Selamat Pagi.

Presentasi berjudul: "Selamat Pagi."— Transcript presentasi:

1 Selamat Pagi

2 PENDAHULUAN PERAN PENTING BIOLOGI TANAH KESUBURAN TANAH
PERTUMBUHAN TANAMAN KELESTARIAN LINGKUNGAN

3 RUANG LINGKUP Susunan Komponen Struktural dan Fungsional Jasad Hidup Tanah Fungsi Metabolik dalam Daur Unsur Hara dan karbon Aspek Terapan Lingkungan

4 EKOSISTEM TANAH POPULASI KOMUNITAS ABIOTIK EKOSISTEM

5 JASAD HIDUP TANAH DALAM STRUKTUR EKOSISTEM
PRODUSEN (TANAMAN) KONSUMEN (HEWAN, MANUSIA) PEROMBAK (JASAD HIDUP TANAH)

6 CIRI STRUKTUR EKOSISTEM
JUMLAH DAN JENIS KOMUNITAS HUBUNGAN ANTAR KOMUNITAS SUBSTANSI ANORGANIK DAN DISTRIBUSINYA

7 FUNGSI EKOSISTEM ALIRAN ENERGI (PANAS) DAUR HARA

8 JASAD HIDUP TANAH DALAM FUNGSI EKOSISTEM
PENGENDALI ALIRAN ENERGI AGEN ALIRAN NUTRISI/DAUR HARA

9 TANAH SEBAGAI EKOSISTEM
BIOTIK FAUNA TANAH FLORA TANAH ABIOTIK PARTIKEL TANAH UDARA TANAH AIR TANAH HABITAT BAGI JASAD HIDUP TANAH DAN TANAMAN

10 JASAD HIDUP TANAH PENYUSUN JASAD HIDUP TANAH
INTERAKSI ANTAR BIOTA TANAH INTERAKSI JASAD HIDUP TANAH DAN TANAMAN PERAN PENTING JASAD HIDUP TANAH

11 FAUNA JASAD HIDUP TANAH MIKRO MESO MAKRO SEMUT RAYAP CACING TANAH
METAZOA ARTROPODA MESO PROTOZOA AMOEBA NEMATODA COLLEMBOLA MAKRO SEMUT RAYAP CACING TANAH

12 FLORA TANAH STRUKTUR SEL KEBERADAAN PROKARIOT autochtonous EUKARIOT
SUMBER KARBON OTOTROF HETEROTROF SUMBER ENERGI FOTOTROF KEMOTROF STRUKTUR SEL PROKARIOT EUKARIOT KEBERADAAN autochtonous zymogen

13 INTERAKSI ANTAR JASAD HIDUP TANAH TANAH
HUBUNGAN YANG MENGUNTUNGKAN - ASOSIASI (Azotobacter sp, MPF) - SIMBIOSIS (Mikorhiza, Rhizobium) HUBUNGAN YANG MERUGIKAN - PATOGENESIS (Patogen) - PARASITISME (Virus) MENGUNTUNGKAN

14 INTERAKSI JASAD MIKRO TANAH DENGAN TANAMAN
Lingkungan Rhizosfer Senyawa Eksudat Tanaman Populasi Jasad Mikro Rhizosfer Pergerakan Mikroflora dalam Rhizosfer Tipe Asosiasi Jasad Hidup Tanah - Akar Tanaman

15 PERAN PENTING JASAD HIDUP TANAH
DAUR UNSUR HARA PEMBENTUKAN BAHAN ORGANIK PENAMBATAN N2 BIOKONTROL BIOTEKNOLOGI

16 TUGAS MANDIRI Membuat rangkuman salah satu peranan jamur, bakteri, dan cacing tanah dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman. Membuat ringkasan mengenai proses penting yang dikendalikan oleh jasad hidup tanah dalam mendukung status kesuburan tanah serta memilah jasad hidup yang terlibat dalam setiap proses tersebut

17 DAUR KARBON PERANAN JASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR KARBON
KARAKTERISTIK BAHAN ORGANIK TANAH SENYAWA HIDROKARBON DALAM TANAH JASAD HIDUP TANAH DALAM TRANSFORMASI SENYAWA HIDROKARBON PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN DALAM DAUR KARBON

