mk. dasar ilmu tanah bot bahan organik tanah marno.lecture.ub.ac.id

MK. Dasar Ilmu Tanah

BOTBAHAN ORGANIK TANAH

www.marno.lecture.ub.ac.id

MK. Dasar Ilmu Tanah

BOTBAHAN 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 tanah5. 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-organik2. 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

Padatan

Karbon11%

Oksigen10%

Hidrogen22%

Abu 2%

SUSUNAN BAHAN TUMBUHAN YG DITAMBAHKAN KE TANAH

AIR 75%

Padatan 25%.

Hidrat Arang 60%

Protein 10%

Lignin 20-30%

Karbon 44% Hidrogen

8%Abu8%

Oksigen 40%

Lemak, lilin, tanin 1-8%.

Gula & Pati (1-5% )Hemiselulose 10-30%Selulose 20-50%

SUSUNAN UNSUR

PERUBAHAN BAHAN ORGANIK YG DITAMBAHKAN KE TANAH

I. Senyawa dalam jaringan tumbuhan segar Sukar Dilapuk Mudah dilapuk

Lignin SeluloseMinyak Zat patiLemak GulaResin,dll Protein,dll

II. Hasil intermedier dekomposisi Senyawa tahan lapuk Senyawa tidak tahan lapuk

Resin Asam aminoLilin AmidaMinyak dan lemak AlkoholLignin,dll Aldehide, dll

III. Hasil pelapukan dan tahan lapuk Hasil akhir yg sederhanaHumus: kompleks koloidal CO2 dan airdari ligno-protein Nitrat

SulfatFosfat,Senyawa Ca,dll.

PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH

Laju Dekomposisi

1. Gula,pati,protein sederhana (cepat dilapuk)2. Protein kasar3. Hemiselulose4. Selulose5. Lignin,lemak, lilin, dll. (Lambat dilapuk)

Laju Dekomposisi

Reaksi yg dialami BOT :

1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara3. Senyawa-senyawa organik yang tahan lapuk akan terbentuk dari bahan organik asalnya atau dari hasil bentukan jasad renik tanah

ENERGI BAHAN ORGANIK TANAHENERGI BAHAN ORGANIK TANAH

Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanahBahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu gram bahan keringMis: 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.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..

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 Tithonia diversifolia Tephrosia candida

Kadar air, % 70.2 62.1N-total, % 2.1 1.7P-total, % 0.3 0.1C-total, % 38.5 33.9 C/N 19 21.1C/P 128 305 Lignin, % 9.8 12.1Polifenol, % 3.3 5.1K, % 2.1 1.7Ca, % 1.3 1.2Mg, % 0.6 0.2Asam-asam organik, g/kg:Sitrat 32 86Oksalat 11 30Suksinat 48 0Asetat 17 16Malat 775 15Butirat 49 0Propionat 31 0Phtalat 20 19Benzoat 69 56Salisilat 0 12Galat 0 0

Sumber: Supriyadi, 2002.

BAHAN ORGANIK TANAH

BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH

Residu organik

Residu organik dalam tanah

Organisme Tanah

Substansi Non-humik 3-8%

Substansi Humik 10-30%

Humus tanah 15-35%

Organisme dalam tanah

Diunduh dari: www.supremegrowers.com …………… 18/3/2013

KLASIFIKASI BAHAN ORGANIK TANAH

Diunduh dari: …………… 18/3/2013

Senyawa Organik dalam Tanah

Organisme Hidup (edaphon)

Bahan Organik TanahTipe dan Bentuk

Bahan yg belum mengalami perubahan

Bahan hasil transformasi (HUMUS)

Substansi Non-humik:1.carbohydrates 2.lipids 3.amino acids

Substansi Humik:1.humic acids (HA)2.fulvic acids (FA)3.humins

Pembentukan substansi Humik

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

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 gula-amino.

Keempat jalur ini semuanya terjadi dalam tanah, tetapi kontribusinya dalam pembentukan senyawa humik mungkin

berbeda-beda.

Teori LigninTeori 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).

Teori Poli-fenolKonsep 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.

Teori Kondensasi Gula-AminoGula 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-2-

ketose. 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.

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.

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).

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)

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.

The hypothetical model structure of

fulvic acid (Buffle's model)

contains both aromatic and

aliphatic structures, both

extensively substituted with

oxygen - containing

functional groups.

Komposisi Substansi Humik

Komposisi unsur dalam substansi humik dan beberapa material tumbuhan (by Kononova)

Substansi% dry ash-free basis

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 -

Sifat-sifat Substansi Non-HumikKarbohidrat 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 KarbohidratThe 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).

