Kesuburan Tanah (3) KARBON (C) Semester Genap 2006/2007 PS 46/4: Senin 10.50-12.30; R. Tanah Bawah (3) KARBON (C)

Siklus C Sebagian besar kabon di bumi ini dalam bentuk terikat (terutama dalam bentuk karbonat), baik dalam batuan induk maupun karbon fosil. bahan organik tanah (BOT) merupakan cadangan karbon global yang jumlahnya bisa mencapai 2 kali di atmosfer. perubahan pada pool BOT akan sangat mempengaruhi kadar CO2 global.

Siklus C: fotosintesis menyebabkan asimilasi CO2 atmosfer yang diimbangi oleh dekomposisi sisa tanaman dan seresah, dan bahan organik tanah

Sumber C dalam Tanah Sumber utama: CO2 atmosfer yang difiksasi oleh tanaman dan organisme fotoautotrof lainnya. CO2 atmosfer difiksasi menjadi bentuk karbon organik penyusun jaringan tanaman melalui reaksi: CO2+H2O  CH2O+O2. Jaringan tanaman kemudian dikonsumsi oleh herbivora. Sisa tanaman merupakan sumber karbon langsung untuk tanah, sedangkan tubuh hewan herbivora dan limbahnya merupakan sumber karbon yang tidak langsung.

Sumber C dalam Tanah Sumber lain: bentuk hidrokarbon aromatik polisiklik dari pembakaran bahan bakar fosil bentuk produk industri seperti pestisida. Pada ekosistem yang produktif, pergantian (turnover) karbon umumnya berjalan cepat. Misalnya, hutan tropika basah mempunyai pool karbon tanah lima kali lebih besar daripada ekosistem pertanian. Semakin tidak produktif suatu ekosistem semakin rendah kecepatan turnover karbon dalam tanah.

Bentuk Karbon Organik dalam Tanah 50% karbon organik dalam tanah berada dalam bentuk aromatik 20% berasosiasi dengan nitrogen sekitar 30% berada dalam bentuk karbon karbohidrat, asam lemak, dan karbon alkan. Secara sederhana karbon organik tanah dapat dikelompokkan menjadi 3 pool, karbon tidak larut (insoluble), karbon larut (soluble), karbon biomasa.

Dekomposisi Berbagai Bentuk Karbon Organik dalam Tanah tiga proses yang berkaitan Pencucian / pelindian (leaching) senyawa mudah larut katabolisme (catabolisms) organisme perombak pelumatan (comminution) bahan oleh fauna tanah.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Dekomposisi Kualitas Bahan Organik Komposisi kimia: N, C/N, P, C/P, Lignin, Polifenol, Asam organik (fulvat, humat) Fisik: kekerasan, kelenturan Kondisi lingkungan Iklim: curah hujan & kelembaban Organisme perombak (decomposers) Jenis, diversitas Asesibilitas

Bahan Organik Tanah BOT merupakan salah satu komponen tanah yang sangat penting bagi ekosistem tanah BOT merupakan sumber (source) dan pengikat (sink) hara dan sebagai substrat bagi mikroba tanah.

Bahan Organik Tanah BOT kunci keberhasilan sistim pertanian berkelanjutan Idealnya 2% BOT, tetapi umumnya < 2% (karena cepatnya proses dekomposisi). Fungsi BOT penyedia unsur hara (via dekomposisi dan mineralisasi), pemacu aktivitas organisme tanah  memperbaiki agregasi tanah dan mengurangi resiko erosi, pengikat unsur beracun pada tanah masam ( misal Al) meningkatkan kapasitas penyangga tanah; kaitannya dengan efisiensi penggunaan unsur hara (termasuk pupuk)

functional pool BOT bahan organik tanah mudah dilapuk/labil (decomposable or labile), bahan organik tanah sukar dilapuk (resistant),

decomposable BOT bahan organik tanah mudah dilapuk/labil (decomposable or labile), bahan yang paling labil: sel tanaman seperti karbohidrat, asam amino, peptida, gula amino, dan lipida, bahan yang agak lambat didekomposisi: malam (waxes), lemak, resin, lignin dan hemiselulosa biomass dan bahan metabolis dari mikroba (microbial biomass ) dan bahan rekalsitran lainnya.

