Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

BOT BAHAN ORGANIK TANAH MK. Dasar Ilmu Tanah

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "BOT BAHAN ORGANIK TANAH MK. Dasar Ilmu Tanah"— Transcript presentasi:

1 BOT BAHAN ORGANIK TANAH MK. Dasar Ilmu Tanah

2 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.

3 Komposisi Tanah dan Komposisi BOT

4 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

5 Bahan Organik Tanah & Kelestarian
Menyediakan hara dan membantu ketersediaan hara selama beberapa musim pertumbuhan Memperbaiki sifat fisika, kimia dan biologi tanah untuk pertumbuhan tanaman Menyangga perubahan sifat tanah karena gangguan atau fluktuasi lingkungan (iklim) Mengurangi kontaminasi lingkungan dan kehilangan tanah Mengurangi kebutuhan input eksternal dan membantu daur ulang ketika aplikasi residu organik dan/atau bahan pembenah tanah

6 Cadangan hara tanaman 95% atau lebih dari total N dalam tanah berupa N-organik Kalau tanah mengandung 2% N-total, maka: 0.2 kg N/100 kg tanah x 95% x kg tanah/hektar lapisan olah 3800 kg N organik / ha lapisan olah atau 3393 lb N-organik / acre lapisan olah

7 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.

8 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.

9 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.

10 SUSUNAN JARINGAN TUMBUHAN
Air 75% Padatan 25% Karbon 11% Oksigen 10% Hidrogen 22% Abu 2%

11 SUSUNAN BAHAN TUMBUHAN YG DITAMBAHKAN KE TANAH
AIR 75% Padatan 25%. Gula & Pati (1-5% ) Hemiselulose 10-30% Selulose 20-50% SUSUNAN UNSUR Hidrat Arang 60% Protein 10% Lignin 20-30% Karbon 44% Hidrogen 8% Abu Oksigen 40% Lemak, lilin, tanin 1-8%.

12 PERUBAHAN BAHAN ORGANIK YG DITAMBAHKAN KE TANAH
I. Senyawa dalam jaringan tumbuhan segar Sukar Dilapuk Mudah dilapuk Lignin Selulose Minyak Zat pati Lemak Gula Resin,dll Protein,dll II. Hasil intermedier dekomposisi Senyawa tahan lapuk Senyawa tidak tahan lapuk Resin Asam amino Lilin Amida Minyak dan lemak Alkohol Lignin,dll Aldehide, dll III. Hasil pelapukan dan tahan lapuk Hasil akhir yg sederhana Humus: kompleks koloidal CO2 dan air dari ligno-protein Nitrat Sulfat Fosfat, Senyawa Ca,dll.

13 PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH
Laju Dekomposisi 1. Gula,pati,protein sederhana (cepat dilapuk) 2. Protein kasar 3. Hemiselulose 4. Selulose 5. Lignin,lemak, lilin, dll. (Lambat dilapuk) Reaksi yg dialami BOT : 1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas 2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara 3. Senyawa-senyawa organik yang tahan lapuk akan terbentuk dari bahan organik asalnya atau dari hasil bentukan jasad renik tanah

14 ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH
Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanah Bahan organik tumbuhan mengandung energi kcal per satu gram bahan kering Mis: 10 pupuk kandang = 2.5 ton bahan kering == juta kcal energi laten. Tanah yg mengandung 4% BOT mempunyai juta kcal energi potensial setiap hektar lapisan olah, ini setara dengan 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.

15 HASIL SEDERHANA DEKOMPOSISI B.O.T.
Proses dekomposisi ensimatik akan menghasilkan berbagai senyawa anorganik sederhana. Bentuk-bentuk an-organik ini tersedia bagi tanaman dan mudah hilang dari tanah. . Hasil-hasil proses dekomposisi ensimatik: Karbon : CO2, CO3=, HCO3-, CH4, C Nitrogen : NH4+, NO2-, NO3-, gas N2 Belerang : S, H2S, SO3=, SO4=, CS2 Fosfor : H2PO4-, HPO4= Lainnya : H2O, O2, H2, H+, OH-, K+, Ca++, Mg++, …….

16 Parameter BIOMASA Tithonia diversifolia Tephrosia candida
Kadar air, % N-total, % P-total, % C-total, % C/N C/P Lignin, % Polifenol, % K, % Ca, % Mg, % Asam-asam organik, g/kg: Sitrat Oksalat Suksinat Asetat Malat Butirat Propionat Phtalat Benzoat Salisilat Galat Sumber: Supriyadi, 2002.

17 BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH Residu organik dalam tanah
BAHAN ORGANIK TANAH Organisme Tanah Residu organik dalam tanah Substansi Non-humik 3-8% Substansi Humik % Humus tanah %

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

19 KLASIFIKASI BAHAN ORGANIK TANAH
Senyawa Organik dalam Tanah Tipe dan Bentuk BOT Organisme Hidup (edaphon) Bahan Organik Tanah Bahan yg belum mengalami perubahan Bahan hasil transformasi (HUMUS) Substansi Humik: humic acids (HA) fulvic acids (FA) humins Substansi Non-humik: carbohydrates lipids amino acids Diunduh dari: …………… 18/3/2013

20 Pembentukan substansi Humik
Ada beberapa jalur pembentukan substansi humik selama dekomposisi bahan organik dalma tanah. Teori klasik Waksman (jalur 1), substansi humik merupakan hasil modifikasi lignin. Jalur 2 dan 3, pembentukan substansi humik melibatkan quinone. Jalur 4, pembentukan substansi humik melibatkan proses kondensasi gula-amino. Keempat jalur ini semuanya terjadi dalam tanah, tetapi kontribusinya dalam pembentukan senyawa humik mungkin berbeda-beda. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

21 Pembentukan substansi Humik
Teori Lignin Teori Lignin-Waksman (1932) Lignin dimanfaatkan secara tidak lengkap oleh mikroba, dan residunya menjadi bagian dari humus tganah. Modifikasi lignin meliputi kehilangan gugus methoxyl (OCH3) menghasilkan hidroksi-fenol, dan oksidasi rantai samping alifatik menjadi gugus COOH. Material yg telah mengalami modifikasi memasuki proses-proses selanjutnya menghasilkan asam humik yg pertama dan kemudian asam-asam fulvaik (fulvat). Diunduh dari: …………… 18/3/2013

22 Pembentukan substansi Humik
Teori Poli-fenol Konsep pembentukan humus: Lignin, yang dibebaskan dari ikatannya dnegan selulose selama proses dekomposisi BO, mengalami pemecahan oksidatif menghasilkan unit-unit struktural primer (derivasi phenylpropane). Rantai samping unit-unit lignin dioksidasi, terjadi de-metilasi, dan menghasilkan polifenol yg kemudian diubah menjadi quinones oleh enzim polyphenoloxidase. Quinones dihasilkan oleh reaksi lignin dengan senyawa N membentuk polimer berwarna gelap. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

