MANAJEMEN KESUBURAN TANAH BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013 Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id No.1 - 254
Jan 21, 2016
MANAJEMEN KESUBURAN TANAH
BAHAN ORGANIK TANAH
Prod Dr Ir Soemarno MS
2 OKTOBER 2013
Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id
No.1 - 254
CADANGAN HARA DALAM TANAH
Larutan Tanah
Bahan Organik
Organisme Tanah
Mineral Tanah
Kation Tukar
Jerapan Permukaan
KAPASITAS TUKAR KATION (KTK)
Bahan Organik Pertikel Liat
PERANAN TANAMAN DAN TERNAK DALAM SIKLUS HARA NITROGEN
Pupuk Nitrogen
Dijual Ke luar Lahan
Dimakan ternak
Nitrogen Bahan Organik
Organisme Tanah
Pencucian Nitrat
Denitrifikasi
NO3- Nitrat
Ammonium NH4+
PERANAN TANAMAN DAN TERNAK DALAM SIKLUS BAHAN ORGANIK
Bahan Organik Tanah
Mineral & Endapan
Unsur Hara Tersedia
Residu Tanaman
Serapan Hara
Dimakan ternak
Rabuk kandang ke tanah Panen
Diangkut ke luar lahan
DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH dalam jangka Panjang
Sejarah Pengelolaan
Prediksi masa depqan
Bah
an O
rgan
ik T
anah
(m
t/h
a)
Hanya pupuk kimia
Pengolahan konvensionqal tanpa pupuk
Pupuk kimia dan kompos
Tahun
SIKLUS BAHAN ORGANIK TANAH DAN UNSUR HARA
Akumulasi unsur hara
Tanaman dan ternak tumbuh dan mati Residu organik masuk ke
tanah
Residu berubah menjadi BOT, mel;epaskan CO2 dan hara mineral ,
termasuk nitrogen. BOT juga mengalami dekomposisi
Unsur hara tersedia diserap akar tanaman dan flora tanah
… dan mengalami dekomposisi oleh fauna dan
mikroba tanah
KOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH
Biomasa mikroba tanah Fraksi organik aktif
Tanah Bahan Organik Tanah
DISTRIBUSI BOT MENURUT KEDALAMAN
C-organik tanah (g/kg)
KETERKAITAN VEGETASI & BOT
CO2 respirasi tanaman
CO2 Fotosintesis
CO2 respirasi tanah
C-organik tanahBebas
C-organik tanahIntra-Agregat
Diangkut ke groundwater
Bahan organik
dan sedimen
C-organik dan C-anorganik yang larut
Seresah Bahan organik
Akar Tanaman
Mikroba Tanah
C-organik-tanah yang terlindung secara kimiawi
BOT ikut menentukan Kualitas Tanah
Organisme Tanah
Infiltrasi Struktur Tanah
Ketahanan kekeringan dan
penyakit
Kualitas Tanah
Pengelolaan Tanah
Kualitas UdaraKualitas Air
Produktivitas
Sedikit Sedimen
Sedikit Debu
Sedikit Polutan
Minimum olah tanah
Tanaman penutup
tanah
Rotasi yg kaya
biomasa
BOT WHC
SIKLUS NITROGEN
Pertanaman
Pupuk
TanamanTernak
Bahan Organik Tanah
Partikel Tanah
Hujan asam
Pencucian
Denitrifikasi
Pertukaran Kation
konsumsi
Rabuk kandang
PERANAN VEGETASI DALAM SIKLUS NITROGEN
Imobilisasi Serapan akar
Pupuk, rabuk, residu tanaman
Fiksasi biologis Nitrogen
Biomasa Mikroba
Bahan organik tanah
Pencucian NO3-Nitrifikasi
Mineralisasi
KETERKAITAN BAHAN ORGANIK TANAH DG KOMPONEN LAINNYA
Peranan BOT dalam mitigasi pencemaran tanah oleh logam berat
Banyak Cd Sedikit Cd
Pengelolaan JelekLebih Banyak Cd dalam tanaman
Pengelolaan BagusLebih Sedikit Cd dalam tanaman
Pupuk kaya Cd
Pupuk miskin Cd
Khlorida dalam air
irigasi
Kultivar yang sesuai
Pupuk Zn