Sifat-sifat Substansi Non-Humik

Monosakarida,

berupa aldehide dan

keton derivasi dari alkohol polihidrat yg lebih tinggi.

Oligo-sakarida;

Sekelompok polimer

karbohidrat yg terdiri atas

beberapa unit mono-sakarida.

Oligo-sakarida;

Sekelompok polimer

karbohidrat yg terdiri atas

beberapa unit mono-sakarida.

Poli-sakarida, mengandung banyak unit monomer (8 atau lebih)

Karbohidrat dalam tanah berupa:

1.Gula bebas dalam larutan tanah2.Poli-sakarida kompleks3.Berbagai bentuk dan ukuran molekul-polimer yg terikat kuat pada koloid liat dan/ atau koloid humik..

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

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.

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 pasir-

pasir tertentu.

Asam Amino

Asam amini dalam tanah ada beberapa bentuk.Asam amino bebas:

in the soil solutionin soil micropores

As amino acids, peptides or proteins bound to clay minerals on external surfaceson internal surfaces

As amino acids, peptides or proteins bound to humic colloids H-bonding and van der Waals' forcesin covalent linkage as quinoid-amino acid complexes

Muko-proteinAsam Muramik.

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.

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.

Kombinasi substansi humik dengan mineral tanah:1.Garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah (acetate, oxalate, lactate dan lainnya).2.Garam substansi humik dnegan kation alkalin : humat , fulvat.3.Khelat dengan ion logam.4.Substansi yg terikat pada permukaan mineral liat.

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.

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

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen MineralKhelat 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 oxygen-containing 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.

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.Gaya van der Waals2.Ikatan oleh jembatan kation3.Ikatan Hidrogen4.Penjerapan melalui asosiasi dnegan oksida hidrous5.Penjerapan pada rongga antar-lapisan dalam mineral liat

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Senyawa N-organik dalam tanahBeberapa bentuk asam amino dalam tanah:1. Asam amino bebas: dalam larutan tanah; dlam pori mikro tanah2. Asam amino, peptida dan protein yg terikat mineral liat:

Pada permukaan eksternal; Pada permukaan internal liat3. Asam amino, peptida dan protein yg terikat pada koloid humik:

Ikatan H dan gaya van der WaalsIkatan kovalen sebagai kompleks quinoid-asam amino

4. Muko-protein5. 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.

Senyawa N-organik dalam tanahGula-Amino

Gula amoni merupakan komponen struktural dari beragam substansi,

mucopolysaccharides dan juga ditemukan dalam kombinasinya dnegan muco-

peptides dan muco-proteins. Beberapa material gula-amino dalam tanah ditemukan dalam bentuk poli-

sakarida 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.

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.

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.

Transformasi Nitrogen

Senyawa N-organik dalam tanahReaksi 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).

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 one-third 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.

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.

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.

Siklus P

Siklus P dalam tanah melibatkan serapan P oleh tumbuhan dan

pengembaliannya ke tanah berupa

residu tanaman dan hewan.

Tiga macam senyawa penyusun P-organik

dalam tumbuhan adalah: phytin,

phospholipids, dan asam nukleat.

Recovery P-organik dalam bentuk ini

adalah :

Inositol phosphates 2-50%

Phospholipids 1-5%

Nucleic acids 0.2-0.5%

Phosphoproteins trace

Metabolic phosphates trace

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.

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).

Tipe-tipe Humus dalam tanahMenurut 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.

Tipe-tipe Humus dalam tanahMenurut 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.

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 tertentu2.Waktu proses humifikasi bahan organik3.Waktu mineralisasi humus, yg ada dlaam tanah4.Sifat kimia, fisika, fisiko-kimia tanah5.Jumlah dan kualitas senyawa mineral yg ada dalam tanah.

Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996)

Division and order Type,genera and kind Humus content %

CambisolsBrown soils formed from sands

0.9 - 2.2

Brown soils formed from light and medium loams 1.8

1.1 - 3.0

Brown soils formed from heavy loam 2.5

1.6 - 3.7

Brown soils formed from silt formations 1.7

1.3 - 1.9

Brown soils formed from loess and loesslike materials 1.9

1.4 - 2.6

Division and order Type,genera and kind Humus content %

LUVISOLSGrey brown soils formed from silt formations

1.4 - 2.4

Grey brown soils formed from loess and loesslike materials

1.0 - 2.5

Grey brown soils formed from light loam 1.6

1.0 - 2.6

PODZOLSPodzolic soil formed from sands

1.1 - 2.0

Gleysols: Boggy soils formed from silts 1.6

1.2 - 2.1

Division dan Ordo Type, genera and kind Humus content %

Alluvial soils formed from sands 2.9

FLUVISOLS 1.5 - 5.2

Alluvial soils formed from silts 3.5

1.7 - 5.8

Tanah-tanah Alluvial dari bahan induk berliat4.2

2.4 - 6.8

Bahan Organik tanah dan Agregasi Tanah

Diunduh dari: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookplanthorm.html …………… 18/3/2013

Sumber Bahan OrganikPlants 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-matter…………… 18/3/2013

DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH

BOT AKTIF

BOT LAMBAT

BOT PASIF

RESIDU ORGANIK

Dekomposisi BOT

Biomassa fauna dan mikroba

Biomassa tanaman

C- larut dan Hara-

PERANAN BOT DALAM SIKLUS BELERANG

SO4= DALAM

LARUTAN TANAH

S - ORGANIK Serapan tanaman

Deposisi Atmosferik

Pencucian Hara

Penguapan

PERANAN BOT DALAM SIKLUS FOSFOR

HPO4=P MINERAL

P ORGANIK

Oksida Fe atau Al

Erosi dan runoff

PERANAN BOT DALAM SIKLUS HARA - LOGAM

Logam terlarut

Oksida Fe/Al, Liat, BOT

Logam Mineral

Serapan tanaman

Panen tanamanErosi dan runoff

Peningkatan pengelolaan dan biaya

Komponen Karbon Tanah

Pemeliharaan Struktur Tanah

Penyangga lengas tanah

Penyangga hara

Total C

JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH

DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH

Pengolahan Tanah

Temperatur Tanah

Pembentukan dan

Dekomposisi BOT

Lengas Tanah

Residu di permukaan

Hara Tersedia

Substrat Karbon

Pertumbuhan tanaman

Residu ukuran partikel dan lokasi

The nitrogen cycleSIKLUS N

Nitrat

NitritAmonium NH4+

Tanaman

N2 Atmosfir

DekomposerBakteri Nitrifikasi

Bakteri fiksasi N dalam bintil akar legum

Bakteri Nitrifikasi

SIKLUS KARBONTanaman

Pupuk KandangReaksi dalam

CO2Aktivitas Mikroba

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

Hara tersedia bagi tanaman

Produksi Biomasa

Pengambilan Bahan

Organik

Pengelolaan Bahan Organik

PRAKTEK PENGELOLAAN YANG TIDAK BERHASIL MENYEHATKAN TANAH

Pengolahan Tanah

Pembakaran seresah

Mencampur seresah di bawah

permukaan tanah

Mengakibatkan kehilangan biota tanah dan bahan organik tanah

Kerusakan tanah melalui pemadatan dan menyebabkan menurunnya kesuburna tanah karena hilangnya bahan organik dan menurunnya aktivitas biologis dalam tanah

Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan kandungan BOT.

Pertanian konservasi berdasarkan pada:

1. Penutup tanah permanen2. Olah tanah minimum atau tanpa olah tanah3. Pergiliran tanaman dan tanaman penutup

tanah4. Membatasi lalu-lintas ALSINTAN di atas

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

Pengaruh C/N ratio terhadap laju dekomposisi BOT

Biomasa dengan C/N = 38/1

Biomasa dengan C/N = 28/1Biomasa dengan C/N = 10/1

Hari setelah panen tanaman penutup tanah

Distribusi C-organik menurut kedalaman tanah

Kadar C-organik (%)K

ARIDISOL (ARGID)

ALFISOL(UDALF)

SPODOSOL(ORTHOD)

MOLLISOL(UDOLF)

MOLLISOL(UDOLF)Dibajak

Praktek pengelolaan yang menurunkan kandungan Bahan Organik Tanah

1.Pengolahan tanah yg terlalu sering2.Pembakaran untuk membuka lahan3.Pengambilan residu/seresah/sisa panen4.Pemupukan yang tidak memadai5.Erosi tanah

Pengaruh penggunaan-lahan thd kandungan BOT

Kedalaman tanah, cm

)Penelitian

dilakukan di Pulai Pasifik, Guam

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

PEMBENTUKAN BAHAN ORGANIK TANAH

Diunduh dari: http://www.organicagriculture.co/soil-organic-matter.php…………… 18/3/2013

GulmaGulma

Daun-daun Daun-daun keringkering

Rabuk Rabuk kandangkandang

Bahan organik Bahan organik mengalami mengalami

dekomposisidekomposisi

Humus dalam tanahHumus dalam tanah

Tanah miskin BOTanah miskin BO

Bagaimana meningkatkan kandungan BOT ?

