MANAJEMEN KESUBURAN TANAH Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013 Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id

CADANGAN HARA DALAM TANAH Kation Tukar Bahan Organik Larutan Tanah Organisme Tanah Jerapan Permukaan Mineral Tanah

KAPASITAS TUKAR KATION (KTK) Bahan Organik Pertikel Liat

PERANAN TANAMAN DAN TERNAK DALAM SIKLUS HARA NITROGEN Dimakan ternak Dijual Ke luar Lahan Pupuk Nitrogen Denitrifikasi NO3- Nitrat Ammonium NH4+ Pencucian Nitrat Nitrogen Bahan Organik Organisme Tanah PERANAN TANAMAN DAN TERNAK DALAM SIKLUS HARA NITROGEN

PERANAN TANAMAN DAN TERNAK DALAM SIKLUS BAHAN ORGANIK Dimakan ternak Rabuk kandang ke tanah Panen Residu Tanaman Serapan Hara Diangkut ke luar lahan Unsur Hara Tersedia Mineral & Endapan Bahan Organik Tanah PERANAN TANAMAN DAN TERNAK DALAM SIKLUS BAHAN ORGANIK

DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH dalam jangka Panjang Prediksi masa depqan Sejarah Pengelolaan Pupuk kimia dan kompos Hanya pupuk kimia Bahan Organik Tanah (mt/ha) Pengolahan konvensionqal tanpa pupuk Tahun DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH dalam jangka Panjang

SIKLUS BAHAN ORGANIK TANAH DAN UNSUR HARA Tanaman dan ternak tumbuh dan mati Residu organik masuk ke tanah … dan mengalami dekomposisi oleh fauna dan mikroba tanah Unsur hara tersedia diserap akar tanaman dan flora tanah Akumulasi unsur hara Residu berubah menjadi BOT, mel;epaskan CO2 dan hara mineral , termasuk nitrogen. BOT juga mengalami dekomposisi

KOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH Biomasa mikroba tanah Fraksi organik aktif

C-organik tanah (g/kg) DISTRIBUSI BOT MENURUT KEDALAMAN

KETERKAITAN VEGETASI & BOT CO2 respirasi tanaman CO2 Fotosintesis CO2 respirasi tanah Bahan organik dan sedimen Seresah Bahan organik Akar Tanaman C-organik tanah Bebas Mikroba Tanah C-organik-tanah yang terlindung secara kimiawi C-organik tanah Intra-Agregat C-organik dan C-anorganik yang larut Diangkut ke groundwater

BOT ikut menentukan Kualitas Tanah Ketahanan kekeringan dan penyakit WHC Minimum olah tanah Sedikit Polutan Tanaman penutup tanah Sedikit Debu Kualitas Udara Kualitas Air Produktivitas Pengelolaan Tanah Kualitas Tanah Sedikit Sedimen Rotasi yg kaya biomasa Organisme Tanah Infiltrasi Struktur Tanah Ketahanan kekeringan dan penyakit

SIKLUS NITROGEN Bahan Organik Tanah Pertanaman Hujan asam Tanaman Ternak Pupuk konsumsi Rabuk kandang Denitrifikasi Bahan Organik Tanah Pertukaran Kation Partikel Tanah SIKLUS NITROGEN Pencucian

PERANAN VEGETASI DALAM SIKLUS NITROGEN Pupuk, rabuk, residu tanaman Fiksasi biologis Nitrogen Serapan akar Imobilisasi Bahan organik tanah Biomasa Mikroba Mineralisasi Pencucian NO3- Nitrifikasi PERANAN VEGETASI DALAM SIKLUS NITROGEN

KETERKAITAN BAHAN ORGANIK TANAH DG KOMPONEN LAINNYA

Peranan BOT dalam mitigasi pencemaran tanah oleh logam berat Pengelolaan Jelek Lebih Banyak Cd dalam tanaman Pengelolaan Bagus Lebih Sedikit Cd dalam tanaman Khlorida dalam air irigasi Pupuk kaya Cd Pupuk miskin Cd Kultivar yang sesuai Air irigasi yang bagus kualitasnya Pupuk Zn Kapur Banyak Cd Sedikit Cd Tanah berpasir masam Kaya BOT Miskin BOT Tanah liat netral Defisiensi Zn