23 Teori Kondensasi Gula-Amino
Pembentukan substansi Humik Teori Kondensasi Gula-Amino Gula reduksi dan asam amino, hasil dari metabolisme mikroba, mengalami polimerisasi non-enzimatik membentuk polimer nitrogen berwana coklat. Reaksi initial dalam kondensasi gula-amino melibatkan penambahan amina ke gugusan aldehide dari gula membentuk n-substituted glycosylamine. Selanjutnya glycosylamine mengalami reaksi memebntuk N-substituted-1-amino-deoxy-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. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

24 Sifat-sifat Substansi Humik
ASAM HUMAT (ASAM HUMIK) – fraksi substansi humik yang tidak larut dalam air pada kondisi masam (pH < 2) tetapi larut pada kondisi pH yg lebih tinggi. Asam ini dapat diekstraks dari tanah oleh berbagai reagen dan tidak larut dalam asam encer. Asam humik merupakan komponen utama dari substansi humik tanah yang dapatdiekstraks. Asam ini warnanya coklat gelap hingga hitam. ASAM FULVAT (ASAM FULVIK) – FRAKSI SUBSTANSI HUMIK YANG larut air pada semua kondisi pH. Mereka ini tinggal dalam larutan setelah pengambilan asam humik dnegan cara acidification. Asam-asam fulvik berwarna kuning hingga coklat kekuningan. Humin – fraksi substansi humik yang tidak larut air pada sesuatu nilai pH dan dalam alkali. Humins berwarna hitam. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

25 Sifat-sifat Substansi Humik
Many investigators now belive that all dark colored humic substances are part of a system of closely related, but not completely identical, high - molecular - weight polymers. According to this concept, diferences between humic acids and fulvic acids, can be explained by variations in molecular weight, numbers of functional groups (carboxyl, phenolic OH) and extent of polymerization. Kandungan C dan O, kemasaman dan derajat polimerisasi , semuanya berubah secara sistematis dengan meningkatnya bobot molekul. Asam-asal fulvat yg bobot-molekulnya rendah mempunyai kandungan oksigen lebih banyak, dan kandungan karbon lebbih rendah, dibandngkan dnegan asam humat yg bobot-molekulnya lebih besar. Asam-asam fulvat mengandung lebih banyak gugusan asam , terutama COOH. Kemasaman total asam fulvat ( meq/100g) lebih tinggi dibandingkan dnegan asam humat ( meq/100g). Diunduh dari: …………… 18/3/2013

26 Sifat-sifat Substansi Humik
Perbedaan penting lainnya adalah “oksigen dalam asam fulvat sebagian besar berada dalam gugus fungsionalnya (COOH, OH, C=O); sebagian besar oksigen dalam asam humat tampaknya menjadi komponen struktural dari “inti” atau nucleus”. Sifat kimiawi substansi humik (Stevenson, 1982) Diunduh dari: …………… 18/3/2013

27 Sifat-sifat Substansi Humik
Asam humat merupakan makro-molekul kompleks aromatik dengan asam amino, gula-amino, peptides, senyawa alifatik terlibat dalam ikatan di antara gugus-gugus aromatik.. Struktur hipotetik asam humat, mengandung gugus Oh-fenolik yang bebas dan yang terikat, struktur quinone, nitrogen dan oxygen sebagai unit jembatan dan gugusan COOH di berbagai lokasi pada cincin aromatik. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

28 Sifat-sifat Substansi Humik
The hypothetical model structure of fulvic acid (Buffle's model) contains both aromatic and aliphatic structures, both extensively substituted with oxygen - containing functional groups. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

29 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 3,5 - 5,0 2,0 - 4,0 Asam Humat 3,0 - 5,5 Protein 6,5 - 7,3 15,0 - 19,0 Lignin 5,0 - 6,5 - Diunduh dari: …………… 18/3/2013

30 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Karbohidrat Tanah Carbohydrates consitute 5 to 25% of the organic matter in most soils. Plant remains contribute carbohydrates in the form of simple sugars, hemicellulose, and cellulose, but these are more or less decomposed by bacteria, actinomycetes and fungi, which in turn synthesize polysaccharides and other carbohydrates of their own. Pentingnya Karbohidrat The significance of carbohydrates in soil aries largely from the ability of complex polysaccharides to bind inorganic soil particles into stable aggregates. Carbohydrates also form complexes with metal ions, and they serve as building blocks for humus synthesis. Some sugars may stimulate seed germination and root elongation. Other soil properties affected by polysaccharides include cation exchange capacity (attributed to COOH groups of uronic acids) , anion retention (occurence of NH2 groups), and biological activity (energy source for microorganisms). Diunduh dari: …………… 18/3/2013

31 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Monosakarida, berupa aldehide dan keton derivasi dari alkohol polihidrat yg lebih tinggi. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

32 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Oligo-sakarida; Sekelompok polimer karbohidrat yg terdiri atas beberapa unit mono-sakarida. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

33 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Oligo-sakarida; Sekelompok polimer karbohidrat yg terdiri atas beberapa unit mono-sakarida. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

34 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Poli-sakarida, mengandung banyak unit monomer (8 atau lebih) Diunduh dari: …………… 18/3/2013

35 Karbohidrat dalam tanah berupa:
Sifat-sifat Substansi Non-Humik Karbohidrat dalam tanah berupa: Gula bebas dalam larutan tanah Poli-sakarida kompleks 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 Diunduh dari: …………… 18/3/2013

36 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Lemak dalam Tanah Kelompok senyawa organik “LEMAK” lebih mencerminkan kelompok analitik dan bukannya senyawa tertentu yang spesifik. They represent a diverse group of materials ranging from relatively simple compounds such as fatty acids to more complex substances such as the sterols, terpens, polynuclear hydrocarbons, chlorophyll, fats, waxes, and resins.The bulk of the soil lipids occurs as the so-called fats, waxes, resins. Dalam tanah aerobik normal, lemak terutama sebagai bagian dari jaringan tumbuhan dan mikroba. Sekitar 2 - 6% dari humus tanah berupa lemak, lilin, dan resins. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

37 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Lemak bersifat aktif secara fisiologis. Beberapa senyawa mempunyai efek depresi terhadap pertumbuhan tanaman, sedangkan senyawa lainnya berfungsi sebagai hormon pertumbuhan. Lilin dan material lainnya yang serupa berhubungan dengan sifat “water repellent “ pada pasir-pasir tertentu. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

38 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Asam Amino Asam amini dalam tanah ada beberapa bentuk. Asam amino bebas: in the soil solution in soil micropores As amino acids, peptides or proteins bound to clay minerals on external surfaces on internal surfaces As amino acids, peptides or proteins bound to humic colloids H-bonding and van der Waals' forces in covalent linkage as quinoid-amino acid complexes Muko-protein Asam Muramik. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

39 Sifat-sifat Substansi Non-Humik
Asam-asam amino mudah mengalami dekomposisi oleh mikroba, keberadaannya dalam atah hanya sementara. Jumlahnya dalam larutan tanah pada suatu waktu mencerminkan keseimbangan antara sintesis dan destruksi oleh mikroba. Kandungan asam amino dalam tanah snagat dipengaruhi oleh kondisi cuaca, air tanah, tipe tumbuhan dan fase pertumbuhannya, penambahan residu organik dan budidaya tanaman. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