Diunduh dari: http://www.organicagriculture.co/soil-organic-matter.php…………… 18/3/2013

Aplikasi komposAplikasi kompos

Mengurangi olah tanahMengurangi olah tanahMenghindari erosi tanahMenghindari erosi tanah

Membiarkan residu sisa panen di lahanMembiarkan residu sisa panen di lahan

Aplikasi pupuk organik / pupuk Aplikasi pupuk organik / pupuk kandangkandangMulsa organik dari sisa-sisa panenMulsa organik dari sisa-sisa panen

Pupuk hijau dan penutup Pupuk hijau dan penutup tanahtanahPergiliran tanamanPergiliran tanaman

Peranan bahan organik tanahSifat-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 peng-kerutan tanah. Dapat memperbaiki kemampuan tanah berpasir untuk menyimpan air. Jumlah total air tanah meningkat, tetapi belum tentu jumlah air-tersedia juga meningkat, kecuali pada tanah berpasir.

Kombinasi dg mineral liat

Mengikat bersama partikel tanah menjadi agregat tanah yg bagus

Memperbaiki aerasi tanah. Menstabilkan struktur 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 air

Ketidak-larutan bahan organik karena BO berasosiasi dnegan liat. Juga ikatan garam-garam 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

Fraksi-fraksi BOT mempunyai sifat yang berbeda-beda

Kompleksitas bahan organik tanah

Bahan organikyang larut

Mikroba

Bahan organik segar yang mengalami

dekomposisi (partikulat bahan organik)

Bahan organik Koloidal (Polisakarida dan

Biomolekul)

Substansi Humik

Waktu-dekomposisi fraksi organik dalam tanah

Waktu dekomposisi bahan organik dan stabilitas agregat tanah

Tanaman penutup tanah yang dibenamkan

Jerami

Pupuk Kandang

ilitas Agregat

Minggu Bulan Tahun

TANAH : HABITAT BAGI TANAMAN

Nutrisi TanamanLingkungan Fisik Akar

Tanaman

Kesehatan Tanaman

Rhizobia

Alelo-kimia

MikorhizaRhizosfir

Cacingtanah

PGPRPathogen

Air-tersedia

PorositasAerasi

Fungsi ekologis (lingkungan) dari tanah

Melestarikan kualitas sumberdaya

Pentingnya multifungsi Bahan Organik Tanah

PolusiErosi

Desertifikasi

UdaraCO2, CH4, N2O

AirInfiltrasi

Memelihara struktur tanah dg BOT

Proteksi Erosi dan Runoff (mulsa)

Mineralisasi BOT / Sequestrasi karbon

Retensi oleh bahan organik (adsorpsi,

kompleksasi)

Aktivitas pengelolaan dan pengaruhnya thd bahan organik tanah

Mengurangi periode bero

Mengurangi olah-tanah dan erosi

Membiarkan sisa panen di lahan

Menggunakan pupuk kandang

Menanam tanaman yang sehat

Aktivitas Menambah BO

Mengurangi kehilangan BO

PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH

Laju Dekomposisi

DEKOMPOSISI = Proses pembakaranDEKOMPOSISI = 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.

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 HUMUSProtein Amida + Asam Amino

Bakteri, Fungi, Aktinomisetes

Asam organik + -NH2 Asam amino

Amida hidrolisis ensimatik

Asam amino CO2 + NH4+ NO3

Reaksi yg dialami PROTEIN :Protein + lignin ligno-protein HUMUSProtein Amida + Asam Amino

Bakteri, Fungi, Aktinomisetes

Asam organik + -NH2 Asam amino

Amida hidrolisis ensimatik

Asam amino CO2 + NH4+ NO3

DEKOMPOSISI BOT vs. SIKLUSNYADEKOMPOSISI BOT vs. SIKLUSNYABO ditambahkan ke tanah

Jasad renik menyerang senyawa yg mudah lapuk (gula, pati,dll)

Pembebasan CO2 & H2O

Terbentuk senyawa yang sukar dilapuk HUMUS

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 Tingkatan humus jaringan asli tanah

Senyawa jasad

. Humus tanah

. BO segar waktu HUMUS

Jumlah jasad renik

CO2 & H2O Senyawa dlm Tingkatan humus jaringan asli tanah

Senyawa jasad

. Humus tanah

. BO segar waktu HUMUS

ENERGI BAHAN ORGANIK TANAHENERGI BAHAN ORGANIK TANAH

Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanahBahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu gram bahan keringMis: 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

HASIL SEDERHANA DEKOMPOSISI B.O.T.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..