Bahan organik tanah sebagai sumber makanan dan energi bagi mikroorganisme

PENGARUH BOT terhadap CIRI-CIRI TANAH FISIKA - stabilizes soil structure, improves water holding characteristics, lowers bulk density, dark color may alter thermal properties KIMIA - higher CEC, acts as a pH buffer, ties up metals, interacts with xenobiotics BIOLOGI - supplies energy and body-building constituents for soil organisms, increases microbial populations and their activities, source and sink for nutrients, ecosystem resilience, affects soil enzymes Each year, about 1 to 4% of nutrients in the soil organic matter are released through microbial transformations to become available to plants. Release is highest under warm, moist conditions and slowest in cool dry climates. Microorganisms are the driving force for nutrient release to plants.

KETERKAITAN DEKOMPOSISI BOT Eluviasi; Podsolisasi Pedoturbasi: Pohon Cacing-tanah Hewan berliang Dekomposisi BO: Fungi; Bakteri; Aktinomisetes, Fauna tanah Akar/ Mikorhiza Mineralisasi Ahan organik tanah Asam Humat Asam Fulvat Humin Humifikasi Eluviasi; Podsolisasi Iluviasi

TEMPERATUR vs AKUMULASI BOT

Atmosfir Deposisi Bahan organik Lengas Tanah Air sungai Struktur Model MAGIC untuk men-simulasi Dinamika Nitrogen Organik dan An-organik dalam Tanah

Peranan BOT dalam penyediaan fosfat tanah Pupuk Fosfat Panen hasil tanaman dan ternak Pelapukan batuan fosfat Tanaman Hewan Ternak Runoff dari permukaan tanah Fosfat tidak larut Pencucian

BOT dan Kemasaman tanah Anion organik tanaman Bahan organik netral Anion organik tanah H+ tanah

Pengaruh pembakaran terhadap kadar BOT

Produksi Bahan Organik dalam Sistem Tanaman

Model dinamika bahan organik dalam tanah Tanaman Hara Humus Mineralisasi Imobilisasi Protein & Polisakarida Struktur Tanah Model dinamika bahan organik dalam tanah

Diagram Model The Forest CENTURY. Model Hutan Produksi tanaman Model BOT Ketersediaan N Diagram Model The Forest CENTURY. Komponen BOT (SOM) mempunyai beberapa “pools”

Keterkaitan C-organik dalam sistem tanaman Neraca Karbon di dasar tajuk Harian Curah Hujan Batang & Cabang Fotosintesis neto tajuk Seresah Akar Besar Transpirasi Tajuk Evaporasi Tajuk N daun Akar halus Menjaga Respirasi Lengas Tanah Tinggi tajuk Tahunan Keterkaitan C-organik dalam sistem tanaman

Fungsi & Peranan Bahan Organik Tanah (Soil Organic Matter) Fungsi BOT Fungsi & Peranan Bahan Organik Tanah (Soil Organic Matter)

Pengelolaan Lahan vs Kandungan Bahan Organik Tanah Lahan dikelola secara Holistik Lahan dikelola secara Konvensional Lebih banyak akar = lebih banyak karbon yg disimpan, lebih sedikit karbon di atmosfir Lebih sedikit akar = lebih sedikit karbon yg disimpan, lebih banyak karbon di atmosfir Pengelolaan Lahan vs Kandungan Bahan Organik Tanah

Pengaruh C/N rasio Bahan organik terhadap laju Peng-komposan

Keterkaitan antara penambahan bahan organik, dekomposisi bahan organik dan akumulasi bahan organik tanah

KOMPOS TIMBUNAN KOMPOS Bahan baku kompos KOMPOS Mikroba Tanah TIMBUNAN KOMPOS

PROFIL TANAH Horison A : Zone pengolahan, kaya BO Horison B : Zone akumulasi

Dekomposisi Bahan Organik dan Pembentukan Limbah Organik Residu Tanaman Oksidasi Sulfida Oksidasi Methan Zone I Aerobik Zone II & III Anaerobik Asam amino Karbohidrat Asam lemak Asam organik Bahan Organik Sulfat Biomasa Mikroba Fermentasi Asam Pembentukan Methana Zone II: Reduksi sulfat Zone III: Pembentukan methan Dekomposisi Bahan Organik dan Pembentukan Methan (CH4) .

