
1. Penutup tanah permanen
2. Olah tanah minimum atau tanpa olah tanah
3. Pergiliran tanaman dan tanaman penutup
tanah
4. Membatasi lalu-lintas ALSINTAN di atas
lahan
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 = 10/1
Biomasa dengan C/N = 28/1
Hari setelah panen tanaman penutup tanah
Pengaruh C/N ratio terhadap laju dekomposisi BOT
Kedalaman tanah (cm)
Kadar C-organik (%)
ARIDISOL
(ARGID)
ALFISOL
(UDALF)
SPODOSOL
(ORTHOD)
MOLLISOL
(UDOLF)
Distribusi C-organik menurut
kedalaman tanah
MOLLISOL
(UDOLF)
Dibajak
Praktek pengelolaan yang menurunkan
kandungan Bahan Organik Tanah
1.
2.
3.
4.
5.
Pengolahan tanah yg terlalu sering
Pembakaran untuk membuka lahan
Pengambilan residu/seresah/sisa panen
Pemupukan yang tidak memadai
Erosi tanah
Total C-organik (%
tanah)
Pengaruh penggunaan-lahan thd kandungan
BOT
Penelitian dilakukan
di Pulai Pasifik,
Guam
Kedalaman tanah,
cm
Praktek pengelolaan yang dapat meningkatkan
BOT
1. Adopsi olah tanah konservasi, pengelolaan residu
tanaman dan mulsa pertanian
2. Aplikasi limbah organik ke tanah
3. Adopsi praktek-praktek konservasi tanah
4. Menggunakan pupuk N secara lebih efisien
5. Restorasi lahan-lahan kritis
6. Menggunakan tanaman legume penutup tanah
dalam pola pergiliran tanaman.
Pengolahan Tanah Konservasi
Kualitas BO dan Dekomposisinya
1. Nilai C/N ratio biomasa >25 dapat mengakibatkan defisiensi
N dalam tanah dan laju dekomposisi yang lambat
2. Semakin kecil-kecil ukuran bahan seresah tanaman,
semakin cepat ia mengalami dekomposisi dalam tanah
3. Residu sisa panen tanaman yang kaya lignin dan tanin
mengalami dekomposisi lebih lambat daripada biomassa
lainnya. Biomasa berkayu kaya lignin, Daun-daun oak
mengandung kaya tannin.
BAHAN ORGANIK TANAH
Bahan organik
dikembalikan ke tanah
Dekomposisi BO
segar (partikulat
bahan organik)
Koloid BO
Polisakarida
dan Biomolekul
Substansi
Humik
PEMBENTUKAN BAHAN ORGANIK TANAH
Gulma
Daun-daun
kering
Rabuk
kandang
Bahan organik
mengalami
dekomposisi
Humus dalam tanah
Tanah miskin BO
Diunduh dari: http://www.organicagriculture.co/soil-organic-matter.php…………… 18/3/2013
Bagaimana meningkatkan kandungan BOT ?
Membiarkan residu sisa panen di lahan
Aplikasi kompos
Aplikasi pupuk organik / pupuk kandang
Mulsa organik dari sisa-sisa panen
Pupuk hijau dan penutup
tanah
Pergiliran tanaman
Mengurangi olah tanah
Menghindari erosi tanah
Diunduh dari: http://www.organicagriculture.co/soil-organic-matter.php…………… 18/3/2013
Peranan bahan organik tanah
Sifat-Ciri
Perhatian
Efek pada tanah
WARNA
Warna gelap yag khas pada berbagai
jenis tanah seringkali disebabkan
oileh tingginya akandungan bahan
organik tanah
Membantu menghangatkan tanah pada
musim semi
Biodiversitas
Tanah
Fraksi organik dalam tanah menyediakan
makanan dan energi bagi organisme
tanah. Diversitas bahan organik biasanya
tercermin dalam diversitas organisme
tanah
Beragam fungsi BOT berkaitan dnegan aktivitas
flora dan fauna tanah
Penahanan Air
Tanah
Bahan organik dapat menahan
(menyimpan) air hingga 20 kali beratnya
Membantu mencegah kekeringan dan pengkerutan tanah. Dapat memperbaiki kemampuan
tanah berpasir untuk menyimpan air. Jumlah total
air tanah meningkat, tetapi belum tentu jumlah airtersedia juga meningkat, kecuali pada tanah
berpasir.