Kontribusi Biota Tanah dalam Dekomposisi BOTSumber: 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/

Pengolahan konvensional tanpa pupuk

Hanya dengan pupuk kimia

Dengan kompos dan pupuk kimia

Dugaan kecenderungan masa depanSejarah pengelolaan

Sebagian besar N berupa bahan organik tanah. Diagram Siklus N

Sumber: www.soils.umn.edu/academics/clas...hap2.htm

Bahan Organik

TanahPartikel

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”

Diunduh dari: http://www.tececo.com/sustainability.role_soil_sequestration.php …………… 20/3/2013

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.

BOT sebagai

Status Biologis Tanah

Status Fisika Tanah

Status Air Tanah

Status Kimiawi Tanah

Hubungan antara Bahan Organik Tanah dan Kesuburan Tanah.

Cadangan Hara

Komponen Kompleks

Liat-organik

Cadangan Karbon

Cadangan Energi

Model Dinamika Bahan Organik Tanah

Diunduh dari: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380011002602…………… 18/3/2013

“Priming effects” merupakan interaksi

antara proses dekomposisi substrat

organik, seperti residu tanaman, dan substrat yg telah mengalami

humifikasi.

Model Tanah-Tanaman.

Diunduh dari: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380011002602…………… 18/3/2013

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: …………… 20/3/2013

KOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH

Diunduh dari: http://www.cmg.colostate.edu/gardennotes/212.html#om …………… 20/3/2013

BOT terdiri atas berbagai macam senyawa organik. Cadangan BOT dapat

dikelompokkan menjadi empat kategori.

1.Organisme hidup dan akar tumbuhan, kurang dari 5% total cadangan BOT. 2.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%).

PENTINGNYA HUMUS DALAM TANAH

Diunduh dari: http://www.cmg.colostate.edu/gardennotes/212.html#om …………… 20/3/2013

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.

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

Mengelola BOT merupakan kunci untuk memperbaiki kualitas udara dan

Kesehatan tanah

Pengelolaan BOT

Kualitas UdaraKualitas Air

Produktivitas

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

Bagaimana BOT bekerja ?

Udara bersih dan air jernih dimulai dengan BOT.

1. Praktek pertanian yang memperbaiki BOT1.Diverse, high biomass crop rotations2.Tanaman Penutup tanah3.Olah tanah minimum4.Rotational or prescribed grazing

2. Mengubah dinamika BOT1.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.

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.

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.

Soil carbon sequestration: Bagaimana kerjanya

Diunduh dari: http://ag.arizona.edu/oals/ALN/aln49/tschakert1.html …………… 20/3/2013

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.

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.

Pelepasan karbon tanah

BOT topsoil (dekomposisi cepat)

BOT subsoil (lebih stabil)

CADANGAN KARBON TANAH

SOIL CARBON STOCK

FOREST INVENTORY.

Diunduh dari: http://www.helsinki.fi/geography/research/research_Petteri_Muukkonen.html …………… 20/3/2013

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.

Seresah dan

Cadangan yg tumbuh

AKUNTANSI KARBON

Diunduh dari: http://www.ieabioenergy-task38.org/softwaretools/gorcam.htm …………… 20/3/2013

Model Akuntansi KarbonGORCAM (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.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pendugaan cadangan karbon dalam

landuse aktual

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use

Cadangan di atas tanah

Cadangan di bawah tanah

Estimasi biomasa

dan cadangan karbon di

atas tanah pada

landuse aktual

Kelas tutupan lahan

Input untuk cadangan tanah

Prosedur untuk

menghasilkan peta kelas

tutupan lahan dari

klasifikasi multispectral

“satellite images”.

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.

Ada dua pendekatan, yaitu:Metode alometrik,

Metode regresi linear.