18 Gambar 4.1 Skema Daur Karbon Tanah
C- hewan C-tumbuhan Bahan organik tanah sel jazad mikro, residu pembusukan Karbon dioksida A B D E C A. Fotosintesis B. Respirasi tanaman C. Respirasi hewan D. Jazad mikro ototrofik E. Respirasi jazad mikro Gambar 4.1 Skema Daur Karbon Tanah

19 PERANAN JASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR KARBON
PRODUSEN KARBON PRIMER KONSUMEN DEKOMPOSER ada 3 proses utama : DEKOMPOSISI MINERALISASI RESPIRASI

20 KARAKTERISTIK BAHAN ORGANIK
JENIS (RESIDU TANAMAN, LIMBAH TERNAK, SEL-SEL JASAD MIKRO) JUMLAH (TGT PENGGUNAAN LAHAN) KOMPOSISI (TGT JENIS TANAMAN)

21 SENYAWA HIDROKARBON DALAM TANAH
SUMBER : EKSKRESI BINATANG TANAH EKSUDASI TUMBUHAN SISA-SISA TUMBUHAN DAN BINATANG YANG TELAH MATI PESTISIDA

22 JASAD HIDUP TANAH DALAM TRANSFORMASI SENYAWA HIDROKARBON
KOMPLEKS HIDROKARBON DALAM TANAH DIPECAH PERUBAHAN SENYAWA KOMPLEKS DISINTESIS FAKTOR LINGKUNGAN

23 TRANSFORMASI HIDROKARBON MELIBATKAN JASAD MAKRO DAN MIKRO
TRANSFORMASI ADA 2 : NON BIOLOGI BIOLOGI : a. Senyawa hk diubah menjadi suatu metabolit intermedier yang normal dan digunakan sbg penyusun selnya b. Senyawa hk diubah menjadi senyawa yang tidak dapat digunakan/sedikit digunakan sebagai substrat Ini dikenal sebagai Kometabolisme (Kooksidasi)

24 PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN DALAM DAUR KARBON
JASAD HIDUP TANAH LINGKUNGAN

25 ASPEK LINGKUNGAN DAUR KARBON
PEMANASAN GLOBAL

26 DAUR SULFUR TINJAUAN UMUM TRANSFORMASI BIOLOGI SULFUR
OKSIDASI DAN REDUKSI SENYAWA SULFUR OLEH JASAD MIKRO PENGUAPAN SENYAWA SULFUR DARI DALAM TANAH ASPEK LINGKUNGAN POLUTAN SULFUR

27 TINJAUAN UMUM FUNGSI : BAGIAN DARI ASAM AMINO, SUMBER ENERGI METABOLIK
SUMBER : KERAK BUMI BENTUK : ORGANIK (90 %) TANAH : INORGANIK , 25%

28 TRANSFORMASI BIOLOGI SULFUR
reduksi dan oksidasi mineralisasi dan imobilisasi reaksi volatilisasi

29 OKSIDASI DAN REDUKSI SENYAWA SULFUR OLEH JASAD MIKRO
Oksidasi senyawa sulfur PROSES : sulfur elemental (So) dioksidasi menjadi sulfit dan sulfat JASAD MIKRO : kemotrof (Thiobacillus), fototrof (bakteri sulfur hijau dan ungu), dan kemoheterotrof (beberapa bakteri dan jamur) Reduksi sulfat PROSES : sulfat menjadi hidrogen sulfide JASAD MIKRO : bakteri pereduksi sulfat dalam suasana anaerob (bakteri Desulfovibrio spp, Desulfomonas spp, Desulfotomaculum spp ) Akibat : korosi pipa-pipa di dalam tanah, polusi ferosulfat dan hidrogen sulfat.