Kombinasi dg
mineral liat
Mengikat bersama partikel tanah menjadi Memperbaiki aerasi tanah. Menstabilkan struktur
agregat tanah yg bagus
tanah, Meningkatkan permeabilitas tanah
Menurunkan
Bobot Isi tanah
mineral
BO biasanya mempunyai BI rendah,
sehingga penambahannya ke tanah akan
“mengencerkan” tyanah mineral
BI yg rendah biasanya berhubungan dnegan
porositas tanah yg lebih tinggi
Kelarutan dalam Ketidak-larutan bahan organik karena BO
air
berasosiasi dnegan liat. Juga ikatan garamgaram divalen dan tri-valen dnegan BO
berifat tidak larut. BO yang terisolasi sedikit
larut dalam air
Sedikit BO yagng hilang
akibat pencucian
Aksi Penyangga
(buffer)
BO mempunyai efek penyangga dalam tanah
agak masam, netral dan alkalis
Membantu menyeragamkan
kemasmaan dalam tanah
Pertukaran
kation
Total kemasaman fraksi organik yg terisolir
300-1400 cmol /kg
BO meningkatkan KTK
tanah. Sekitar 20-70%
KTK tanah berhubungan
dnegan BOT
MIneralisasi
Dekomposisi BOT menghasilkan CO2, NH4+,
NO3-, HPO4= dan SO4=
Sumber hara esensial bagi
tanaman
Stabilisasi
kontaminan
Stabilisasi BO menjadi substansi humik ,
termasuk senyawa organik yg menguap
(pembentukan ikatan residu dgan pestisida)
Stabilitas tgt pada adanya
humus dan cadangan
karbon dalam tanah
Khelasi logam
berat
Membentuk kompleks stabil dengan Cu++,
Mn++, Zn++, dan kation lain
Membantu ketersediaan
hara mikro bagi tanaman
Kompleksitas bahan organik tanah
Bahan organik segar
yang mengalami
dekomposisi (partikulat
bahan organik)
Bahan organik
yang larut
Mikroba
Bahan organik Koloidal
(Polisakarida dan
Biomolekul)
Substansi Humik
Fraksi-fraksi BOT mempunyai sifat yang berbeda-beda
Waktu-dekomposisi fraksi organik dalam tanah
Waktu dekomposisi bahan organik dan stabilitas
agregat tanah
Stabilitas Agregat
Tanaman penutup tanah
yang dibenamkan
Jerami
Pupuk Kandang
Minggu
Bulan
Tahun
Waktu
TANAH : HABITAT BAGI TANAMAN
Lingkungan Fisik Akar
Tanaman
Nutrisi Tanaman
Kesehatan Tanaman
BOT
Air-tersedia
Porositas
Aerasi
Cacingtanah
BOT
PGPR
Pathogen
Rhizosfir
Alelo-kimia
Mikorhiza
BOT
BOT
Rhizobia
Fungsi ekologis (lingkungan) dari tanah
Melestarikan kualitas sumberdaya
Udara
CO2,
CH4,
N2O
Air
Infiltrasi
Retensi oleh bahan
organik (adsorpsi,
kompleksasi)
Memelihara struktur
tanah dg BOT
Proteksi Erosi dan
Runoff (mulsa)
Mineralisasi BOT /
Sequestrasi karbon
Polusi
Erosi
Tanah
Desertifikasi
Pentingnya multifungsi Bahan
Organik Tanah
Aktivitas pengelolaan dan pengaruhnya thd bahan
organik tanah
Aktivitas
Menanam tanaman yang sehat
Menggunakan pupuk kandang
Membiarkan sisa panen di lahan
Mengurangi olah-tanah dan erosi
Mengurangi periode bero
Menambah
BO
Mengurangi kehilangan BO
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
HUMUS
Protein
Amida + Asam Amino
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
.