40 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: Garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah (acetate, oxalate, lactate dan lainnya). Garam substansi humik dnegan kation alkalin : humat , fulvat. Khelat dengan ion logam. Substansi yg terikat pada permukaan mineral liat. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

41 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Garam-garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah Salts of low - molecular acids forms in result of action of acids (acetic acid, oxalic acid, fumaric acid, lactic acid) on minerals (magnesite, calcite, siderite and others) or salts of mineral acids with Ca, K and others cations. Garam-garam substansi humik dengan kation alkaline Salts of humic substances with alkaline cations comprehensive of compounds: humate (salts of humic acids) fulvate (salts of fulvic acids) They are the most characteristic compounds of soil humic substances. The alkaline cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) are held primarily by simple cation exchange with COOH groups (RCOONa, RCOOK etc.). The humate and fulvate occur in soil largely as mixture with hydroxide of Fe and Al. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

42 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Khelat dengan Ion-ion Logam A chelate complex is formed when two or more coordinate positions about the metal ion are occupied by donor groups of a single ligand to form an internal ring structure. In soil role of ligands fulfilment simple organic compounds and functional groups of humic substances. Afinitas gugusan organik untuk berikatan dengan ion-ion logam semakin menurun sesuai urutan berikut: -O- > -NH2 > -N=N- > =N > -COO- > -O- > C=O Diunduh dari: …………… 18/3/2013

43 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Khelat dengan Ion-ion Logam Kemampuan ion-ion logam membentuk khelat semakin menurun dengan urutan : Fe3+ > Cu2+ > Ni2+ > Co2+ > Zn2+ > Fe2+ > Mn2+ The complexing ability of humic and fulvic acids results largely from their content of 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. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

44 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Kompleks Liat-Organik The interaction of organic substances with clay has a multitude of consequences that are reflested in the physical, chemical and biological properties of the soil matrix. Several mechanisms are involved in the adsorption of humic substances by clay minerals, the main ones being: Gaya van der Waals Ikatan oleh jembatan kation Ikatan Hidrogen Penjerapan melalui asosiasi dnegan oksida hidrous Penjerapan pada rongga antar-lapisan dalam mineral liat Diunduh dari: …………… 18/3/2013

45 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Van der Waals' forces Gaya-gaya Van der Waal bekerja di antara semua molekul-molekul, tetapi kekuatannya agak lemah. Pada hakekatnya, gaya-gaya ini merupakan hasil dari fluktuasi kerapatan muatan listrik atom-atom secara individual. An electrically positive fluctuation in one atom tends to produce an elecrically negative fluctuation in a neigh-boring atom and a net attractive forces results. Attractive forces resulting from these fluctuations are every pair of atoms or molecules. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

46 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Ikatan oleh Jembatan Kation Karena biasanya anion organik “tolak-menolak” dengan permukaan liat yang bermuatan negatif, penjerapan asam humat dan asam fulvat oleh mineral liat seperti montmorilonit hanya dapat terjadi kalau ada kation polivalen dapa kompleks jerapannya. Unlike Na+ and K+, polyvalent cations are able to maintain neutrality at the surface by neutralizing both the charge on the clay and the acidic functional group of the organic matter (e.g. COO-). The main polyvalent cations responsible for the binding of humic and fulvic acids to soil clays are Ca2+, Fe3+ and Al3+. The divalent Ca2+ ion doesn't form strong coordination complexes with organic molecules. In contrast Fe3+ and Al3+ form strong coordination complexes with organic compounds. Kation polivalen bertindak sebagai jembatan di antara dua “tapak” yang bermuatan listrik. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

47 Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral
Ikatan – H ini merupakan ikatan antara gugus polar molekul organik dengan molekul air terjerap atau oksigen dari permukaan silikat melalui ikatan dengan kation tunggal H+. Kekuatan individual ikatan ini lemah, tetapi mereka ini bersifat adetif sehingga total energi jerapan dapat menjadi besar. Rigorous drying, such as by desication at the soil surface or consumption of available moisture by plant roots, will tend to increase the bonding between humic material and clay by eliminating hydration water and bringing the humic matter in closer contact to the clay. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

48 Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al
Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al. For many soils, hydrous oxides are equal in importance to mica-type surfaces in sorbing humic substances. When clay minerals are coated with layers of hydrous oxides their surface reactions are dominated by these oxides rather than the clay. Anion organik dapat berasosiasi dnegan oksida-oksida melalui gaya tarikan Coulomb sederhana. Anion berasosiasi dengan liat oleh kekuatan yang “lemah” sehingga mudah lepas oleh adanya peningkatan pH atau oleh pencucian dengan NaCl atau NH4Cl. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

49 Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al
Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al. The fact that very little humic material can be recovered from soils by these treatments suggest that most of the adsorbed organic matter is retained by supplementary machanisms. Coordination or ligand exchange occurs when the anionic group penetrates the coordination shell of Al or Fe and becomes icorporated with the surface OH layer. Sorpsi asam fulvat pada permukaan oksida diikuti oleh penggantian gugus OH dengan ion-ion COO-. Anion organik tidak mudah digantikan oleh garam-garam sederhana, meskipun jerapan ini sensitif terhadap perubahan pH. Ikatan yg sangat kuat dapat terjadi kalau lebih dari satu gugusan pada molekul humat ikut terlibat. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

50 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 % N. Tanah-tanah gambut mempunyai kandungan N yang tinggi, sekitar 3.5%. Biomasa tanaman dan residu lainnya dapat menyumbang N dalam bentuk asam-asam amino. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

51 Senyawa N-organik dalam tanah
Beberapa bentuk asam amino dalam tanah: 1. Asam amino bebas: dalam larutan tanah; dlam pori mikro tanah 2. Asam amino, peptida dan protein yg terikat mineral liat: Pada permukaan eksternal; Pada permukaan internal liat 3. Asam amino, peptida dan protein yg terikat pada koloid humik: Ikatan H dan gaya van der Waals Ikatan kovalen sebagai kompleks quinoid-asam amino 4. Muko-protein 5. Asam Muramat Amino acids, being readily decomposed by microorganisms, have only anephemeral existence in soil. Thus the amounts present in the soil solutionat any one time represent a balance between synthesis and destruction by microorganisms. The free amino acids content of the soil is strongly influenced by weatherconditions, moisture status of the soil, type of plant and stage of growth,additions of organic residues, and cultural conditions. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

52 Senyawa N-organik dalam tanah
Gula-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. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