30 PENGUAPAN SENYAWA SULFUR DARI DALAM TANAH
CONTOH : H2S ASAL : AKTIVITAS JASAD MIKRO (PEROMBAKAN BO, SUMBER SULFUR ANORGANIK) DAN AKTIVITAS MANUSIA (ENERGI FOSSIL)

31 ASPEK LINGKUNGAN DAUR SULFUR
TERBENTUK TANAH SULFAT MASAM DEPOSISI SENYAWA SULFUR ATMOSFER DI DALAM TANAH HUJAN ASAM

32 MINERALISASI/IMOBILISASI N
DAUR NITROGEN TINJAUAN UMUM PENAMBATAN NITROGEN MINERALISASI/IMOBILISASI N NITRIFIKASI DENITRIFIKASI

33 DIPERLUKAN PALING BANYAK OLEH TANAMAN
BAGIAN DARI ASAM AMINO MEMPENGARUHI KUALITAS AIR DAN ATMOSFER

34 Daur nitrogen N2 Tanaman Herbivora Organik N NH4+ NO3-
Fiksasi Nonsimbiotik Dekomposisi Ammonifikasi Immobilisasi Nitrifikasi Assimilasi/ disimilasi Reduksi N03- Fiksasi Simbiotik N2 Atmosfer Tanah

35 PENAMBATAN NITROGEN ENZIMATIK (NITROGENASE) SENSITIF TERHADAP OKSIGEN
PROSES : N2 → NH3 65 % KEB. N PERTANIAN DUNIA Reaksi : N2 + 8H+ + 8e_ + 16 Mg ATP → 2NH3 + H Mg ADP + 16 Pi

36 SISTEM FREE LIVING (Azotobacter sp) ASOSIASI (Azospirillum sp)
SIMBIOSIS (Rhizobium sp)

37 FREE LIVING KONDISI : aerob, mikroaerofilik & anaerob
LOKASI : tanah di luar rhizosfer FAKTOR : sumber energi, kombinasi nitrogen (amonium dan nitrat), pengaruh oksigen terhadap enzim nitrogenase, dan pengaruh lingkungan lainnya JASAD MIKRO : Azotobacter, Azospirillum, dan Methanosarcina. JUMLAH : SANGAT RENDAH

38 ASOSIASI LOKASI : rhizosfer, korteks, jaringan vaskular akar, musigel
JASAD MIKRO :Acetobacter diazotrophicus Jumlah : 5 – 25 kg N/ha/th.

39 SIMBIOSIS LEGUMINOSE DAN RHIZOBIUM FRANKIA DAN AKTINOMISETES
AZOLLA DAN CYANOBACTERIUM

40 RHIZOBIUM DAN LEGUMINOSE
CIRI : TERBENTUK BINTIL AKAR JUMLAH : 57 – 169 Kg N/Ha/Th PROSES : INFEKSI, PENETRASI, PEMBENTUKAN BENANG INFEKSI, PEMBENTUKAN BAKTEROID, PEMBENTUKAN BINTIL AKAR

41 CATATAN PENTING INFEKTIVITAS STRAIN SELEKTIVITAS EFEKTIVITAS

42 CATATAN Bintil akar efektif : bagian dalam berwarna merah
Faktor pembentukan bintil dan penambatan N2 : pH, suhu, unsur hara, salinitas dan alkalinitas.

43 Frankia dan aktinorhizal
Simbiosis anta Frankia & tanaman angiosperma Ciri : terbentuknya bintil Manfaat : tanaman kehutanan dan reklamasi tambang Jumlah N : 57 – 169 kg N2/ha/th.

44 Anabaena azollae Manfaat : pupuk hijau lahan sawah
Sifat : mudah dekomposisi karena rasio C/N rendah Organela : heterosit cyanobacterium Aplikasi : meningkatkan produksi padi sawah sebesar 1 ton/ha.

45 Mineralisasi dan Imobilisasi Nitrogen
Definisi : pembentukan nitrogen Anorganik dari nitrogen organik Proses : amonifikasi dan nitrifikasi Kondisi : aerob

46 Mineralisasi nitrogen
Nitrifikasi Jasad mikro : nitrosomonas, nitrosococcus, nitrosospira (pengoksidasi NH3) nitrobacter, nitrospina, nitrococcus, dan nitrospira (pengoksidasi N02). Reaksi yang terjadi dalam proses nitrifikasi adalah : NH3 + 1,5 O2 → NO2- + H+ + H2O NO2- + ½ O2 → NO3- Amonifikasi Enzim : ekstraseluler (proteinase, protease, peptidase, kitinase, kitobiase, lisozim, endonuklease, eksonuklease, urease) intraseluler (deaminase) mikroba Jasad mikro : heterotrof