Humus tanah
Tingkatan humus
tanah
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++, …….
Kontribusi Biota Tanah dalam Dekomposisi BOT
Sumber: www.ipm.msu.edu/new-ag/issues06/7-26.htm
Perubahan kandungan BOT (MT/Ha) yg dihitung di Taiwan pada berbagai
kondisi pengelolaan tanah dengan aplikasi jangka panjang kompos atau pupuk
Sumber: www.agnet.org/library/eb/473/
Sejarah pengelolaan
Dugaan kecenderungan masa depan
Dengan kompos dan pupuk
kimia
Hanya dengan
pupuk kimia
Pengolahan konvensional
tanpa pupuk
Sebagian besar N berupa bahan organik tanah.
Diagram Siklus N
Sumber: www.soils.umn.edu/academics/clas...hap2.htm
Bahan Organik
Tanah
Partikel
Tanah
Soil processes influence
carbon sequestration and
transport.
The dynamics of carbon
transformations and
transport in soil are
complex and can result in
sequestration in the soil
as organic matter or in
groundwater as dissolved
carbonates, increased
emissions of CO2 to the
atmosphere, or export of
carbon in various forms
into aquatic systems
(DOE, 1999).
Sumber:
www.climatescience.gov/Library
/s...hap7.htm
Pengelolaan lahan untuk meningkatkan “carbon Soil
Sequestration”
Praktek pengelolaan terbaik untuk menangkap dan menyimpan karbon
tanah:
1. Olah tanah konservasi, seperti sistem tanam benih langsung;
2. Eliminasi “bero” musim kemarau;
3. extending crop rotations to include perennial forage crops for hay or
pasture.
4. management of crop residue and application of organic materials and
manures;
5. soil fertility optimization through improved fertilizer placement and
site-specific management;
6. Meminimumkan aplikasi bahan agrokimia.
7. Teknik-teknik lainnya yang dapat membantu meningkatkan hasil
tanaman, dan meminimumkan risiko on-site dan off-site.
Diunduh dari: http://www.tececo.com/sustainability.role_soil_sequestration.php …………… 20/3/2013
Hubungan antara Bahan Organik Tanah dan Kesuburan Tanah.
Cadangan
Hara
Komponen
Kompleks
Liat-organik
BOT
sebagai
Cadangan
Karbon
Cadangan
Energi
Status
Kimiawi
Tanah
Status Air
Tanah
Status
Fisika
Tanah
Status
Biologis
Tanah
Model Dinamika Bahan Organik Tanah
“Priming effects”
merupakan interaksi
antara proses
dekomposisi substrat
organik, seperti residu
tanaman, dan substrat
yg telah mengalami
humifikasi.
Diunduh dari: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380011002602…………… 18/3/2013
Model Tanah-Tanaman.
Model pada tingkat
agroekosistem.
Vegetasi penutup tanah
dnegan nilai rasio N:C
yang rendah dan laju
pengembalian biomasa
yang besar, dapat memicu
lebih lanjut produksi
seresah (residu) dan
cadangan karbon tanah.
Diunduh dari: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380011002602…………… 18/3/2013
.
Diunduh dari: …………… 20/3/2013
KOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH
BOT terdiri atas berbagai macam senyawa
organik. Cadangan BOT dapat
dikelompokkan menjadi empat kategori.
1.
2.
Organisme hidup dan akar tumbuhan,
kurang dari 5% total cadangan BOT.
Residu dari bangkai tumbuhan, binatang
dan organisme tanah yang mulai
mengalami dkeomposisi, (<10%).
