BAHAN ORGANIK TANAH DEFINISI BAHAN ORGANIK Sumber bahan organik Komposisi bahan organik dekomposisi bahan organik Humus Peranan bahan organik Faktor.

Presentasi berjudul: "BAHAN ORGANIK TANAH DEFINISI BAHAN ORGANIK Sumber bahan organik Komposisi bahan organik dekomposisi bahan organik Humus Peranan bahan organik Faktor."— Transcript presentasi:

1 BAHAN ORGANIK TANAH DEFINISI BAHAN ORGANIK Sumber bahan organik Komposisi bahan organik dekomposisi bahan organik Humus Peranan bahan organik Faktor yang Mempengaruhi Bahan Organik

2 Hampir semua kehidupan di dalam tanah tergantung pada bahan organik untuk memenuhi kebutuhan akan hara dan energi. Telah diketahui pula betapa pentingnya bahan organik terhadap pertumbuhan tanaman. Bahan organik berperan memperbaiki sifat fisik, sifat kimia dan sifat biologi tanah.

3 Bahan organik merupakan bagian integral dari tiap tanah yang mempengaruhi sifat- sifat fisik, kimia dan biologi tanah jauh lebih besar dari proporsi bahan ini dalam tanah. Proporsi bahan organik pada tanah mineral pada umumnya berkisar antara 1-6 %, sedang pada tanah organik dapat mencapai separuh dari massa tanah. Semua zat-zat organik dalam tanah, hidup atau mati, segar atau melapuk, senyawa sederhana atau yang kompleks, merupakan bagian dari bahan organik yang terdapat di tanah.

4 Ada pendapat bahwa binatang-binatang, juga akar-akar tanaman yang hidup dalam tanah tidak dimasukkan dalam definisi ini. Pada pihak lain, bakteri-bakteri, cendawan dan mikroba hidup dimasukkan sebagai bagian dari bahan organik karena alasan sederhana yaitu disebabkan tidak mungkin memisahkannya dari bahan organik lainnya dalam tanah.

5 Untuk tujuan praktikal, bahan organik dapat digolongkan sebagai residu dan humus.
Residu meliputi bagian-bagian tanaman maupun binatang yang mati pada semua stadia pelapukan. Humus merupakan bahan organik yang berwarna gelap yang mempunyai sifat-sifat kimia maupun fisika yang cukup jelas dan melapuk dengan lambat, tidak secepat pelapukan residu.

6 Definisi Bahan Organik Bahan organik adalah kumpulan beragam senyawa-senyawa organik kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi, baik berupa humus hasil humifikasi maupun senyawa-senyawa anorganik hasil mineralisasi dan termasuk juga mikrobia heterotrofik dan ototrofik yang terlibat dan berada didalamnya.

7 Sumber Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah dapat berasal dari: (1) sumber primer, yaitu: jaringan organik tanaman (flora) yang dapat berupa: (a) daun, (b) ranting dan cabang, (c) batang, (d) buah, dan (e) akar. (2) sumber sekunder, yaitu: jaringan organik fauna, yang dapat berupa: kotorannya dan mikrofauna. (3) sumber lain dari luar, yaitu: pemberian pupuk organik berupa: (a) pupuk kandang, (b) pupuk hijau, (c) pupuk bokasi (kompos), dan (d) pupuk hayati.

8 Komposisi Biokimia Bahan Organik Menurut Waksman (1948) dalam Brady (1990) bahwa biomass bahan organik yang berasal dari biomass hijauan, terdiri dari: (1) air (75%) dan (2) biomass kering (25%). Komposisi biokimia bahan organik dari biomass kering tersebut, terdiri dari: (1) karbohidrat (60%), (2) lignin (25%), (3) protein (10%), (4) lemak, lilin dan tanin (5%).

9 Karbohidrat penyusun biomass kering tersebut, terdiri dari: (1) gula dan pati (1% -s/d- 5%), (2) hemiselulosa (10% -s/d- 30%), dan (3) selulosa (20% -s/d- 50%). Berdasarkan kategori unsur hara penyusun biomass kering, terdiri dari: (1) Karbon (C = 44%), (2) Oksigen (O = 40%), (3) Hidrogen (H = 8%), dan (4) Mineral (8%).

10 Dekomposisi Bahan Organik Proses dekomposisi bahan organik melalui 3 reaksi, yaitu: (1) reaksi enzimatik atau oksidasi enzimatik, yaitu: reaksi oksidasi senyawa hidrokarbon yang terjadi melalui reaksi enzimatik menghasilkan produk akhir berupa karbon dioksida (CO2), air (H2O), energi dan panas. (2) reaksi spesifik berupa mineralisasi dan atau immobilisasi unsur hara essensial berupa hara nitrogen (N), fosfor (P), dan belerang (S). (3) pembentukan senyawa-senyawa baru atau turunan yang sangat resisten berupa humus ‘ tanah.