47 Mineralisasi Reaksi : NH3 + 1,5 O2 → NO20 + H+ + H2O
NO2- + ½ O2 → NO3- Faktor : populasi bakteri nitrifikasi, aerasi tanah, ketersediaan substrat, pH tanah, faktor lingkungan, penghambat alelokimia

48 Imobilisasi Konversi N-anorganik menjadi N-organik
Prediksi berdasarkan rasio C/N : < 20/1 : mineralisasi > 20/1 : imobilisasi Rasio C/N : Bakteri : 4 - 5 Jamur : 15

49 Denitrifikasi Nitrogen
Definisi : reduksi nitrat menjadi gas nitrogen (N0, N20 dan N2) Kondisi : anaerob Bakteri : organotrof (Alcaligenes, Agrobacterium, Azospirillum) fototrof ( Rhodopseudomonas) dan Litotrof (Bradyrhizobium, Nitrosomonas, Thiobacillus)

50 ENZIM Denitrifikasi terjadi melalui 4 lintasan, diatur oleh 4 enzim
Enzim yang terlibat : nitrat reduktase/Nar (mereduksi nitrat mjd nitrit) nitrit reduktase/Nir (mereduksi nitrit mjd oksida nitrit) oksida nitrit reduktase/Nor (mereduksi oksida nitrit mjd nitrous oksida) oksida nitrous reduktase/Nos, yang berfungsi untuk mereduksi nitrous oksida menjadi N2).

51 Faktor aerasi tanah ketersediaan nitrat ketersediaan karbon
faktor lingkungan

52 ASPEK LINGKUNGAN DAUR NITROGEN
kadar nitrat yang tinggi di dalam air tanah dan air permukaan kontribusi gas-gas nitrogen yang dapat menyebabkan terjadinya hujan asam, rusaknya lapisan ozon, pemanasan global eutrofikasi.

53 DAUR FOSFOR MINERALISASI DAN IMOBILISASI P PELARUTAN P-ANORGANIK
KETERSEDIAAN P-ORGANIK KELARUTAN P-ANORGANIK

54 PROSES MINERALISASI IMOBILISASI TERJERAP DISERAP TANAMAN
DAUR FOSFOR PROSES MINERALISASI IMOBILISASI TERJERAP DISERAP TANAMAN

55 MINERALISASI P-ORGANIK
Enzim : fosfatase (ekstraseluler) Jenis : fosfomonoesterase, fosfodiesterase, phytase Mineralisasi vs rasio C/P < 200/1 : mineralisasi > 300/1 : imobilisasi P 200 – 300/1 : sedikit perubahan ketersediaan P.

56 Pelarutan P-anorganik
Mekanisme : Melepaskan karbondioksida & bahan organik Asam karbonat : Ca-P dan Mg-P Asam organik : pengkhelat, Al-P, Fe-P, Ca-P, Mg-P Hasil : orthofosfat Jasad mikro : bakteri (Bacillus, Pseudomonas, sp, Nitrosomnas sp,) jamur (Aspergillus sp, Penicillium sp dan Fusarium sp).

57 KONDISI REDUKSI & KETERSEDIAAN P
PENGARUH : Fe-P dan Al-P FAKTOR : PENGGENANGAN DAN BO AKIBAT : reduksi ferro-P menjadi ferri-P

58 DAUR KALIUM TRANSFORMASI KALIUM IMOBILISASI KALIUM

59 SKEMA DAUR KALIUM K-hewan K-tumbuhan Humus K-mikroba K-tersedia Laut
K-tertambat

60 PROSES DAN JASAD MIKRO Proses :
perombakan bahan organik & pelarutan K-mineral Pelarutan K mineral : melalui dekomposisi lapisan silikat mineral liat dan pelarutan asam Jasad mikro pendekomposisi mineral liat : bakteri (Bacillus dan Pseudomonas) jamur (Aspergillus, Mucor dan Penicillium) Asam untuk melarutkan kalium : asam karbonat (heterotrof) asam organik (Clostridium pasteurianum & Aspergillus niger) asam nitrat dan sulfat (jasad mikro autotrof).