3. Third is the portion undergoing
rapid decomposition (20-45%).
4. Fourth is the stabilized organic
matter (humus) remaining after
further decomposition by soil
microorganisms (50-80%).
Diunduh dari: http://www.cmg.colostate.edu/gardennotes/212.html#om …………… 20/3/2013
PENTINGNYA HUMUS DALAM TANAH
Humus DAPAT IKUT MEMPERBAIKI SIFAT fisika dan kimia tanah
melalui beberapa cara berikut:
1. Humus improves soil structure by binding or “gluing” small mineral
particles together into larger aggregates creating large soil pores for
improved air and water infiltration and movement.
2. Humus improves water retention and release to plants.
3. Humus slowly releases nitrogen, phosphorus, and sulfur over time,
which plants then use for growth and development.
4. Humus bermuatan listrik, humus memperbaiki kesuburan atanah
dnegan jalan menahan unsur hara.
5. Humus menyangga menstabilkan pH tanah sehingga cocok bagi akar
tanaman.
6. Humus dapat meng-khelat atau mengikat logam-logam dalam tanah,
menghindari keracunan akibat logam.
Diunduh dari: http://www.cmg.colostate.edu/gardennotes/212.html#om …………… 20/3/2013
Mengelola BOT merupakan kunci
untuk memperbaiki kualitas udara dan
air
Pengelolaan
BOT
Kesehatan
tanah
Kualitas Udara
Kualitas Air
Produktivitas
Praktek
Pengelolaan
terbaik, dapat
meningkatkan BOT
dan memperbaiki
kesehatan tanah,
secara positif
memperbaiki
kualitas udara dan
air serta
produktivitas
tanah.
Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som.html …………… 20/3/2013
Bagaimana BOT bekerja ?
Kalau pengelola lahan mulai bekerja untuk memperbaiki BOT,
serangkaian perubahan tanah dan manfaat lingkungan akan
mengikutinya.
The rate and degree of these changes and the best suite of
practices needed to achieve results vary with soil and climate.
Initially, managing for greater soil organic matter may require
higher pesticide, herbicide, or nutrient applications.
Produktivitas dan kualitas lingkungan akan dapat diperbaiki.
Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013
Udara bersih dan air jernih dimulai dengan BOT.
Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013
Bagaimana BOT bekerja ?
1. Praktek pertanian yang memperbaiki BOT
1. Diverse, high biomass crop rotations
2. Tanaman Penutup tanah
3. Olah tanah minimum
4. Rotational or prescribed grazing
2. Mengubah dinamika BOT
1. Increased surface residue forms a physical barrier to wind and water
erosion.
2. Seresah sisa panen dan tanaman penutup tanah menyumbang banyak BO
dan hara ke tanah.
3. Sedikit gangguan tanah berarti sedikit pula kehilangan BOT.
Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013
Bagaimana BOT bekerja ?
3. Perubahan sifat-sifat tanah
1. Struktur permukaan menjadi lebih stabil, tidak rentan terhadap
pembentukan “kerak” dan lebih tahan erosi.
2. Water infiltration increases and runoff decreases when soil structure
improves.
3. BOT mampu menahan 10 - 1,000 kali lebih banyak air
dan hara dibandingkan dnegan jumlah yg dapat ditahan
oleh mineral tanah..
4. Beneficial soil organisms become more numerous and active with
diverse crop rotations and higher organic matter levels.
Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013
Bagaimana BOT bekerja ?
4. Memperbaiki kualitas udara, kualitas air dan produksi pertanian
1. Debu, alergen, dan patogen di udara segera berkurang.
2. Sedimen dan bebas hara menurun dalam perairan permukaan segera setelah
agregasi tanah meningkat dan runoff berkurang.
3. Ground and surface water quality improve because better structure, infiltration,
and biological activity make soil a more effective filter.