APA YG TERJADI SELAMA PENG-KOMPOS-AN ? Composting is the science of converting organic matter to useful products by the action of various organisms. Decomposition as a process occurs in nature at various levels. To attain the goal of having quality end products, various modifications have been applied to this natural process with a careful monitoring of the process. The composting process mainly involves a battery of actions carried out by the interplay of various organisms that form a web of life. Pengkomposan didefinisikan sebagai dekomposisi biologis oksidatif dari komponen organik dalam limbah pada kondisi lingkungan yang terkendali. Dalam proses ini substansi organik direduksi dari volume besar bahan mentah menjadi volume kecil-kecil yang terus mengalami dekomposisi secara lambat. Proses-proses ini mengakibatkan rasio karbon dengan unsur hara lainnya menjadi lebih seimbang, sehingga unsur hara menjadi tersedia bagi tanaman.

SKEMATIK PROSES YANG TERJADI DALAM TIMBUNAN KOMPOS Tumpukan kompos Kompos akhir Mikroba SKEMATIK PROSES YANG TERJADI DALAM TIMBUNAN KOMPOS

Jalur dekomposisi bahan organik melalui respirasi aerobik . Limbah organik residu tanaman Mudah dekomposisi Bahan organik Humifikasi Polimerisasi Respirasi Lambat dekomposisi Biomasa Mikroba Energi Jalur dekomposisi bahan organik melalui respirasi aerobik .

Jalur dekomposisi bahan organik melalui respirasi Fakultatif . Limbah organik residu tanaman Nitrifikasi Mudah terdekomposisi Asam amino Karbohidrat Asam lemak Asam organik Reduksi nitrat & nitrit Bahan Organik Lambat terdekomposisi Mikroba Reduksi Mn++ Reduksi Fe+++ Jalur dekomposisi bahan organik melalui respirasi Fakultatif .

Organisme level trofik atas Karbohidrat, Lemak, Protein Material Kompos Substansi Humik Organisme level trofik atas Fungi busuk-coklat Bakteri Aktino-misetes Jamur akar Substansi Mineral CO2 Produk Metabolik Uap air Fase Air Karbohidrat, Lemak, Protein Lignin Hemi-selulose Selulose, Pektin Skema Food-Web dalam Ekosistem Peng-komposan .

Dekomposisi Bahan Organik dan Pembentukan Substansi Humik . Residu tumbuhan & hewan Lignin, Tanin, dll H2O, CO2, NH3, dll Dekomposisi & Modifikasi Dekomposisi mikrobiologis Lignin termodifikasi & aromatik Struktur Aromatik Asam amino, Protein, dll Humus Dekomposisi Bahan Organik dan Pembentukan Substansi Humik .

DINAMIKA NITROGEN DALAM TANAH Mineralisasi – Fiksasi Transpor dan Transformasi N Mineralisasi Fiksasi (asimilasi) Senyawa organik:

Sisa tanaman & limbah hewan Skematik Siklus Nitrogen Simbiotik Atmosfir Pupuk N Fiksasi N Cadangan N-anorganik NH4+ dan NO3- Cadangan N-organik Mineralisasi Imobilisasi pencucian Skematik Siklus Nitrogen

Penyerapan hara dan air , serta pertukaran udara (gas) terjadi melalui perakaran, terutama bulu-bulu akar halus. The size and arrangement of soil particles must allow for easy movement of nutrients, water, and air to and from roots. Loose, friable soils, depicted at left, permit free exchange and promote root growth. Compacted soils restrict exchange and prevent root growth and penetration. As a result, crops grown in compacted soils are weaker, less stress tolerant, and require greater inputs. Tanah gembur Tanah padat

PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT Kandungan BOT di berbagai penjuru dunia telah mengalami penurunan 30% - 50% sebagai akibat dari intensifikasi pertanian , terutama sistrem pertanian dnegan rotasi jangka pendek dan pengolahan tanah intensif. Ada praktek budidaya tanah dan tanaman yang dapat meningkatkan kandungan BOT, memacu aktivitas biologis tanah, memperbaiki struktur tanah, dan mengurangi erosi. Praktek budidaya ini adalah “Reducing tillage”. Hal ini dapat memperlambat dekomposisi bahan organik, dan meminimumkan erosi tanah lapisan atas yg kaya BOT.

PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT Menghindari pengolahan tanah pada saat kondisi tanah masih basah, khususnya untuk pertanian lahan kering. Mengolah tanah pada saat kondisi tanah basah akan mengakibatkan pemadatan tanah. Working wet soil leads to a cascade of events, resulting in severely degraded soil structure and weak, input-demanding, low-yielding crops. Diversifying and lengthening rotations. Include legumes and deep-rooted and high-residue crops to add nitrogen, recycle nutrients from the subsoil, disrupt plow pans, and stimulate soil biological diversity.

PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT Mengadopsi filosofi "no bare soil" . Menanam tanaman penutup tanah (cover crops) dapat meningkatkan BOT, men-daur ulang hara, mengurangi runoff dan erosi, menekan gangguan gulma , dan menambah nitrogen dari legume. Practices such as intercropping, double-cropping, and using living or plant-residue mulches increase the time the soil is covered and provide many of the same bene-fits as cover crops.

PRAKTEK BUDIDAYA TANAMAN vs BOT Menggunakan bahan organik, seperti pupuk kandang, kompos, limbah padat, limbah makanan, sereah dedaunan, serpihan kayu, dan residu organik lain yang kaya karbon , untuk memacu aktivitas biologis tanah dan menambah BO dan hara ke tanah. Be careful to avoid crop nitrogen deficiency when applying material with a high carbon:nitrogen ratio (above 30:1). Waktu aplikasi BO memungkinkan untuk berlangsungnya dekomposisi sebelum ada tanaman dan dukungan pupuk N guna memaksimumkan manfaat bahan organik pembenah tanah.

INTERAKSI antara fauna tanah dan struktur tanah, Agroekosistem Lestari dan bgm hal ini mempe-ngaruhi siklus air dan hara ke arah efisiensi pemupukan Pengelolaan: Rotasi tanaman Pengolahan tanah Residu/seresah Pengelolaan Pupuk Fauna tanah Struktur tanah Faktor Proses Efisiensi N Efisiensi Air Jasa Penangkapan Karbon Agroekosistem Lestari

Seresah daun Humus Batuan Induk Skematik Profil Tanah

Keterkaitan antara BOT dan Nitrogen dalam tanah Hujan Kehilangan gas Residu organik Nitrat Ammonium Nitrit Mineral liat

Struktur Tanah

Mekanisme pembentukan substansi humik dalam tanah Residu Tanaman Lignin Modifikasi Transformasi oleh mikroba Senyawa Amino Hasil Dekomposisi Lignin Gula Polifenol Quinone Quinone Senyawa Humik Mekanisme pembentukan substansi humik dalam tanah

SISTEM TANAMAN dalam memproduksi bahan organik melalui fotosintesis Air dan Hara Fotosintat organik SISTEM TANAMAN dalam memproduksi bahan organik melalui fotosintesis

Cadangan Seresah Tanah Hubungan antara C, N dan BOT Cadangan Humus Tanah Cadangan Rabuk Tanah Hubungan antara C, N dan BOT

Oksidasi BOT yang menghasiulkan produk antara (IP). IP mengurai menjadi CO2 , air dan energy (E) yang digunakan oleh organisme dekomposer BOT . Komponen anorganik dilepaskan dan humus dibentuk .