61 Keseimbangan Ion K K (protoplasma) K-terlarut ↔ K-mineral

62 Bahan Diskusi Kelompok
Jelaskan berdasarkan Gambar 8.1., pada bagian mana terjadi proses : - Mineralisasi - Imobilisasi

63 DAUR KALSIUM DAN MAGNESIUM
REAKSI KALSIUM DAN MAGNESIUM DALAM TANAH JASAD HIDUP TANAH DALAM DAUR KALSIUM DAN MAGNESIUM FAKTOR LINGKUNGAN DALAM DAUR KALSIUM DAN MAGNESIUM ASPEK PERTANIAN KALSIUM DAN MAGNESIUM

64 REAKSI Ca DAN Mg DALAM TANAH
Sumber kalsium mineral Ca (feldspar, amphibol, apatit atau Ca-fosfat, Ca-karbonat yaitu kalsit dan dolomit) Sumber magnesium mineral ferromagnesium (biotit, serpentin, hornblende, olivin, MgSO4, khlorit, illit, vermikulit dan montmorillonit).

65 Manusia Ca dan Mg- tersedia Ca dan Mg- anorganik Batuan dan mineral
Ca dan Mg-organik Tanaman Binatang Bahan mati/ biomassa jasad hidup tanah Ca dan Mg- anorganik Batuan dan mineral Ca dan Mg- tersedia Kompleks Larutan tanah Jerapan tanah 3 2 1 5 4 6 7 Manusia

66 Daur kalsium dan magnesium terjadi secara biologis dan non biologis
Transformasi biologi kalsium dapat terjadi dengan bantuan enzim atau tanpa enzim. Jasad hidup tanah : jasad makro (cacing tanah) jasad mikro (bakteri, jamur, aktinomisetes, algae dan protozoa)

67 Faktor Lingkungan suhu Cahaya kelembaban dan aerasi pH kejenuhan basa senyawa organik.

68 TRANSFORMASI BESI Sumber besi : kerak bumi Jenis sumber :
mineral primer (olivin, augit, hornblende dan biotit) Oksida besi primer yang terdapat di dalam tanah antara lain adalah hematit dan magnetit

69 Proses pengkhelatan (pelarutan asam) Pengendapan Mineralisasi Serapan
reduksi oksidasi.

70 Daur Besi Tanaman Mikroba Residu Fe3+ Organik Mineral Fe2+ Mineral
Khelat, pelarutan asam Pengendapan Residu Organik Fe3+ Fe3+ Mineral Fe3+ Serapan Mineralisasi Reduksi Oksidasi Fe2+ Mineral Fe2+ Fe2+ Pelarutan Pengendapan Lingkungan Anaerob

71 Pelarutan Besi Pelaku : jasad mikro
Mekanisme : metabolit dgn afinitas tinggi terhadap Fe3+ Contoh : asam dan senyawa organik. Pelarutan terjadi pada kondisi reduksi : Eh 200 mV (Fe2+ dominan) EH > 300 mV (Fe3+ dominan)

72 Oksidasi Besi Contoh reaksi ( Thiobacillus thioxidans) :
FeSO2 + 7 O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO (1) 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 → 2Fe(SO4)3 + 2H2O (2) 14Fe3+ + FeS2 + 8H2O → 15 Fe2+ + 2SO H+ (3) Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + 3H2SO (4) Reaksi (1) dapat terjadi secara biologi maupun kimia. Reaksi (2) bersifat enzimatik Reaksi (3) bersifat spontan Reaksi (4) terjadi secara non biologi terbentuk Fe(OH)3 yang dapat menyelubungi jasad mikro.

73 Dekomposisi dan Pembentukan Senyawa Besi Organik
Dekomposisi senyawa organik besi Produk : CO2 dan garam-garam besi Kondisi : aerob maupun anaerob Reaksi : Senyawa Fe-org → CO2 + ∆H + garam Fe3+

74 JASAD MIKRO Bakteri (Pseudomonas, Bacillus, Serratia, Acinetobacter, Klebsiella, Myzcobacterium, dan Corynebacterium) Jamur (jamur berfilamen) Aktinomisetes (Nocardia dan Streptomyces). Pembentukan coating senyawa besi humus : Pedomicrobium, Metallogenium, dan Seliberia

75 Pembentukan Biomassa besi
kompleks besi dengan molekul organik (mudah dimineralisasi) berikatan dengan polisakarida jasad mikro dan tanaman (sukar disekomposisi) kompleks besi organik menyebabkan besi dapat bergerak turun di dalam profil tanah.