Diameter at Breast Height

Estimasi biomasa hutan tropis menggunakan regresi biomasa sebagai fungsi DBH

AUTHOR Persamaan Pembatasan: DBH dan iklim berdasarkan curah hujan tahunan

FAO (FAO-1) Y = exp{-1.996 + 2.32 × ln(DBH)}R2 = 0.89

5 < DBH < 40 cmDry transition to moist (rainfall > 900 mm)

FAO (FAO-2) Y = 10 ^ (- 0.535 + log10 (p × r2))R2 = 0.94

3 < DBH < 30 cmDry (rainfall < 900 mm)

FAO (FAO-3) Y = exp{-2.134 + 2.530 × ln (DBH)}

R2 = 0.97

DBH < 80 cmMoist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)

Winrock (from Brown, Gillespie and

Lugo, 1989)

(Winrock-1)Y = 34.4703 - 8.0671 DBH + 0.6589 DBH2

R2 = 0.67

DBH ³ 5 cmDry (rainfall < 1 500 mm)

Winrock (from Brown, Gillespie and

Lugo, 1989)

(Winrock-DH)Y = exp{-3.1141 + 0.9719 × ln[(DBH2)H]}

R2 = 0.97

DBH > 5 cmMoist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)

Winrock (from Brown Gillespie and

Lugo, 1989)

(Winrock-DHS)Y = exp{-2.4090+ 0.9522 × ln[(DBH2)HS]}

R2 = 0.99

DBH > 5 cmMoist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)

Luckman Y = (0.0899 ((DBH2)0.9522) × (H0.9522) × (S0.9522))

Not specified

Estimasi volume tajuk sebagai fungsi dari bentuk tajuk

Bentuk tajuk Persamaan

Conical

Parabolic

Hemispherical

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.

Estimasi Biomasa bawah-tanahDalam 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 AkarRoots 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).

Metode Non-destruktif untuk mestimasi biomasa akar

METHOD EQUATION APPLICABILITY

Winrock(MacDicken, 1997; Bohm, 1979)

Species × 5:1 Trees

More loss than outlined in literature Shrubs

Santantonio, Hermann and Overton (1997)

BGB = Volume AGB × 0.2 Trees

BGB = Belowground biomass Shrubs

AGB = Aboveground biomass

Kittredge (1944)Satoo (1955)

log W = a + b log DBH Trees

W = dry weight of tree component (roots) Shrubs

DBH = Diameter breast height (1.3 m)

a and b are regression coefficients

Ogawa et al. (1965) log W = a + b log d2h Trees

W = dry weight of tree component Shrubs

d = DBH

h = height of tree

Unattributed log W = a + b log (d2+ h + d2h) Trees

W = dry weight of tree component Shrubs

h = height of tree

d = DBH

Pemodelan dinamika karbon dalam tanah

Estimasi cadangan

karbon dalam sistem landuse

aktual dan dalam tanah (cadangan

bawah tanah) melalui model

simulasi.

Model simulasi

karbon tanah

Cadangan karbon dalam tanah dan landuse aktual (skenario I)

Cadangan karbon tanah pada kondisi landuse yang ada, dapat diestimasi dengan model simulasi dinamika karbon. Persyaratan implementasi model

adalah:1.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.2.Pengetahuan tentang model, strukturnya dan operasionalnya.3.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.

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.

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.

…… cadangan karbon hutan jati ……..

Foto: smno.hutanjati.saradan.januari2013

Cadangan di atas tanah

Cadangan di dalam tanah

mk. dasar ilmu tanah bot bahan organik tanah marno.lecture.ub.ac.id

mencakup clams shell

as well as living organisms

ilmu tanah yg lazim

sinonim dnegan biotic

bedrock and overlying

tanah meliputi residu

istilah bot meliputi

bahan organik tanha

Documents

g - bahan organik tanah dit

keanekaragaman makrofauna tanah daerah … ·...

peran bahan organik tanah dalam sistem...

unsur hara mikro tanah dan tanaman - unri.ac.id€¦ ·...

karbon organik di bawah permukaan tanah … awal.pdf ·...

analisis kandungan bahan organik pada air irigasi tanah...

panduan praktikum kimia tanah - · pdf filekandungan bahan...

bahan organik tanah kolektif

sumber: marno.lecture.ub.ac.id

mikroorganisme & bahan organik tanah

bahan organik tanah

kajian kandungan bahan organik tanah menggunakan teknologi

prediksi kadar salinitas, ph dan c-organik tanah

peranan bahan organik terhadap kesuburan tanah · pdf...

tingkat erodibilitas tanah di kecamatan...

bahan organik lembutkan tanah

identifikasi sifat fisik dan c-organik tanah pada...

bab 2 tinjauan pustaka 2.1 bahan organik tanah 2.1.1

analisis kadar karbon organik tanah gambut …

bahan kajian mk. dasar ilmu tanah nitrogen dan belerang...