4. Crops are better able to withstand drought when infiltration and water holding
capacity increase.
5. Organic matter may bind pesticides, making them less active. Soils managed for
organic matter may suppress disease organisms, which could reduce pesticide
needs.
6. Kesehatan dan kesuburan tanaman meningkat kalau aktivitas biologis tanah dan
diversitasnya meningkat.
7. Memperbaiki kualitas habitat liar, dg jalan memperbaiki manajemen seresah.
Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013
Soil carbon sequestration: Bagaimana kerjanya
Carbon sequestration in soils suggests that
fluxes or movements of carbon from the
atmosphere can be increased while the
natural release of carbon back into the air
can be reduced.
By absorbing carbon instead of emitting it,
soils could evolve from carbon sources to
carbon sinks.
Proses ini bertumpu pada respirasi dan
fotosintesis.
Pelepasan
karbon
tanah
BOT topsoil (dekomposisi cepat)
BOT subsoil (lebih stabil)
Carbon, entering the soil in form of roots,
litter, harvest residues, and animal manure,
is stored primarily as soil organic matter
(SOM). In undisturbed environments,
balanced rates of input and decomposition
determine steady state fluxes.
Penggunaan lahan pertanian dan lainnya
telah mengubah keseimbangan alamiah,
sehingga pelepasan karbon ke atmosfir
cukup besar.
Diunduh dari: http://ag.arizona.edu/oals/ALN/aln49/tschakert1.html …………… 20/3/2013
CADANGAN
KARBON
TANAH
SOIL
CARBON STOCK
FOREST INVENTORY.
Cadangan yg
tumbuh
Seresah
dan
Tanah
Forest inventory approach to
estimate carbon budgets,
where estimates of stem
volume of growing stock,
gross increment and fellings
are converted to biomass,
which is further converted to
litterfall with turnoverrates and
the estimated litterfall is fed
into dynamic soil carbon
model.
Pendekatan ini dapat
memberikan estimasi langsung
bagi perubahan cadangan
karbon pohon hutan dan tanah
hutan.
Diunduh dari: http://www.helsinki.fi/geography/research/research_Petteri_Muukkonen.html …………… 20/3/2013
AKUNTANSI KARBON
Model Akuntansi Karbon
GORCAM (Graz / Oak Ridge Carbon Accounting Model) is a spreadsheet
model that has been developed to calculate the net fluxes of carbon to and
from the atmosphere associated with such strategies.
Model mempertimbangkan:
1. Perubahan karbon (C) yg disimpan dalam vegetasi, seresah dan tanah,
2. Reduksi emisi karbon karena bahan bakar hayati menggantikan bahan
bakar fosil,
3. Simpanan karbon dalam produk kayu,
4. Reduksi emisi karbon, karena produk kayu menggantikan material yang
intensif energi seperti baja dan beton,
5. Daur ulang dan pengembalian limbah kayu,
6. Bahan bakar fosil (pelengkap) dipakai untuk produksi bahan bakar
hayati dan produk kayu.
Diunduh dari: http://www.ieabioenergy-task38.org/softwaretools/gorcam.htm …………… 20/3/2013
Sistem cadangan dan
aliran karbon
Aliran karbon dari
"atmosphere" ke "vegetation"
sesuai dengan produksi primer
neto. Bangkai tumbuhan
ditransfer dari cadangan
vegetasi ke lima cadangan
seresah.
Decay of organic matter in
litter pools produces CO2 that
is directly emitted to the
atmosphere, and some carbon
from litter pools is added to
the soil carbon pool which
itself also releases CO2 to the
atmosphere.
Diunduh dari: http://www.ieabioenergy-task38.org/softwaretools/gorcam.htm …………… 20/3/2013
Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Cadangan di atas tanah
Pendugaan
cadangan
karbon
dalam
landuse
aktual
Cadangan di bawah
tanah
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Estimasi
biomasa
dan
cadangan
karbon di
atas
tanah
pada
landuse
aktual
Kelas tutupan lahan
Input untuk cadangan
tanah
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Prosedur
untuk
menghasilkan
peta kelas
tutupan lahan
dari
klasifikasi
multispectral
“satellite
images”.