53 Senyawa N-organik dalam tanah
Asam Nukleat Asam-asam nukleat, yang ada dalam sel-sel organisme hidup, terdiri atas unit-unit mono-nukleotide (base-sugar-phosphate) igabungkan oleh ikatan ester phosphoricacid melalui gula. Ada dua tipe, yaitu: ribonucleic acid (RNA) dan deoxyribonucleic acid (DNA). Mereka ini mempunyai gula-pentose (ribose atau deoxyribose), purine: adenine, guanine dan pyrimidine: cytosine, thymine. RNA juga mengandung uracil. The N in purine and pyrimidine bases is usually considered to account forless than 1% of the total soil N. Small amounts of N are extrcted from soil in the form of glycerophosphatides, amines, vitamins, pesticide and pesticide degradation products. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

54 Senyawa N-organik dalam tanah
Transformasi Nitrogen A key feature of the internal cycle is the biological turnover of N betweenmineral and organic forms through the opposing processes of mineralizationand immobilization. The latter leads to incorporation of N into microbial tissues. Whereas much of this newly immobilized N is recycled through mineralization, some is converted to stable humus forms. The overall reaction leading to incorporation of inorganic forms of N intostable humus forms is depicted on the picture. Thus the decay of plant and animal residues by microorganisms results in theformation of mineral forms of N (NH4+ and NO3-) and assimilation of part ofthe C into microbial tissue (reaction A). Part of the native humus undergoes a similar fate (reaction B). Reaksi selanjutnya melalui mineralization-immobilization mengakibatkan masuknya N ke dalam bentuk humus yang stabil (Reaksi C). Stabilisasi N juga dapat terjadi melalui reaksi produk dekomposisi lignin dengan komponen nitrogen (reaksi D). Reaksi mineralisasi dan imobilisasi senantiasa terjadi dalam tanah, tetapi memang arahnya berlawanan. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

55 Transformasi Nitrogen
Diunduh dari: …………… 18/3/2013

56 Senyawa N-organik dalam tanah
Reaksi amonia dan nitrit dengan Bahan Organik The fate of mineral forms of N in soil is determined to some extent bynonbiological reactions involving NH4+, NH3and NO2- as depicted in fig. In addition to NH4+ fixation by clay minerals (reaction A), NH3 and NO2- react chemically with organic matter to form stable organic N complexes(reaction B and C). The chemical interaction of NO2- with organic matter may lead to the generation of N gases. Although both types of reactions can proceed over a wide pH range, fixation of NH3+ is favored by a high pH (>7.0). Interaksi nitrit dengan bahan organik banyak terjadi pada kondisi sangat masam (pH atau lebih rendah lagi). Diunduh dari: …………… 18/3/2013

57 C/N ratio Untuk tanah permukaan, dan lapisan atas dari sedimen danau dan sedimen marine, nilai C/N ratio biasanya sekitar Dalam kebanyakan tanah, C/N ratio menurun dnegan meningkatnya kedalaman tanah, seringkali mencapai kurang dari 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. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

58 C/N ratio The C/N ratio of virigin soils formed under grass vegetation is normally lower than for soils formed under forest vegetation, and for the latter,the C/N ratio of the humus layers is usually higher than for the mineral soil proper. Also the C/N ratio of a well-decomposed muck soil is lower than for a fibrous peat. Kondisi yang memicu dekomposisi bahan organik akan mengakibatkan penurunan nilai C/N ratio. C/N ratio hampir selalu menurun nilainya dengan kedalaman pada suatu profil tanah; untuk lapisan bawah tertentu nilai C/N ratios dapat mencapai kurang dari 5. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

59 Senyawa P-organik dalam tanah
Phosphorus merupakan unsur hara esensial makro-primer bagi tanaman. Senyawa P dalam tanah dapat dikelompokkan mnejadi tiga kelas: Senyawa organik dalam humus tanah, Senyawa anorganik, dimana P berkombinasi dnegan Ca, Mg, Fe, Al dan dengan mineral liat, Senyawa organik dan anorganik yang berhubungan dengan sel-sel organisme hidup. Microorganisms are involved in transformations of phosphorus between organic and mineral forms. From 15 to 80% of the phosphorus in soils occurs in organic forms, the exact amount being dependent upon the nature of the soil and its composition. The higher percentages are typical of peats and uncultivated forest soils. From the standpoint of plant nutrion, phosphorus is adsorbed by plants largely as the negatively charged primary and secondary orthophosphate ions (H2PO4- and HPO42-) which are present in the soil solution. Small quantities of soluble organic P compounds are also present in water extracts of soil. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

60 Senyawa P-organik dalam tanah
Siklus P Siklus P dalam tanah melibatkan serapan P oleh tumbuhan dan pengembaliannya ke tanah berupa residu tanaman dan hewan. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

61 Senyawa P-organik dalam tanah
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 % Phosphoproteins trace Metabolic phosphates trace Diunduh dari: …………… 18/3/2013

62 Tipe-tipe Humus dalam tanah
Humus occurs in soils in many types, differentates in regard to morphology and fractional composition. A type of humus is it a morphological form of naturals accumulation of humic substances in profile or on the surface of soil, conditioned by general direction of soil-forming process and humification of organic matter. Tipe humus pada lingkungan daratan adalah Mor; Moder; Mull Mor adalah humus yg banyak ditemukan pada tanah-tanah hutan konifer dan tanah-tanah moorlands. Humus ini muncul pada kondisi tanah dengan aktivitas biologis yang rendah. The mineralization of organic matter proceed slowly and create layers, which maintain a structure of vegatable material.Acidophilic fungi and low active invertebrates participates in transformations of plant residues. Kondisi seperti ini menghasilkan seresah yang tebal. C/N ratio dari humus mor selalu lebih besar dari 20, atau bahkan 30-40, sedangkan pH nya masam. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

63 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 Produced mineral-organic complexes are labile and weakly bounded with mineral portion of soil. Mull merupakan humus penciri tanah-tanah chestnut, phaeozems, rendzinas dan tanah-tanah lainnya. Tipe humus ini berkembang pada kondisi vegetasi rumput. Mull merupakan bahan organik yg telah mengalami humifikasi lanjut, yg menghasilkan habitat aktif secara biologis. Tipe humus ini dicirikan oleh pH netral, C/N ratio mendekati 10 dan kemampuan membentuk kompleks yg stabil organik-mineral. Mull merupakanj tipe humus dalam tanah-tanah yang telah diolah (dikelola). Diunduh dari: …………… 18/3/2013

64 Tipe-tipe Humus dalam tanah
Menurut Kononova, tipe-tipe humus dikelompokkan menjadi: Humus tipe pertama menjadi penciri tanah-tanah podsolik, tanah-tanah coklat-kelabu, dan tanah-tanah laterit yang berkembang di bawah komunitas vegetasi hutan. Dalam humus ini asam humatnya dominan, sehingga ratio asam hyumat / asam fulvat kurang dari 1. Humic acid indicate small extent of aromatic rings condensation and they are approximate to fulvic acids. Considerable hydrophilic properties of humic acids favor to creation of chelates with polyvalent cations and ability to displacement deep into profile of soil. Considerable mobility of this humus favor process of podsolization. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