Air irigasi yang bagus
kualitasnya
Kapur
Kaya BOT
MiskinBOT
Tanah berpasir masam
Tanah liat
netral
Defisiensi Zn
Bahan organik tanah sebagai sumber makanan dan energi bagi mikroorganisme
PENGARUH BOT terhadap CIRI-CIRI TANAH
FISIKA - stabilizes soil structure, improves water holding characteristics, lowers bulk density, dark color may alter thermal
properties
KIMIA - higher CEC, acts as a pH buffer, ties up metals, interacts with xenobiotics
BIOLOGI - supplies energy and body-building constituents for soil organisms, increases microbial populations and their activities, source and sink for
nutrients, ecosystem resilience, affects soil enzymes Each year, about 1 to 4% of nutrients in the soil organic matter are released
through microbial transformations to become available to plants. Release is highest under warm, moist conditions and slowest in cool dry climates.
Microorganisms are the driving force for nutrient release to plants.
KETERKAITAN DEKOMPOSISI BOT
Ahan organik tanahAsam HumatAsam Fulvat
Humin
Eluviasi; PodsolisasiIluviasi
Pedoturbasi:Pohon
Cacing-tanahHewan berliang
Dekomposisi BO:Fungi; Bakteri; Aktinomisetes, Fauna tanah
Humifikasi
Akar/ Mikorhiza
Mineralisasi
TEMPERATUR vs AKUMULASI BOT
Struktur Model MAGIC untuk men-simulasi Dinamika Nitrogen Organik dan An-organik dalam Tanah
Atmosfir Deposisi
Lengas Tanah
Air sungai
Bahan organik
Peranan BOT dalam penyediaan fosfat tanah
Pencucian
Fosfat tidak larut
Pupuk Fosfat
Hewan Ternak
Panen hasil tanaman dan ternak
Tanaman
Pelapukan batuan fosfat
Runoff dari permukaan tanah
BOT dan Kemasaman tanah
H+ tanah
Anion organik tanah
Bahan organik netralAnion organik tanaman
Pengaruh pembakaran terhadap kadar BOT
Produksi Bahan Organik dalam Sistem Tanaman
Model dinamika bahan organik dalam tanah
Imobilisasi
Struktur Tanah
Hara
Mineralisasi
Protein &Polisakarida
Humus
Tanaman
Diagram Model The Forest CENTURY. Komponen BOT (SOM) mempunyai beberapa “pools”
Ketersediaan N
Produksi tanaman
Model Hutan
Model BOT
Keterkaitan C-organik dalam sistem tanaman
Curah Hujan
Tinggi tajuk
Seresah
N daun
Menjaga Respirasi
Neraca Karbon di
dasar tajuk
Tahunan
Harian
Akar halus
Akar Besar
Batang &
CabangFotosintesis
neto tajuk
Evaporasi Tajuk
Lengas Tanah
Transpirasi Tajuk
Fungsi & Peranan Bahan Organik Tanah (Soil Organic Matter)
Fungsi BOT
Pengelolaan Lahan vs Kandungan Bahan Organik Tanah
Lahan dikelola secara Holistik Lahan dikelola secara Konvensional
Lebih sedikit akar = lebih sedikit karbon yg disimpan, lebih banyak
karbon di atmosfir
Lebih banyak akar = lebih banyak karbon yg disimpan,
lebih sedikit karbon di atmosfir
Pengaruh C/N rasio Bahan organik terhadap laju Peng-komposan
Keterkaitan antara penambahan bahan organik, dekomposisi bahan organik dan akumulasi bahan organik tanah
TIMBUNAN KOMPOS
KOMPOS
Bahan baku kompos
Mikroba Tanah
PROFIL TANAH
Horison B : Zone akumulasi
Horison A : Zone pengolahan, kaya BO
Dekomposisi Bahan Organik dan Pembentukan
Methan (CH4) .
