VI. BIOLOGI TANAH Sifat dan Ciri Biologi Tanah Perobahan Bahan Organik DASAR DASAR ILMU TANAH VI. BIOLOGI TANAH Sifat dan Ciri Biologi Tanah Perobahan Bahan Organik Peranan Cacing Tanah Binatang Makro Tanah, Tumbuhan tanah

1. SIFAT & CIRI BIOLOGI TANAH Jasad Hidup Tanah:  Flora dan Fauna Menguntungkan  sebagai decomposer, mineralizer, N fixer Merugikan  yg bersaing hara dg tanaman & penyebab penyakit tanaman Kompetisi hara dan O2 dg tanaman Penyebab hama: (rodent, serangga, nematoda molluska, protozoa) Penyebab penyakit (Bacteri, fungi, actinomycetes) Aktifitas dipengaruhi oleh: Iklim: Presipitasi, Temperatur Tanah: Kemasaman, kelembaban, suhu, hara, etc Vegetasi: Forest, pd rumput, belukar, etc Beragam dibawah veg hutan dari pd rumput, tapi Jlh & aktifitas di pd rumput lebih tinggi dari di hutan Masing2 fauna tanah menghendaki habitat tertentu Parameter penciri aktivitas organisme tanah Jlhnya dlm tanah Biomasa (bobot perunit isi or vol. tanah) Aktifitas metabolismenya  60-80% hsl kegiatan mikroflora

Pengaruh Buruk Biologi Tanah & Pengendalian Penyebab penyakit tan.: Bakteri, fungi, aktinomisetes  peny. Layu, layu bibit, akar busuk, akar buruk, lanas etc. Hama tanaman: Rodent (tikus, tupai), moluska, keong, bekicot, serangga, nematoda, protozoa Persaingan antar jasad mikro: Jasad heterotropik > autotropik di bawah pengaruh BO segar (persaingan makanan) Mengeluarkan antibiotik  membunuh jasad mikro lain eg. Penisilin, streptomisin, areomisin Pengendalian: Rotasi tanaman Menurunkan pH menjadi 5.3-5.5 (yg disebabkan aktinomisetes) Menaikkan pH hingga 7.0 (busuk akar oleh bakteri) Uap panas Menciptakan tan. Toleran terhadap penyakit

Jasad Utama dijumpai dlm tanah berdasarkan peranan biokimianya Binatang Makro Hdp dari bahan tanaman Binatang kecil Serangga Rayap Bekicot cacing Pemangsa: Laba-laba Mikro Pemangsa parasit Nematoda Protozoa Rotifera Tumbuhan Ganggang Hijau Hijau biru diatom Cendawan Ragi kapang Aktinomisetes Akar Tanaman Bakteri Aerob (Autotrofik) Anaerob (Heterotrofik)

Peranan setiap Jasad Hidup Tanah CACING TANAH (di bag.3) AKAR TUMBUHAN: Memperbaiki aerase & drainase, krn akar mati membuat lobang & makropori Memantapkan aggregat tanah Akar mati penyumbang BO/humus Penjaga keseimbangan unsur hara dalam larutan melalui serapan dan pelepasan asam-asam organik sebagai pelarut ALGAE TANAH Algae hijau biru yg terdapat di sawah dapat menambat N dari udara FUNGI TANAH Lbh berperan dlm suasana masam dari bakteri Fungi dpt menghancur selulosa, pati, gum, lignin, dspg protein & gula Mikoroza Fungi yg berasosiasi dg akar tanaman memperluas jerapan akar, shg serapan hara meningkat esp. P pada suasama masam Kapang Lbh berperan mendekomposisi BO dari bakteri & aktinomisetes pada suasana masam Jns yg banyak ditemukan: Penicillium, Mucor, Trichoderma, Aspergillus AKTINOMISETES Peka pada suasana masam, baik pada pH 6.0-7.5 Peran utama perombak BO & pembebas unsur hara Bisa mengurai lignin jadi senyawa sederhana Mengurai N Bisa penyebab penyakit, tapi bisa didiatasi dg menurunkan pH tanah BAKTERI Bersifat koloidal krn kecil Merombak BO, esp.heterotropik Monopoli dlm Rx enzymatik eg. Nitrifikasi, oksidasi & fiksasi N Dipengaruhi oleh: faktor lingkungan eg. Suhu, kelembaban, O2, BO, pH, Ca-dd

2. PEROBAHAN BAHAN ORGANIK (BO) Komposisi Tanaman Air 75% Air 75% Padatan 25% O 10% C 11% H 2% Abu 2% Padatan 25% Carbohidrat 60% C 44% H 8% Prot.10% Abu 8% O2 40% 25% lignin (10-30%) 5% Lemak, waks, tanin (1-8%) Macam senyawa Sumber Unsur