65 Tipe-tipe Humus dalam tanah
Menurut Kononova, tipe-tipe humus dikelompokkan menjadi: Humus Tipe ke-dua menjadi penciri tanah-tanah phaeozems, rendzinas, tanah-tanah hitam dan tanah-tanah coklat. Rasio asam humat / asam fulvat lebih dari 1; Kondensasi cincin aromatik banyak terjadi dalam asam humat, yang menimbulkan sifat hydrophobic dan tidak-mampu membentuk khelat. Asam humat berhubungan erat dengan komponen mineral tanah. Humus Tipe ke-tiga is characteristic for semidesert soils. Dalam humus ini fraksi asam fulvatnya dominan, sedangkan fraksi asam humatnya masih terbatas. Asam-asam humat terikat oleh komponen mineral tanah. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

66 Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam tanah berfluktuasi dan ada hubungannya dengan faktor-faktor berikut: Jumlah dan kualitas humus, yg ada dalam tanah pada zone bio-ekologis tertentu Waktu proses humifikasi bahan organik Waktu mineralisasi humus, yg ada dlaam tanah Sifat kimia, fisika, fisiko-kimia tanah Jumlah dan kualitas senyawa mineral yg ada dalam tanah. Diunduh dari: …………… 18/3/2013

67 Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996) Division and order Type,genera and kind Humus content % Cambisols Brown soils formed from sands 1.5 Brown soils formed from light and medium loams 1.8 Brown soils formed from heavy loam 2.5 Brown soils formed from silt formations 1.7 Brown soils formed from loess and loesslike materials 1.9 Diunduh dari: …………… 18/3/2013

68 Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996) Division and order Type,genera and kind Humus content % LUVISOLS Grey brown soils formed from silt formations 1.9 Grey brown soils formed from loess and loesslike materials 1.8 Grey brown soils formed from light loam 1.6 PODZOLS Podzolic soil formed from sands 1.5 Gleysols: Boggy soils formed from silts Diunduh dari: …………… 18/3/2013

69 Kandungan Humus dalam Tanah
Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996) Division dan Ordo Type, genera and kind Humus content % Alluvial soils formed from sands 2.9 FLUVISOLS Alluvial soils formed from silts 3.5 Tanah-tanah Alluvial dari bahan induk berliat 4.2 Diunduh dari: …………… 18/3/2013

70 Bahan Organik tanah dan Agregasi Tanah
Diunduh dari: …………… 18/3/2013

71 Sumber Bahan Organik Plants are able to harvest energy from sunlight by making carbohydrates from carbon dioxide and water. This is photosynthesis and provides the energy for powering ecosystems. Plant (and animal) residues then become available for soil organisms to feed on, metabolise and produce new residues. Diunduh dari: 18/3/2013

72 DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH
Biomassa tanaman Biomassa fauna dan mikroba C- larut dan Hara-larut RESIDU ORGANIK Dekomposisi BOT BOT AKTIF BOT LAMBAT BOT PASIF

73 PERANAN BOT DALAM SIKLUS BELERANG
Deposisi Atmosferik Penguapan S - ORGANIK Serapan tanaman SO4= DALAM LARUTAN TANAH Pencucian Hara

74 PERANAN BOT DALAM SIKLUS FOSFOR
Erosi dan runoff Serapan tanaman P ORGANIK Mineralisasi Imobilisasi P MINERAL HPO4= Oksida Fe atau Al

75 BOT PERANAN BOT DALAM SIKLUS HARA - LOGAM Panen tanaman Logam
Erosi dan runoff BOT Serapan tanaman Oksida Fe/Al, Liat, BOT Logam Mineral Logam terlarut

76 Total C Komponen Karbon Tanah Penyangga hara
Jumlah/Fungsi C organik tanah Penyangga lengas tanah Total C Pemeliharaan Struktur Tanah Peningkatan pengelolaan dan biaya

77 JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH

78 DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH
Pengolahan Tanah Residu di permukaan tanah Residu ukuran partikel dan lokasi Substrat Karbon Lengas Tanah Pembentukan dan Dekomposisi BOT Temperatur Tanah Pertumbuhan tanaman Hara Tersedia

79 SIKLUS N N2 Atmosfir Tanaman Nitrat Dekomposer Nitrit
The nitrogen cycle Tanaman Bakteri fiksasi N dalam bintil akar legum Nitrat Dekomposer Bakteri Nitrifikasi Amonium NH4+ Nitrit Bakteri Nitrifikasi

80 Kehilangan drainage CO2, senyawa karbonat dari K, Ca, Mg, dll.
SIKLUS KARBON Tanaman CO2 Hewan Pupuk Kandang Reaksi dalam Tanah Aktivitas Mikroba CO2 Kehilangan drainage CO2, senyawa karbonat dari K, Ca, Mg, dll.

81 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.

82 DAUR ULANG HARA Bahan organik, terutama residu tanaman
Pengelolaan Bahan Organik Hara tersedia bagi tanaman Pengambilan Bahan Organik Produksi Biomasa

83 PRAKTEK PENGELOLAAN YANG TIDAK BERHASIL MENYEHATKAN TANAH
Pengolahan Tanah Kerusakan tanah melalui pemadatan dan menyebabkan menurunnya kesuburna tanah karena hilangnya bahan organik dan menurunnya aktivitas biologis dalam tanah Pembakaran seresah Mengakibatkan kehilangan biota tanah dan bahan organik tanah Mencampur seresah di bawah permukaan tanah

84 Penutup tanah permanen Olah tanah minimum atau tanpa olah tanah
Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan kandungan BOT. Pertanian konservasi berdasarkan pada: Penutup tanah permanen Olah tanah minimum atau tanpa olah tanah Pergiliran tanaman dan tanaman penutup tanah Membatasi lalu-lintas ALSINTAN di atas lahan

85 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.

86 Pengelolaan BOT yang baik dapat mengakibatkan:
Memperbaiki kesuburan tanah Memperbaiki struktur tanah Meningkatkan biodiversitas tanah

87 Pengaruh C/N ratio terhadap laju dekomposisi BOT
Biomasa dengan C/N = 38/1 Biomasa dengan C/N = 28/1 Biomasa dengan C/N = 10/1 Hari setelah panen tanaman penutup tanah Pengaruh C/N ratio terhadap laju dekomposisi BOT

88 Distribusi C-organik menurut kedalaman tanah
Kadar C-organik (%) Kedalaman tanah (cm) ARIDISOL (ARGID) ALFISOL (UDALF) SPODOSOL (ORTHOD) MOLLISOL (UDOLF) MOLLISOL (UDOLF) Dibajak Distribusi C-organik menurut kedalaman tanah

89 Praktek pengelolaan yang menurunkan kandungan Bahan Organik Tanah
Pengolahan tanah yg terlalu sering Pembakaran untuk membuka lahan Pengambilan residu/seresah/sisa panen Pemupukan yang tidak memadai Erosi tanah

90 Pengaruh penggunaan-lahan thd kandungan BOT
Penelitian dilakukan di Pulai Pasifik, Guam Total C-organik (% tanah) Kedalaman tanah, cm

91 Praktek pengelolaan yang dapat meningkatkan BOT
Adopsi olah tanah konservasi, pengelolaan residu tanaman dan mulsa pertanian Aplikasi limbah organik ke tanah Adopsi praktek-praktek konservasi tanah Menggunakan pupuk N secara lebih efisien Restorasi lahan-lahan kritis Menggunakan tanaman legume penutup tanah dalam pola pergiliran tanaman.