11 Berdasarkan kategori produk akhir yang dihasilkan, maka proses dekomposisi bahan organik digolongkan menjadi 2, yaitu: (1) proses mineralisasi, dan (2) proses humifikasi. Proses mineralisasi terjadi terutama terhadap bahan organik dari senyawa-senyawa yang tidak resisten, seperti: selulosa, gula, dan protein. Proses akhir mineralisasi dihasilkan ion atau hara yang tersedia bagi tanaman. Proses humifikasi terjadi terhadap bahan organik dari senyawa-senyawa yang resisten, seperti: lignin, resin, minyak dan lemak. Proses akhir humifikasi dihasilkan humus yang lebih resisten terhadap proses dekomposisi.

12 Urutan kemudahan dekomposisi dari berbagai bahan penyusun bahan organik tanah dari yang terdekomposisi paling cepat sampai dengan yang terdekomposisi paling lambat, adalah sebagai berikut: (1) gula, pati, dan protein sederhana, (2) protein kasar (protein yang leih kompleks), (3) hemiselulosa, (4) selulosa, (5) lemak, minyak dan lilin, serta (6) lignin.

13 Humus Humus dapat didefinisikan sebagai senyawa kompleks asal jaringan organik tanaman (flora) dan atau fauna yang telah dimodifikasi atau disintesis oleh mikrobia, yang bersifat agak resisten terhadap pelapukan, berwarna coklat, amorfus (tanpa bentuk/nonkristalin) dan bersifat koloidal.

14 Ciri-Ciri Humus Beberapa ciri dari humus tanah sebagai berikut: (1) bersifat koloidal (ukuran kurang dari 1mikrometer), karena ukuran yang kecil menjadikan humus koloid ini memiliki luas permukaan persatuan bobot lebih tinggi, sehingga daya jerap tingg melebihi liat. KTK koloid organik ini sebesar 150 s/d 300 me/100 g yang lebih tinggi daripada KTK liat yaitu 8 s/d 100 me/100g. Humus memiliki daya jerap terhadap air sebesar 80% s/d 90% dan ini jauh lebih tinggi dari pada liat yang hanya 15% s/d 20%. Humus memiliki gugus fungsional karboksil dan fenolik yang lebih banyak.

15 (2) daya kohesi dan plastisitas rendah,
(2) daya kohesi dan plastisitas rendah, sehingga mengurangi sifat lekat tanah dan membantu granulasi aggregat tanah. (3) Tersusun dari lignin, poliuronida, dan protein kasar. (4) berwarna coklat kehitaman, sehingga dapat menyebabkan warna tanah menjadi gelap.

16 Tabel 1. Sifat-sifat humus dan pengaruhnya pada tanah.
Keterangan Pengaruh pada tanah Warna Retensi air Menyebabkan warna tanah lebih gelap Bahan organik dapat memegang air sampai 20 kali beratnya Berpengaruh pada pemanasanan Mengurangi sifat mengerut dan mengembang, memperbaiki retensi pada tanah-tanah berpasir

17 Tabel 1. Sifat-sifat humus dan pengaruhnya pada tanah.
Keterangan Pengaruh pada tanah Kombinasi dengan mineral-mineral liat Kelarutan dalam air Mengingat molekul-molekul dalam agregat-agregat Ketidak larutan bahan organik sebagian disebabkan assosiasinya dengan liat; garam-garam dan kation bivalen atau trivalen dengan bahan organik yang terisolir larut sebagaian dalam air Memungkinkan pertukaran udara Sedikit bahan organik hilang karena tercuci

18 Tabel 1. Sifat-sifat humus dan pengaruhnya pada tanah.
Keterangan Pengaruh pada tanah Hubungan pH Mineralisasi Kombinasi dengan molekul-molekul organik Bahan organik menyangga pH pada kisaran-kisaran agak masam, netral dan alkalis Pelapukan bahan organik menghasilkan CO2, NH4+, NO3-,PO43- dan SO42- Mempengaruhi aktifitas biologi, persistensi dan degradasi biorik pestisida Membantu terpeliharanya reaksi tanah yang seragam Sumber hara untuk pertumbuhan tanaman Mempengaruhi dosis pestisida untuk pengendalian yang efiktif.

19 Peranan Bahan Organik Terhadap Tanah Bahan organik dapat berpengaruh terhadap perubahan terhadap sifat-sifat tanah berikut: (1) sifat fisik tanah, (2) sifat kimia tanah, dan (3) sifat biologi tanah.