Pembentukan Methana
Biomasa Mikroba
Fermentasi Asam
Bahan Organik
Limbah OrganikResidu Tanaman
Oksidasi Methan
Oksidasi Sulfida
Sulfat
Zone II: Reduksi sulfatZone III: Pembentukan methan
Zone II & III Anaerobik
Zone I Aerobik
Asam aminoKarbohidratAsam lemak
Asam organik
APA YG TERJADI SELAMA PENG-KOMPOS-AN ?
Composting is the science of converting organic matter to useful products by the action of various organisms. Decomposition as a process occurs in nature
at various levels.
To attain the goal of having quality end products, various modifications have been applied to this natural process with a careful monitoring of the process.
The composting process mainly involves a battery of actions carried out by the interplay of various organisms that form a web of life.
Pengkomposan didefinisikan sebagai dekomposisi biologis oksidatif dari komponen organik dalam limbah pada kondisi
lingkungan yang terkendali. Dalam proses ini substansi organik direduksi dari volume besar bahan mentah menjadi volume kecil-
kecil yang terus mengalami dekomposisi secara lambat. Proses-proses ini mengakibatkan rasio karbon dengan unsur hara
lainnya menjadi lebih seimbang, sehingga unsur hara menjadi tersedia bagi tanaman.
SKEMATIK PROSES YANG TERJADI DALAM TIMBUNAN KOMPOS
Kompos akhir
Tumpukan kompos
Mikroba
Jalur dekomposisi bahan organik melalui respirasi aerobik .
Energi
Limbah organik residu tanaman
Bahanorganik
BiomasaMikroba
RespirasiHumifikasiPolimerisasi
Mudah dekomposisi
Lambat dekomposisi
Jalur dekomposisi bahan organik melalui respirasi Fakultatif .
Limbah organik residu tanaman
Asam aminoKarbohidratAsam lemak
Asam organik
Reduksi nitrat & nitrit
Reduksi Mn++
Reduksi Fe+++
Bahan Organik
Mikroba
Nitrifikasi
Lambat terdekomposisi
Mudah terdekomposisi
Skema Food-Web dalam Ekosistem Peng-komposan .
Organisme level trofik atas Substansi Humik
Uap air
Substansi
Mineral
Karbohidrat, Lemak, Protein Lignin
Selulose,
PektinHemi-
selulose
Bakteri Jamur akar
Aktino-misetes
Fungi busuk-coklat
Fase Air
Produk Metabolik
CO2
Material Kompos
Dekomposisi Bahan Organik dan Pembentukan Substansi Humik .
Residu tumbuhan & hewan
Humus
Asam amino, Protein, dll
Lignin termodifikasi & aromatik
Lignin, Tanin, dll
Dekomposisi mikrobiologis
Struktur Aromatik
H2O, CO2, NH3, dll
Dekomposisi & Modifikasi
DINAMIKA NITROGEN DALAM TANAH
Mineralisasi – FiksasiTranspor dan Transformasi N
Fiksasi (asimilasi)
Mineralisasi
Senyawa organik:
Skematik Siklus Nitrogen
Cadangan N-organik
Cadangan N-anorganik
NH4+ dan NO3-
pencucian
Pupuk NSisa tanaman & limbah hewan
Atmosfir
Fiksasi N
Simbiotik
Imobilisasi
Mineralisasi
Penyerapan hara dan air , serta pertukaran udara (gas) terjadi melalui perakaran, terutama bulu-bulu akar halus.
The size and arrangement of soil particles must allow for easy movement of nutrients, water, and air to and from roots. Loose, friable soils, depicted at
left, permit free exchange and promote root growth. Compacted soils restrict exchange and prevent root growth and penetration. As a result,
crops grown in compacted soils are weaker, less stress tolerant, and require greater inputs.