92 Pengolahan Tanah Konservasi

93 Kualitas BO dan Dekomposisinya
Nilai C/N ratio biomasa >25 dapat mengakibatkan defisiensi N dalam tanah dan laju dekomposisi yang lambat Semakin kecil-kecil ukuran bahan seresah tanaman, semakin cepat ia mengalami dekomposisi dalam tanah 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.

94 BAHAN ORGANIK TANAH Koloid BO
Bahan organik dikembalikan ke tanah Dekomposisi BO segar (partikulat bahan organik) Koloid BO Polisakarida dan Biomolekul Substansi Humik

95 PEMBENTUKAN BAHAN ORGANIK TANAH
Gulma Daun-daun kering Bahan organik mengalami dekomposisi Humus dalam tanah Rabuk kandang Tanah miskin BO Diunduh dari: 18/3/2013

96 Bagaimana meningkatkan kandungan BOT ?
Membiarkan residu sisa panen di lahan Aplikasi kompos Aplikasi pupuk organik / pupuk kandang Mulsa organik dari sisa-sisa panen Pupuk hijau dan penutup tanah Pergiliran tanaman Mengurangi olah tanah Menghindari erosi tanah Diunduh dari: 18/3/2013

97 Peranan bahan organik tanah
Sifat-Ciri Perhatian Efek pada tanah WARNA Warna gelap yag khas pada berbagai jenis tanah seringkali disebabkan oileh tingginya akandungan bahan organik tanah Membantu menghangatkan tanah pada musim semi Biodiversitas Tanah Fraksi organik dalam tanah menyediakan makanan dan energi bagi organisme tanah. Diversitas bahan organik biasanya tercermin dalam diversitas organisme tanah Beragam fungsi BOT berkaitan dnegan aktivitas flora dan fauna tanah Penahanan Air Tanah Bahan organik dapat menahan (menyimpan) air hingga 20 kali beratnya Membantu mencegah kekeringan dan 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

98 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 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

99 Kompleksitas bahan organik tanah
Bahan organik segar yang mengalami dekomposisi (partikulat bahan organik) Bahan organik yang larut Bahan organik Koloidal (Polisakarida dan Biomolekul) Substansi Humik Mikroba Fraksi-fraksi BOT mempunyai sifat yang berbeda-beda

100 Waktu-dekomposisi fraksi organik dalam tanah

101 Waktu dekomposisi bahan organik dan stabilitas agregat tanah
Tanaman penutup tanah yang dibenamkan Stabilitas Agregat Jerami Pupuk Kandang Minggu Bulan Tahun Waktu

102 TANAH : HABITAT BAGI TANAMAN Lingkungan Fisik Akar Tanaman
Nutrisi Tanaman Kesehatan Tanaman Air-tersedia BOT Porositas Aerasi PGPR Pathogen BOT Alelo-kimia BOT Mikorhiza Cacingtanah Rhizobia Rhizosfir BOT

103 Fungsi ekologis (lingkungan) dari tanah
Melestarikan kualitas sumberdaya Udara CO2, CH4, N2O Air Infiltrasi Retensi oleh bahan organik (adsorpsi, kompleksasi) Mineralisasi BOT / Sequestrasi karbon Memelihara struktur tanah dg BOT Tanah Polusi Erosi Proteksi Erosi dan Runoff (mulsa) Desertifikasi Pentingnya multifungsi Bahan Organik Tanah

104 Aktivitas pengelolaan dan pengaruhnya thd bahan organik tanah
Menambah BO Mengurangi kehilangan BO Menanam tanaman yang sehat Menggunakan pupuk kandang Membiarkan sisa panen di lahan Mengurangi olah-tanah dan erosi Mengurangi periode bero

105 PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH
Laju Dekomposisi 1. Gula,pati,protein sederhana (cepat dilapuk) 2. Protein kasar 3. Hemiselulose 4. Selulose 5. Lignin,lemak, lilin, dll. (Lambat dilapuk) Reaksi yg dialami BOT : 1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas 2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara 3. Senyawa-senyawa organik yang tahan lapuk akan terbentuk dari bahan organik asalnya atau dari hasil bentukan jasad renik tanah

106 DEKOMPOSISI = Proses pembakaran
Dalam kondisi tanah aerobik, proses dekomposisi bahan organik merupakan proses oksidasi ensimatik. Oksidasi ensimatik - (C,4H) + O CO2 + 2 H2O + energi Senyawa organik C dan H Reaksi-reaksi lainnya terjadi secara simultan, melibatkan unsur-unsur lain selain C dan H. Reaksi yg dialami PROTEIN : Protein + lignin ligno-protein HUMUS Protein Amida + Asam Amino Bakteri, Fungi, Aktinomisetes Asam organik NH2 Asam amino Amida hidrolisis ensimatik Asam amino CO2 + NH NO3-

107 DEKOMPOSISI BOT vs. SIKLUSNYA
BO ditambahkan ke tanah Jasad renik menyerang senyawa yg mudah lapuk (gula, pati,dll) Pembebasan CO2 & H2O Terbentuk senyawa yang sukar dilapuk HUMUS . Jumlah jasad renik CO2 & H2O Senyawa dlm Tingkatan humus jaringan asli tanah Senyawa jasad . Humus tanah BO segar waktu HUMUS

108 ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH
Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanah Bahan organik tumbuhan mengandung energi kcal per satu gram bahan kering Mis: 10 pupuk kandang = 2.5 ton bahan kering == juta kcal energi laten. Tanah yg mengandung 4% BOT mempunyai juta kcal energi potensial setiap hektar lapisan olah, ini setara dengan 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.

109 HASIL SEDERHANA DEKOMPOSISI B.O.T.
Proses dekomposisi ensimatik akan menghasilkan berbagai senyawa anorganik sederhana. Bentuk-bentuk an-organik ini tersedia bagi tanaman dan mudah hilang dari tanah. . Hasil-hasil proses dekomposisi ensimatik: Karbon : CO2, CO3=, HCO3-, CH4, C Nitrogen : NH4+, NO2-, NO3-, gas N2 Belerang : S, H2S, SO3=, SO4=, CS2 Fosfor : H2PO4-, HPO4= Lainnya : H2O, O2, H2, H+, OH-, K+, Ca++, Mg++, …….