Proses perombakan jaringan tanaman tkt tinggi Tan tkt tinggi (=produsen primer)  penangkap 1 energi matahari & CO2 Serasah (=detritus)  diserang oleh detritivor (=bntg karnivor), kmd oleh Mikroflora  konsumen primer, sekunder, dan tersier Sisa tan. Segar  bagian2 kecil oleh: nematoda, keong, bekicot, serangga, rayap, tikus, dll Bagian2 kecil diserang oleh mikroflora & binatang yg hdp dari jar.tanaman mati atau membusuk Bila ada sdkt air  diserang oleh bakteri & fungi Cacing  mencampur bagian2 tsb antara lapisan atas dan bawah BO  sumber energi bagi mikroba tanah

C:N Ratio Menentukan tkt dekomposisi BO tanah C/N 12-16 : tkt pelapukan lanjut C/N >16 : tkt pelapukan baru (adanya immobilisasi oleh microbes) (Baldock & Nelson, 2000) C/N ratio tanah : 8/1-15/1 (Hakim et al, 1984) Menentukan kualitas BO C/N Tanah: ± 8/1 – 15/1, affected by: Rainfall Temperature C/N tanamn/microbes C/N Tanaman: ± 20/1 – 30/1 C/N Organisms: ± 4/1 – 9/1 C/N pujau/pukan : ± 90/1

RX umum Oksidasi BO Tanah Oxidasi enzymatic: Rx spesific pembebasan/immobilisasi unsur essential:N,P,S Sintesa bhn resisten hancuran  senyawa baru CO2 + H2O H2CO3 Source H+ Pelarut Basa RX umum Oksidasi BO Tanah C & H + O2  CO2 + 2 H2O + Energy Protein CO2 + H2O + Amida, AA, NH4, NO3 melepas N Pembtk jsd ber Rx Mikro dg lignin Bacteri Actino Humus Fungi

Hasil Akhir Rx Enzymatic (by microbes) Energi yg dibebaskan mikroba: E.laten 1 g DM tanaman Pemanas = 4 – 5 k cal. Hasil akhir sederhana: CO2 H2O Senyawa Lain: C : CO2, CO3-2, HCO3-, CH4, C N : NH4+, NO-2, NO-3 S : S, H2S, SO3-2, SO4-2, CS2 P : H2PO4-, HPO4-2 Others:K+, Ca+2, Mg+2, H2O, O2, H2, H+, OH-, etc.

Berdasarkan Kec. Perubahan (dekomposisi) BO dibedakan atas: Cepat: (<1 yr) Gula, pati, simple protein Protein kasar Lambat: (1-…yr) Sellulose Lignin, lemak, waks, minyak, resin, etc. Sedang: (>….yr) Hemisellulosa Affected by: C/N Ratio BO: C/N Ratio tinggi  lambat C/N ratio rendah  Cepat Kehalusan bahan Lingkungan indusiv bagi mikrobes: Moisture Temperature O2 …

Carbon Cycle Tan uptake C Akar Tan. Excrete HCO3- CO2 (atm) CO32- (soil) Akar Tan. Excrete HCO3- HCO3- & CO32- + Ca, Mg, K, etc  garam can be leached

Nitrogen Cycle BO (N) NH4+, NO2-, NO3-, N2 Protein NH4+ : Immobilized (by microbes & plants) Nitrifikation NO3- : Uptake by plants & microbes Leaching Rx Nitrifikasi: 2NH4++ 3O2 2NO2- + 2H2O + H+ + Energy 2NO2- + O2 2NO3- + Energy decomposition microbes Ammonification Enzym.Rx. (Hetero. Microbes) Enzym. Ox. Enzym. Ox. Autotroph, Nitrosomonas Enzym. Ox. Nitrobacter.

Sulfur Cycle BO HS HS + 2O2 SO4-2 + Energy Plant Leaching Uptake Heterotrophic Microbes Enzym. Ox. Thiobacillus

Phosphorus Cycle P-fert. Plant uptake BO P-inorg. Eg. PO4-3, HPO4-2, H2PO4- P-fert. Plant uptake Immobilized by microbes P-Inorg. Diserap Tanaman decomposed

Faktor yg Mempengaruhi B.O. tanah: factors affecting microorganisms, s/a: Climate: temp.: Dingin > panas (kdr BO bertambah 2-3 x setiap penurunan suhu tahunan rata-rata 10oC) Rainfall: too high > sedang < too dry Soil depth: decrease by depth (15-20% at 0-20 cm soil) Soil Texture: sand < clay (jika kondisi lain sama) Drainage: good < bad Land Use: forest > grassland > cult.soil etc Soil pH: acid > base