20 Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat fisik tanah, meliputi: (1) stimulan terhadap granulasi tanah, (2) memperbaiki struktur tanah menjadi lebih remah, (3) menurunkan plastisitas dan kohesi tanah, (4) meningkatkan daya tanah menahan air sehingga drainase tidak berlebihan, kelembaban dan temperatur tanah menjadi stabil, (5) mempengaruhi warna tanah menjadi coklat sampai hitam, (6) menetralisir daya rusak butir-butir hujan, (7) menghambat erosi, dan (8) mengurangi pelindian (pencucian/leaching).

21 Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat kimia tanah, meliputi: (1) meningkatkan hara tersedia dari proses mineralisasi bagian bahan organik yang mudah terurai, (2) menghasilkan humus tanah yang berperanan secara koloidal dari senyawa sisa mineralisasi dan senyawa sulit terurai dalam proses humifikasi, (3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah 30 kali lebih besar ketimbang koloid anorganik,

22 (4) menurunkan muatan positif tanah
(4) menurunkan muatan positif tanah melalui proses pengkelatan terhadap mineral oksida dan kation Al dan Fe yang reaktif, sehingga menurunkan fiksasi P tanah, (5) meningkatkan ketersediaan dan efisiensi pemupukan serta melalui peningkatan pelarutan P oleh asam- asam organik hasil dekomposisi bahan organik.

23 Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat biologi tanah, meliputi: (1) meningkatkan keragaman organisme yang dapat hidup dalam tanah (makrobia dan mikrobia tanah), dan (2) meningkatkan populasi organisme tanah (makrobia dan mikrobia tanah)

24 Peningkatan baik keragaman mupun populasi berkaitan erat dengan fungsi bahan organik bagi organisme tanah, yaitu sebagai: (1) bahan organik sebagai sumber energi bagi organisme tanah terutama organisme tanah heterotropik, dan (2) bahan organik sebagai sumber hara bagi organisme tanah

25 Faktor yang Mempengaruhi Bahan Organik
Di antara sekian banyak faktor yang mempengaruhi kadar bahan organik dan nitrogen tanah, faktor yang penting adalah kedalaman tanah, iklim, tekstur tanah, dan drainase. Kedalaman lapisan menentukan kadar bahan organik dan N, kadar bahan organik terbanyak ditemukan di lapisan atas setebal 20 cm (15 – 20 %), makin ke bawah makin berkurang, hal ini disebabkan akumulasi bahan organik memang terkonsentrasi di lapisan atas.

26 Faktor iklim yang berpengaruh adalah suhu dan curah hujan.
Makin ke daerah dingin kadar bahan organik dan N makin tinggi. Pada kondisi yang sama kadar bahan organik dan N bertambah dua hingga tiga kali setiap suhu tahunan rata-rata turun 10oC. Bila kelembaban efektif meningkat kadar bahan organik dan N juga bertambah. Hal ini menunjukkan suatu hambatan kegiatan organisme tanah. Drainase buruk, dimana air berlebih, oksidasi terhambat karena aerasi buruk menyebabkan kadar bahan organik dan N tinggi daripada tanah berdrainase baik. Pelapukan intensif menyebabkan rendahnya kadar organik pada tanah-tanah tropis.

27 Contoh Transformasi N dalam tanah
Di dalam tanah unsur N dapat mengalami : Mineralisasi, Immobilisasi, Nitrifikasi, Denitrifikasi, Volatilisasi, Fiksasi N. Mineralisasi Pelepasan N organik menjadi N yang tersedia bagi tanaman yaitu: NH4+, melibatkan mikrobia heterotrof yaitu bakteri dan kapang. Bahan organik tanah mengandung N sekitar 5%, sekitar 1-4% dari N organik mengalami mineralisasi setiap tahunnya. Aminisasi: proteins + H2O –> asam amino + amina + urea + CO2 + energi.  pemecahan protein menjadi unit lebih kecil, yang mengandung gugus NH2 Ammonifikasi: R – NH2 + H2O –>  NH3 + R – OH + energi NH3 + H2O        –>  NH4+ + OH-

28 Immobilisasi (assimilasi)
Berkebalikan dengan proses mineralisasi. Pengambilan bentuk N anorganik dari tanah kemudian menyatukan bahan tersebut menjadi bentuk N organik oleh mikrobia, dapat berupa NH4+ atau NO3-. Kesetimbangan antara mineralisasi dan immobilisasi ditentukan oleh nisbah C:N . Nitrifikasi Perubahan NH4+ menjadi NO3-, sumber NH4+ dapat berupa bahan organik atau pupuk. Oksidasi biologis: bilangan oksidasi N meningkat dari -3 menjadi + 5, melalui 2 tahapan proses: 2NH4+ + 3O2 –>  2NO2- (nitrit) + 2H2O + 4H+ (Nitrosomonas bacteria) 2NO2- + O2 –> 2NO3- ( Nitrobacter bacteria) Nitrit bersifat meracun, umumnya tidak sampai mengumpul, karena reaksi nitrit menjadi nitrat jauh lebih besar dibanding perubahan ammonium menjadi  nitrit. Ada dua jenis bakteri ototrof yang menonjol, mereka mendapatkan energi dari oksidasi N, sedangkan C diambil dari CO2