110 Kontribusi Biota Tanah dalam Dekomposisi BOT
Sumber:

111 Sumber: www.agnet.org/library/eb/473/
Perubahan kandungan BOT (MT/Ha) yg dihitung di Taiwan pada berbagai kondisi pengelolaan tanah dengan aplikasi jangka panjang kompos atau pupuk Sumber: Dugaan kecenderungan masa depan Sejarah pengelolaan Dengan kompos dan pupuk kimia Hanya dengan pupuk kimia Pengolahan konvensional tanpa pupuk

112 Sebagian besar N berupa bahan organik tanah. Diagram Siklus N
Sumber: Bahan Organik Tanah Partikel Tanah

113 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:

114 Pengelolaan lahan untuk meningkatkan “carbon Soil Sequestration”
Praktek pengelolaan terbaik untuk menangkap dan menyimpan karbon tanah: Olah tanah konservasi, seperti sistem tanam benih langsung; Eliminasi “bero” musim kemarau; extending crop rotations to include perennial forage crops for hay or pasture. management of crop residue and application of organic materials and manures; soil fertility optimization through improved fertilizer placement and site-specific management; Meminimumkan aplikasi bahan agrokimia. Teknik-teknik lainnya yang dapat membantu meningkatkan hasil tanaman, dan meminimumkan risiko on-site dan off-site. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

115 Komponen Kompleks Liat-organik
Hubungan antara Bahan Organik Tanah dan Kesuburan Tanah. Cadangan Hara Status Kimiawi Tanah Komponen Kompleks Liat-organik Status Air Tanah BOT sebagai Cadangan Karbon Status Fisika Tanah Status Biologis Tanah Cadangan Energi

116 Model Dinamika Bahan Organik Tanah
“Priming effects” merupakan interaksi antara proses dekomposisi substrat organik, seperti residu tanaman, dan substrat yg telah mengalami humifikasi. Diunduh dari: 18/3/2013

117 Model pada tingkat agroekosistem.
Model Tanah-Tanaman. Model pada tingkat agroekosistem. Vegetasi penutup tanah dnegan nilai rasio N:C yang rendah dan laju pengembalian biomasa yang besar, dapat memicu lebih lanjut produksi seresah (residu) dan cadangan karbon tanah. Diunduh dari: 18/3/2013

118 . Diunduh dari: …………… 20/3/2013

119 KOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH
BOT terdiri atas berbagai macam senyawa organik.  Cadangan BOT dapat dikelompokkan menjadi empat kategori.   Organisme hidup dan akar tumbuhan, kurang dari 5% total cadangan BOT.   Residu dari bangkai tumbuhan, binatang dan organisme tanah yang mulai mengalami dkeomposisi, (<10%).   Third is the portion undergoing rapid decomposition (20-45%). Fourth is the stabilized organic matter (humus) remaining after further decomposition by soil microorganisms (50-80%). Diunduh dari: …………… 20/3/2013

120 PENTINGNYA HUMUS DALAM TANAH
Humus DAPAT IKUT MEMPERBAIKI SIFAT fisika dan kimia tanah melalui beberapa cara berikut: 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. Humus improves water retention and release to plants. Humus slowly releases nitrogen, phosphorus, and sulfur over time, which plants then use for growth and development. Humus bermuatan listrik, humus memperbaiki kesuburan atanah dnegan jalan menahan unsur hara.   Humus menyangga menstabilkan pH tanah sehingga cocok bagi akar tanaman.   Humus dapat meng-khelat atau mengikat logam-logam dalam tanah, menghindari keracunan akibat logam. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

121 Mengelola BOT merupakan kunci untuk memperbaiki kualitas udara dan air
Praktek Pengelolaan terbaik, dapat meningkatkan BOT dan memperbaiki kesehatan tanah, secara positif memperbaiki kualitas udara dan air serta produktivitas tanah. Pengelolaan BOT Kesehatan tanah Kualitas Udara Kualitas Air Produktivitas Diunduh dari: …………… 20/3/2013

122 Produktivitas dan kualitas lingkungan akan dapat diperbaiki.
Bagaimana BOT bekerja ? Kalau pengelola lahan mulai bekerja untuk memperbaiki BOT, serangkaian perubahan tanah dan manfaat lingkungan akan mengikutinya. The rate and degree of these changes and the best suite of practices needed to achieve results vary with soil and climate. Initially, managing for greater soil organic matter may require higher pesticide, herbicide, or nutrient applications. Produktivitas dan kualitas lingkungan akan dapat diperbaiki. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

123 Udara bersih dan air jernih dimulai dengan BOT.
Diunduh dari: …………… 20/3/2013

124 Bagaimana BOT bekerja ? 1. Praktek pertanian yang memperbaiki BOT
Diverse, high biomass crop rotations Tanaman Penutup tanah Olah tanah minimum Rotational or prescribed grazing 2. Mengubah dinamika BOT Increased surface residue forms a physical barrier to wind and water erosion. Seresah sisa panen dan tanaman penutup tanah menyumbang banyak BO dan hara ke tanah. Sedikit gangguan tanah berarti sedikit pula kehilangan BOT. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

125 Bagaimana BOT bekerja ? 3. Perubahan sifat-sifat tanah Struktur permukaan menjadi lebih stabil, tidak rentan terhadap pembentukan “kerak” dan lebih tahan erosi. Water infiltration increases and runoff decreases when soil structure improves. BOT mampu menahan ,000 kali lebih banyak air dan hara dibandingkan dnegan jumlah yg dapat ditahan oleh mineral tanah.. Beneficial soil organisms become more numerous and active with diverse crop rotations and higher organic matter levels. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

126 Bagaimana BOT bekerja ? Memperbaiki kualitas udara, kualitas air dan produksi pertanian Debu, alergen, dan patogen di udara segera berkurang. Sedimen dan bebas hara menurun dalam perairan permukaan segera setelah agregasi tanah meningkat dan runoff berkurang. Ground and surface water quality improve because better structure, infiltration, and biological activity make soil a more effective filter. Crops are better able to withstand drought when infiltration and water holding capacity increase. Organic matter may bind pesticides, making them less active. Soils managed for organic matter may suppress disease organisms, which could reduce pesticide needs. Kesehatan dan kesuburan tanaman meningkat kalau aktivitas biologis tanah dan diversitasnya meningkat. Memperbaiki kualitas habitat liar, dg jalan memperbaiki manajemen seresah. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

127 Soil carbon sequestration: Bagaimana kerjanya
Carbon sequestration in soils suggests that fluxes or movements of carbon from the atmosphere can be increased while the natural release of carbon back into the air can be reduced. By absorbing carbon instead of emitting it, soils could evolve from carbon sources to carbon sinks. Proses ini bertumpu pada respirasi dan fotosintesis. 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) Diunduh dari: …………… 20/3/2013

128 CADANGAN KARBON TANAH SOIL CARBON STOCK

129 FOREST INVENTORY. 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. Cadangan yg tumbuh Seresah dan Tanah Diunduh dari: …………… 20/3/2013