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Pengukuran alometrik
vegetasi hutan di dalam petak
ukur 10 × 10 m
Here, two options are presented in
terms of approaches to calculating
trunk and canopy biomass. The
selection of the approach depends to a
large extent on the conditions and
tools available during data collection,
and therefore on the variables
measured and the degree of accuracy
required.
Diameter at
Breast Height
Ada dua pendekatan, yaitu:
Metode alometrik,
Metode regresi linear.
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Estimasi biomasa hutan tropis menggunakan regresi biomasa sebagai fungsi
DBH
AUTHOR
FAO
FAO
Persamaan
Pembatasan: DBH dan iklim
berdasarkan curah hujan tahunan
(FAO-1) Y = exp{-1.996 + 2.32 × ln(DBH)}
5 < DBH < 40 cm
R2 = 0.89
Dry transition to moist (rainfall > 900 mm)
(FAO-2) Y = 10 ^ (- 0.535 + log10 (p × r2))
R2 = 0.94
FAO
3 < DBH < 30 cm
Dry (rainfall < 900 mm)
(FAO-3) Y = exp{-2.134 + 2.530 × ln
(DBH)}
R2 = 0.97
Winrock (from
(Winrock-1)
Brown, Gillespie and Y = 34.4703 - 8.0671 DBH + 0.6589 DBH2
Lugo, 1989)
R2 = 0.67
DBH < 80 cm
Moist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)
Winrock (from
(Winrock-DH)
Brown, Gillespie and Y = exp{-3.1141 + 0.9719 × ln[(DBH2)H]}
Lugo, 1989)
R2 = 0.97
DBH > 5 cm
Moist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)
Winrock (from
(Winrock-DHS)
Brown Gillespie and Y = exp{-2.4090+ 0.9522 × ln[(DBH2)HS]}
Lugo, 1989)
R2 = 0.99
DBH > 5 cm
Moist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)
Luckman
Y = (0.0899 ((DBH2)0.9522) × (H0.9522) ×
(S0.9522))
DBH ³ 5 cm
Dry (rainfall < 1 500 mm)
Not specified
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Estimasi volume tajuk sebagai fungsi dari bentuk tajuk
Bentuk tajuk
Conical
Parabolic
Hemispherical
Persamaan
Pada kenyataannya, sebagian besar
volume tajuk ini merupakan ruang
“kosong”.
The actual proportion of the volume
occupied by branches and foliage is
estimated by standing beneath the
canopy or crown, beside the trunk, and
obtaining a careful visual appreciation
of the canopy structure.
Proporsi ini kemudian dipakai untuk
menghitung rongga udara dalam tajuk:
Volume padatan = V (m3) × proporsi
cabang dan dedaunan dalam volume
tajuk.
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Estimasi Biomasa bawah-tanah
Dalam sistem biologi, C ada dalam beberapa macam bentuk cadangan dan kompartemen.
Dalam sistem terrestrial, mudah membagi cadangan ini menjadi cadanagan bawah-tanah dan
cadangan di atas-tanah.
Estimasi Biomasa Akar
Roots play an important role in the carbon cycle as they transfer considerable amounts of C
to the ground, where it may be stored for a relatively long period of time. The plant uses part
of the C in the roots to increase the total tree biomass through photosynthesis, although C is
also lost through the respiration, exudation and decomposition of the roots.
Beberapa akar dapat tumbuh cukup dalam, tetapi sebagian besar massa akar berada dlaam
lapisan tanah atas setebal 30 cm (Bohm, 1979; Jackson et al., 1996).
Kehilangan karbon dan akumulasinya dalam tanah sangat intensif dalam
lapisan atas dari prodil tanah (0-20 cm.). Sampling harus dipusatkan pada
lapisan tanah atas ini (Richter et al., 1999).