Tanah gembur Tanah padat
PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT
Kandungan BOT di berbagai penjuru dunia telah mengalami penurunan 30% - 50% sebagai akibat dari intensifikasi
pertanian , terutama sistrem pertanian dnegan rotasi jangka pendek dan pengolahan tanah intensif.
Ada praktek budidaya tanah dan tanaman yang dapat meningkatkan kandungan BOT, memacu aktivitas biologis tanah, memperbaiki struktur tanah, dan mengurangi erosi.
Praktek budidaya ini adalah “Reducing tillage”. Hal ini dapat memperlambat dekomposisi bahan organik, dan
meminimumkan erosi tanah lapisan atas yg kaya BOT.
PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT
Menghindari pengolahan tanah pada saat kondisi tanah masih basah, khususnya untuk pertanian lahan kering.
Mengolah tanah pada saat kondisi tanah basah akan mengakibatkan pemadatan tanah.
Working wet soil leads to a cascade of events, resulting in severely degraded soil structure and weak, input-demanding,
low-yielding crops.
Diversifying and lengthening rotations. Include legumes and deep-rooted and high-residue crops to
add nitrogen, recycle nutrients from the subsoil, disrupt plow pans, and stimulate soil biological diversity.
PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT
Mengadopsi filosofi "no bare soil" .
Menanam tanaman penutup tanah (cover crops) dapat meningkatkan BOT, men-daur ulang hara, mengurangi runoff
dan erosi, menekan gangguan gulma , dan menambah nitrogen dari legume.
Practices such as intercropping, double-cropping, and using living or plant-residue mulches increase the time the soil is covered and provide many of the same bene-fits as cover
crops.
PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT
Menggunakan bahan organik, seperti pupuk kandang, kompos, limbah padat, limbah makanan, sereah dedaunan, serpihan kayu,
dan residu organik lain yang kaya karbon , untuk memacu aktivitas biologis tanah dan menambah BO dan hara ke tanah.
Be careful to avoid crop nitrogen deficiency when applying material with a high carbon:nitrogen ratio (above 30:1).
Waktu aplikasi BO memungkinkan untuk berlangsungnya dekomposisi sebelum ada tanaman dan dukungan
pupuk N guna memaksimumkan manfaat bahan organik pembenah tanah.
INTERAKSI antara fauna
tanah dan struktur tanah,
dan bgm hal ini mempe-
ngaruhi siklus air dan hara ke arah
efisiensi pemupukan
Pengelolaan:Rotasi tanamanPengolahan tanahResidu/seresahPengelolaan Pupuk
Agroekosistem Lestari
Efisiensi AirEfisiensi N
Penangkapan Karbon
Proses
Jasa
Faktor
Fauna tanah Struktur tanah
Skematik Profil Tanah
Seresah daun
Humus
Batuan Induk
Keterkaitan antara BOT dan Nitrogen dalam tanah
Nitrit
Nitrat Ammonium
Kehilangan gas
Residu organik
Mineral liat
Hujan
Struktur Tanah
Mekanisme pembentukan substansi humik dalam tanah
Lignin Modifikasi
Residu Tanaman
Transformasi oleh mikroba
Senyawa Amino
Senyawa Humik
Hasil Dekomposisi
Lignin
Gula Polifenol
Quinone Quinone
SISTEM TANAMAN dalam memproduksi bahan organik melalui fotosintesis
Fotosintesis
Air dan Hara
Fotosintat organik
Hubungan antara C, N dan BOT
Cadangan Humus Tanah
Cadangan Rabuk Tanah
Cadangan Seresah Tanah
Oksidasi BOT yang menghasiulkan produk antara (IP).
IP mengurai menjadi CO2 , air dan energy (E) yang digunakan oleh organisme dekomposer BOT .
Komponen anorganik dilepaskan dan humus dibentuk .