29 Proses nitrifikasi Meningkatkan potensi pelindian N. Senyawa NO3- sangat mobil, sangat  larut air, tidak dapat dipegang oleh koloid tanah. Senyawa NH4+ merupakan kation tertukar, dapat dipegang oleh koloid tanah, bersifat mobil dalam tanah pasiran tanah yang memiliki KPK rendah. Untuk berlangsungnya proses nitrifikasi diperlukan suasana aerasi yang baik, karena yang aktif bakteri aerobik, oksigen diperlukan sebagai reaktan dalam kedua reaksi yang terlibat. Proses ini bersifat mengasamkan tanah, 2 mol H+ dihasilkan per mol NH4+ yag dinitrifikasi, ini dapat berasal dari pupuk ammonium atau mengandung pembentuk ammonium (urea). Sangat cepat pada pH tinggi, optimum pada pH 8.5, bakteri memerlukan cukup Ca dan P, keseimbangan reaksi lebih cocok pada pH tinggi tersebut. Reaksi cepat pada temperatur hangat dan tanah yang lembab. Penghambat nitrifikasi: digunakan untuk membatasi pelindian nitrat,  N-Serve (nitrapyrin) karena bersifat meracun bagi Nitrosomonas.

30 Denitrifikasi Kehilangan N dalam bentuk gas, reaksi NO3- menjadi N2 dan N2O. Bakteri anaerob: Pseudomonas, Bacillus, menggunakan N sebagai sumber O2 dalam respirasi, terjadi pada tanah tergenang atau terbatasnya oksigen, sekitar akar atau seresah yang sedang terombak. Bakteri memerlukan bahan organik, bahan orgaik yang siap dirombak sebagai sumber energi 4(CH2O) + 4NO3- + 4H+ –>  4CO2 + 2N2O ­ + 6H2O 5(CH2O) + 4NO3- + 4H+ –>  5CO2 + 2N2O ­ + 7H2O Kehilangan N dari pupuk umumnya 10-30%, pada kondisi: penambahan bahan orgaik dan kurangnya aerasi, temperatur hangat : antara 50 – 80 F, pH >5.5, cukup sediaan nitrat, pertumbuhan tanaman, dapat menyumbang C dan kurangnya oksigen, tanaman dapat juga membatasi denitrifikasi dengan mengurangi kadar air dalam tanah dan nitrat karena diserap

31 Volatilisasi Kehilangan berupa gas NH3,terutama dari pupuk N di permukaan, juga rabuk di permukaan tanah, kehilangan rabuk juga terjadi saat penanganan dan penyimpanan, dengan  reaksi NH4+ –>  H+ + NH3 .­ Kehilangan NH3 terutama pada pH tinggi, pH larutan >7 , pada kesetimbangan reaksi bergerak ke kanan, kehilangan tersebut dapat ditekan dengan cara pemberian pupuk dibenamkan, atau dengan penyiraman air irigasi, urea bersifat sangat larut. Pada tanah masam dan netral: kehilangan urea lebih besar dibanding pupuk NH4+ , reaksi awal NH4+ bersifat asam. Hidrolisis Urea meningkatkan pH sekitar butiran: CO(NH2) 2 (urea) + H+ + 2H2O –>   2NH4+ + HCO3- ini memerlukan H+ dan menaikkan pH, dapat mencapai > 7 mendorong reaksi : NH4+ + HCO3- –>  NH3 ­ + H2O + CO2

32 Fiksasi N Meskipun kadar N udara 78%, tetapi ketersediaan N dalam tanah sering menjadi faktor penghambat. Terdapat 70 juta kg N setiap hektar tanah. N2 harus diubah menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman. Fiksasi industri: N2 direduksi dengan energi yang besar (high energy inputs), pada temperatur tinggi ⁰C dan tekanan tinggi 500 atm. dengan reaksi: 3H2 + N2 –>  2NH3. NH3 (amonia anhidrat) digunakan langsung sebagai pupuk atau sebagai bahan baku pupuk N yang lain. Berbagai mikrobia dapat menyemat N2: Simbiotik atau hidup bebas. Rhizobia dan legum. Hal ini penting bagi dunia pertanian. Bakteri simbiotik membentuk bintil akar,  tanaman inang menerima N yang tersemat sedangkan bakteri  menerima fotosintat.

33 Terima Kasih