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Metode Non-destruktif untuk mestimasi biomasa akar
METHOD
Winrock
(MacDicken, 1997; Bohm, 1979)
EQUATION
Species × 5:1
More loss than outlined in literature
APPLICABILITY
Trees
Shrubs
Santantonio, Hermann and Overton
(1997)
BGB = Volume AGB × 0.2
BGB = Belowground biomass
Trees
Shrubs
AGB = Aboveground biomass
Kittredge (1944)
Satoo (1955)
log W = a + b log DBH
W = dry weight of tree component (roots)
Trees
Shrubs
DBH = Diameter breast height (1.3 m)
a and b are regression coefficients
Ogawa et al. (1965)
log W = a + b log d2h
W = dry weight of tree component
d = DBH
Trees
Shrubs
h = height of tree
a and b are regression coefficients
Unattributed
log W = a + b log (d2+ h + d2h)
W = dry weight of tree component
h = height of tree
Trees
Shrubs
d = DBH
a and b are regression coefficients
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
Model
simulasi
karbon tanah
Estimasi
cadangan
karbon dalam
sistem landuse
aktual dan
dalam tanah
(cadangan
bawah tanah)
melalui model
simulasi.
Cadangan karbon dalam tanah dan
landuse aktual (skenario I)
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
Cadangan karbon tanah pada kondisi landuse yang ada, dapat diestimasi
dengan model simulasi dinamika karbon. Persyaratan implementasi model
adalah:
1.
2.
3.
Obyek pemodelan, i.e. the pedo-climatic cell (PCC) or soil polygon whose carbon
dynamics are to be simulated. These units may be the result of zoning or partition of the
environment into units.
Pengetahuan tentang model, strukturnya dan operasionalnya.
Kebutuhan data bagi model. Hal ini menentukan input data dan kesulitan dalam
parameterisasi model.
The dynamics of C in the soil are complex. Accordingly, the models that simulate these
dynamic processes can be complex too. Soil carbon simulation models are process-oriented
multicompartment models. Typically, the models are mainly empirical in nature and all contain
a slow or inert pool of organic C, which is not necessarily described in its nature or rate of
formation. Some models treat the soil as homogeneous with respect to depth. Usually, the
nature of litter is treated as being different to that of SOM. Many of these models reveal
convergence in kinetic compartmentalization and a growing use of clay content and the
inclusion of an IOM component.
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
The Internet resources of SOMNET offer a comprehensive list of models and a
detailed description of the characteristics of each model, their required inputs,
outputs and the conditions within which the model has performed best. It is
beyond the scope of this report to offer a summary of such listings.
Dalam rangka memilih model-akhir untuk estuimasi perubahan BOT dan
cadangan karbon tanah (menurut waktu) harus diperhatikan:
1. Akses the Web site;
2. Kriteria seleksi model;
3. narrow down, iteratively, to a short list of three or four models; and
4. Mencari informasi detail tentang model dalam literatur teknis.
5.
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
Kriteria seleksi meliputi:
1. Input yg diperlukan model harus “cocok” dengan data yg tersedia dalam
database.
2. Output model harus memenuhi tujuan pemodelan.
3. Model harus adaptif terhadap kondisi tanah, iklim, dan pengelolaan lahan di
suatu daerah.
4. Model simulasi harus menyediakan pilihan pengelolaan yg perlu dimodel.
5. the level of accuracy of estimates from the model should be within the
target accuracy required by the project.
6. there is reported evidence that the model has performed well in ecological
circumstances similar to those of the site of concern.
7. accessibility and ease of use together with the implicit assumptions in the
model about the user’s technical background.
Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013
Cadangan di
atas tanah
…… cadangan karbon hutan jati ……..
Cadangan di
dalam tanah
Foto: smno.hutanjati.saradan.januari2013