76 Perombakan Besi dalam Batuan dan Mineral
Pelaku Lichenes (batuan) jamur (mineral) → eksudat → pH turun Bakteri (mineral) → asam 2-ketoglutarat.

77 Reduksi Besi Terjadi pada Eh < -200 mV
Terbentuk lapisan gley pada tanah Reduksi Fe3+ → Fe2+ terjadi secara enzimatik Enzim : nitrat reduktase (Nar) dan enzim lain yang tidak terlibat dalam metabolisme nitrat.

78 Aspek Penting Daur Fe pedogenesis deposit geologi bumi
korosi pada pipa-pipa besi yang ditanam di dalam tanah efek penyumbatan (clogging of drains) siderofor pada bakteri pemacu tumbuh tanaman (BPGP).

79 Transformasi Mangan Mn2+ Mn3+ Mn4+ MnO3.nH2O Mn2.nH2O

80 Proses Oksidasi Jasad mikro : Bakteri : Aerobacter, Bacillus, Corynebacterium, Pseudomonas jamur : Cladosporium, Curvularia, Helminthosporum, Chepalosporium Reduksi Jasad mikro : bakteri Kondisi : tanah tergenang, distimulasi dengan penambahan bahan organik, respirasi sel melalui metabolisme non enzimatik dan pembentukan asam organik.

81 Aplikasi Biologi Tanah dalam Bidang Pertanian dan Lingkungan
Bioremidiasi Tanah – Tanah Terkontaminasi Gas Global

82 BIOREMIDIASI TANAH TERKONTAMINASI
jenis polutan : PCE, TCE, TNT, logam, radionuklida, pestisida, BTEX, PAH, dan PCB Definisi bioremidiasi : strategi atau proses menggunakan jasad mikro, tanaman atau enzim jasad mikro dan tanaman untuk mendetoksifikasi kontaminan di dalam tanah dan lingkungan lainnya.

83 Proses Bioremidiasi Biodegradasi Mineralisasi Kometabolisme.

84 Kriteria Bioremidiasi
Jasad mikro harus berkualitas kontaminan target harus menjadi bioavailable tempat bioremidiasi harus memiliki kondisi yang kondusif untuk pertumbuhan jasad mikro dan tanaman atau aktivitas enzim biaya bioremidiasi tidak boleh lebih tinggi dibandingkan teknologi lain yang dapat mengurangi kontaminan.

85 Strategi Bioremidiasi
Bioremidiasi pasif Biostimulasi Bioventing Bioaugmentasi Landfarming Komposting Fitoremidiasi

86 Keuntungan dan Tantangan
Memerlukan biaya yang lebih murah kondisi kontaminan yang heterogen sulit memilih sistem yang paling sesuai untuk seluruh kontaminan

87 Gas terbanyak di atmosfer :
Gas Global Gas terbanyak di atmosfer : nitrogen (78 %) oksigen (21 %) sisanya adalah gas-gas mikro (Trace Gas).

88 Komposisi Gas Mikro Atmosfer
Konsentrasi (ppb) 1992 Peningkatan Tahunan (%) Waktu Aktif Potensial pemanasan Global relatifTerhadap CO2 1980-an CO2 0,400 0,14 50–200 th 1 CH4 1.714 0,800 0,27 11-17 th 21 N2O 311 0,250 0,15 120 th 206 CFC-12 0,5 4,000 0,026 102 th 15.800 NOx 0,005 – 10 1-10 hari CO 1-4 bulan

89 Trace Gas sangat penting
keseimbangan radiasi bumi, iklim global mengatur kemampuan atmosfer untuk membersihkan polutan di atmosfer sumber unsur hara bagi biosfer terutama gas nitrogen.

90 Sumber Gas dalam Tanah karbon dioksida (25 %) methan (50 %)
nitrous oksida (65 %) oksida nitrat (30 %) dll.

91 KONTROL UMUM PRODUKSI GAS
suhu Kelembaban potensial redoks ketersediaan substrat

92 Terimakasih