130 AKUNTANSI KARBON Model Akuntansi Karbon Model mempertimbangkan:
GORCAM (Graz / Oak Ridge Carbon Accounting Model) is a spreadsheet model that has been developed to calculate the net fluxes of carbon to and from the atmosphere associated with such strategies. Model mempertimbangkan: Perubahan karbon (C) yg disimpan dalam vegetasi, seresah dan tanah, Reduksi emisi karbon karena bahan bakar hayati menggantikan bahan bakar fosil, Simpanan karbon dalam produk kayu, Reduksi emisi karbon, karena produk kayu menggantikan material yang intensif energi seperti baja dan beton, Daur ulang dan pengembalian limbah kayu, Bahan bakar fosil (pelengkap) dipakai untuk produksi bahan bakar hayati dan produk kayu. Diunduh dari: …………… 20/3/2013

131 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: …………… 20/3/2013

132 Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Pendugaan cadangan karbon dalam landuse aktual Cadangan di atas tanah Cadangan di bawah tanah Diunduh dari: 20/3/2013

133 Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Estimasi biomasa dan cadangan karbon di atas tanah pada landuse aktual Kelas tutupan lahan Input untuk cadangan tanah Diunduh dari: 20/3/2013

134 Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Prosedur untuk menghasilkan peta kelas tutupan lahan dari klasifikasi multispectral “satellite images”. Diunduh dari: 20/3/2013

135 Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Pengukuran alometrik vegetasi hutan di dalam petak ukur 10 × 10 m Here, two options are presented in terms of approaches to calculating trunk and canopy biomass. The selection of the approach depends to a large extent on the conditions and tools available during data collection, and therefore on the variables measured and the degree of accuracy required. Ada dua pendekatan, yaitu: Metode alometrik, Metode regresi linear. Diameter at Breast Height Diunduh dari: 20/3/2013

136 Pembatasan: DBH dan iklim berdasarkan curah hujan tahunan
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{ × ln(DBH)} R2 = 0.89 5 < DBH < 40 cm Dry transition to moist (rainfall > 900 mm) (FAO-2) Y = 10 ^ ( log10 (p × r2)) R2 = 0.94 3 < DBH < 30 cm Dry (rainfall < 900 mm) (FAO-3) Y = exp{ × ln (DBH)} R2 = 0.97 DBH < 80 cm Moist (1 500 < rainfall < mm) Winrock (from Brown, Gillespie and Lugo, 1989) (Winrock-1) Y = DBH DBH2 R2 = 0.67 DBH ³ 5 cm Dry (rainfall < mm) (Winrock-DH) Y = exp{ × ln[(DBH2)H]} R2 = 0.97 DBH > 5 cm Moist (1 500 < rainfall < mm) Winrock (from Brown Gillespie and Lugo, 1989) (Winrock-DHS) Y = exp{ × ln[(DBH2)HS]} R2 = 0.99 Luckman Y = ( ((DBH2)0.9522) × (H0.9522) × (S0.9522)) Not specified Diunduh dari: 20/3/2013

137 Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Estimasi volume tajuk sebagai fungsi dari bentuk tajuk 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. Bentuk tajuk Persamaan Conical Parabolic Hemispherical Diunduh dari: 20/3/2013

138 Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use
Estimasi Biomasa bawah-tanah Dalam sistem biologi, C ada dalam beberapa macam bentuk cadangan dan kompartemen. Dalam sistem terrestrial, mudah membagi cadangan ini menjadi cadanagan bawah-tanah dan cadangan di atas-tanah. Estimasi Biomasa Akar Roots play an important role in the carbon cycle as they transfer considerable amounts of C to the ground, where it may be stored for a relatively long period of time. The plant uses part of the C in the roots to increase the total tree biomass through photosynthesis, although C is also lost through the respiration, exudation and decomposition of the roots. Beberapa akar dapat tumbuh cukup dalam, tetapi sebagian besar massa akar berada dlaam lapisan tanah atas setebal 30 cm (Bohm, 1979; Jackson et al., 1996). Kehilangan karbon dan akumulasinya dalam tanah sangat intensif dalam lapisan atas dari prodil tanah (0-20 cm.). Sampling harus dipusatkan pada lapisan tanah atas ini (Richter et al., 1999). Diunduh dari: 20/3/2013

139 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 BGB = Belowground biomass AGB = Aboveground biomass Kittredge (1944) Satoo (1955) log W = a + b log DBH W = dry weight of tree component (roots) DBH = Diameter breast height (1.3 m) a and b are regression coefficients Ogawa et al. (1965) log W = a + b log d2h W = dry weight of tree component d = DBH h = height of tree Unattributed log W = a + b log (d2+ h + d2h) Diunduh dari: 20/3/2013

140 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) Diunduh dari: 20/3/2013

141 Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
Cadangan karbon tanah pada kondisi landuse yang ada, dapat diestimasi dengan model simulasi dinamika karbon. Persyaratan implementasi model adalah: Obyek pemodelan, i.e. the pedo-climatic cell (PCC) or soil polygon whose carbon dynamics are to be simulated. These units may be the result of zoning or partition of the environment into units. Pengetahuan tentang model, strukturnya dan operasionalnya. Kebutuhan data bagi model. Hal ini menentukan input data dan kesulitan dalam parameterisasi model. The dynamics of C in the soil are complex. Accordingly, the models that simulate these dynamic processes can be complex too. Soil carbon simulation models are process-oriented multicompartment models. Typically, the models are mainly empirical in nature and all contain a slow or inert pool of organic C, which is not necessarily described in its nature or rate of formation. Some models treat the soil as homogeneous with respect to depth. Usually, the nature of litter is treated as being different to that of SOM. Many of these models reveal convergence in kinetic compartmentalization and a growing use of clay content and the inclusion of an IOM component. Diunduh dari: 20/3/2013

142 Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
The Internet resources of SOMNET offer a comprehensive list of models and a detailed description of the characteristics of each model, their required inputs, outputs and the conditions within which the model has performed best. It is beyond the scope of this report to offer a summary of such listings. Dalam rangka memilih model-akhir untuk estuimasi perubahan BOT dan cadangan karbon tanah (menurut waktu) harus diperhatikan: Akses the Web site; Kriteria seleksi model; narrow down, iteratively, to a short list of three or four models; and Mencari informasi detail tentang model dalam literatur teknis. Diunduh dari: 20/3/2013

143 Pemodelan dinamika karbon dalam tanah
Kriteria seleksi meliputi: Input yg diperlukan model harus “cocok” dengan data yg tersedia dalam database. Output model harus memenuhi tujuan pemodelan. Model harus adaptif terhadap kondisi tanah, iklim, dan pengelolaan lahan di suatu daerah. Model simulasi harus menyediakan pilihan pengelolaan yg perlu dimodel. the level of accuracy of estimates from the model should be within the target accuracy required by the project. there is reported evidence that the model has performed well in ecological circumstances similar to those of the site of concern. accessibility and ease of use together with the implicit assumptions in the model about the user’s technical background. Diunduh dari: 20/3/2013

144 …… cadangan karbon hutan jati …….. Cadangan di dalam tanah
Cadangan di atas tanah …… cadangan karbon hutan jati …….. Cadangan di dalam tanah Foto: smno.hutanjati.saradan.januari2013


Download ppt "BOT BAHAN ORGANIK TANAH MK. Dasar Ilmu Tanah"

Presentasi serupa


Iklan oleh Google