Resistant BOT bahan organik tanah sukar dilapuk (resistant), ‘pool aktif’ (waktu turnover <1 tahun) ‘pool rekalsitran’ yang dicirikan dengan sangat lambat waktu turnover nya. ‘pool lambat’ (slow pool) dengan waktu turnover 8-50 tahun, ‘pool pasif’ (passive pool) yang dapat tinggal dalam tanah selama ribuan tahun.

Klasifikasi bahan organik tanah berdasarkan pool fungsi, waktu turnover dan komposisinya turnover (th.) Komposisi Nama lain metabolic litter 0.1 – 0.5 isi sel (cellular contents), selulose sisa tanaman atau hewan structural litter 0.3 – 2.1 lignin, polifenolik sisa tanaman Active pool 0.2 – 1.4 biomass microbia, karbohidrat dapat larut, enzim eksoselular fraksi labil Slow pool 8 – 50 BO berukuran partikel (Particulate organic matter, berukuran 50 m -2.0 mm) Passive pool 400 – 2200 asam-asam humik, fulvik, kompleks organo-mineral substansi humus

Kualitas Bahan Organik Cepat terdekomposisi (a) penyedia hara tanaman, segera (b) kontribusi ke BOT kurang Kompartemen BO Lambat terdekomposisi Kontribusi BOT Cadangan hara jangka panjang Parameter Kualitas (mudah terdekomposisi) C/N  < 20 N  > 1,6% Lignin < 9% Polifenol  < 4% Protein binding capacity

Karakterisasi BOT Karakterisasi bahan organik tanah dapat dilakukan melalui berbagai cara, di antaranya analisis kimia: total C dan total N (metode termudah), fraksionasi fisik: berdasar ukuran dan berat jenis, penggunaan isotop: 13C (isotop stabil, bukan radioaktif) dan 14C (radioaktif).

Karakterisasi BOT: Metode Kimia dapat mendeteksi asam humik dan fulvik, tetapi kurang akurat. analisis secara kimia, kandungan aromatik dalam humat dinyatakan sekitar 50%, NMR (nuclear magnetic resonance) dan pirolisis gas kromatografi-spektroskopi masa, kandungan aromatik tersebut < 50%. bahan organik tanah harus dipisahkan dari matrik koloid mineral (liat) dan seskuioksida, serta didispersi dalam larutan (dengan NaOH atau Na4P2O7). Bahan yang terdispersi dipresipitasi pada nilai pH masam disebut asam humik, sedangkan bahan yang tetap dalam larutan disebut asam fulvik.

Karakterisasi BOT: Metode Fisik (fraksionasi fisik) Pada prinsipnya pemisahan bahan organik dengan partikel tanah. berdasarkan berat jenis partikel: dilakukan dengan menggunakan bahan suspensi silikat LUDOX yang mempunyai berat jenis (BJ) 1,8 g/cm3 dan dapat dibedakan menjadi: fraksi ringan, merupakan bahan yang telah atau hanya sebagian terdekomposisi, BJ <1,13 g/cm3 fraksi sedang: sebagian terdiri dari humus, BJ 1,13-1,37 g/cm3 fraksi berat: bahan organik yang terjerap oleh partikel liat dalam bentuk organo mineral, bersifat amorf, BJ >1,37 g/cm3.

Karakterisasi BOT: Metode Fisik (fraksionasi fisik) berdasarkan ukuran partikel menentukan jumlah absolut dan proporsi relatif C dan N dari partikel organik dalam tanah. Fraksi bahan organik tanah berukuran pasir (50 m-2,0 mm) biasanya lebih labil daripada bahan organik tanah berukuran liat atau debu Bahan organik tanah yang mempunyai ukuran pasir disebut dengan bahan organik berukuran partikel (Particulate Organic Matter = POM).

Karakterisasi BOT:Teknik radioisotop dengan radioisotop 14C, dapat merunut (tracing) umur bahan organik tanah dengan isotop stabil 13C dapat membedakan asal bahan organik tanah, dari tanaman bertipe C3 atau C4 (rantai fotosintesis): contoh tipe C3 adalah tanaman hutan, pohon leguminosa; tipe C4: tebu, jagung.