Soil OM management: Tujuan: u/ mempertahankan & meningkatkan BO tanah dan mengurangi CO2 emisi ke udara: Memanfaatkan semua sumber BO: Greenmanure (incorporated) Manure (mixed w/ soil) Mulch (distributed on surface) Cover crops Ciptakan kondisi pelapukan yg baik (for chemical purposes) pH, drainage & aeration, add inorg fert. Rotasi tanaman Espec. w/ leguminosa Reduced Tillage No-till Conservation till Etc

Some Terms in the Process of SOM Changes: Mineralization: perubahan BO ----------- inorganic Immobilization: perubahan inorg ---- organic (by microbes & Plants) Nitrification: Perubahan NH4 ----------- NO2- ---------- NO3- Ammonification: perubahan BO --------- NH4 Denitrification: perubahan NO3 -------------- NO2 N2O, N2 Microbes Nitrosomonas Microbes Nitrobacter Pseudomonas

3. PERANAN CACING TANAH Jenis: Lumbricus terrestris, Allolobophora caliginosa, Mix OM, kasar-halus, lapisan tanah atas-bawah Menghaluskan BO (easy to attack by microbes) Sumber hara (kotorannya, see Table 1)  mencerna tanah ±15 ton/ha/th Increase size, & stability soil structure Improve drainage (due to holes they created) Amt of soil digested ± 34 ton/ha, esp. in the upper 15-25 cm Dipengaruhi oleh kemasaman & kesuburan tanah, & vegetasi

Table 1. SIFAT FISIKA & KIMIA EXREMEN CACING & TANAH SEKITARNYA Sft Kimia & Kotoran Lapisan Lapisan Fisiko-kimia 0-15 cm 20-40 cm N total, % 0.35 0.25 0.08 C-org, % 5.17 3.35 1.11 NO3, ppm N 21.9 4.7 1.7 P-av, ppm P2O5 150.0 20.8 8.3 Ca-dd, ppm Ca 2793.0 1993.0 481.0 Ca tot, % 1.19 0.88 0.91 Mg-dd, ppm Mg 492.0 162.0 69.0 KTK, meq/100 g 4.67 3.82 1.63 KB, % 92.9 74.1 55.5

4. BINATANG MAKRO & TUMBUHAN TANAH Soil Maco Fauna: Hidup dari bahan tanaman (cacing, serangga, rayap, bekicot, binatang kecil) dan sebagai pemangsa (serangga, laba-laba, rayap) Effect of Vegetation on macro fauna: biomass fauna in grass>Oak forest>Spruce forest Jenis in forest > in grass Dominated by detritivor in grass & Oak forest, and herbivore in Spruce forest

Tumbuhan Tanah Peran: Types: Source of SOM Decomposing SOM Synthesizing humus Nutrient penyedia Types: Plant Roots: for Soil physics (aeration & drainage, stabilize soil aggregates) OM / humus source Balancing nutrients in soil solution through adsorption and Release org. acids Algae: fix N in grass & sawah (green & blue-green algae), in old platation (diatome) Fungi: to decompose cellulose, starch, gum, lignin, protein, sugar: Ragi, jamur, kapang  Penicilium, Mucor, Trichoderma, Aspergillus  found in: Lap. Olah tanah Lap. Kaya BO Aerase baik pH ↓ - pH↑

Mycorizhae: asosiasi fungi dg akar tanaman  memperluas permukaan serapan akar  increase serapan P Actinomycetes: Peranan: penambah BO & pembebas hara Mineralisasi N Actif pd tnh agak basa Affected by: Peka pd low pH pH opt 6-7.5 Suka lembab & aerasi baik’ Suka BO Bactera: Affected by: Humidity - BO Aerase - pH Suhu - Ca-dd Peran; Dlm semua proses perubahan BO Dlm Rx enzymatic: Nitrification Fixation N Sumber energi: Autotrophic: ox.mineral, C dari CO2 Heterotrophic: BO

Faktor yang mem-pengaruhi aktifitas organisma tanah Iklim  (eg. Suhu, CH, rH, etc.) Tanah  tanah subur lebih banyak organisma tanah Vegetasi  macam organisma tanah di bawah hutan > padang rumput, tetapi aktifitas dan jumlahnya di bawah p.rumput > hutan Parameter penduga Aktifitas organisma Tanah: Jumlah dalam tanah Bobot tiap unit isi 9luas tanah) Aktifitas metaboliknya