MANAJEMEN KESUBURAN TANAH BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013

1. No.1 - 254 MANAJEMEN KESUBURAN TANAH BAHAN ORGANIK TANAH Prod Dr Ir Soemarno MS 2 OKTOBER 2013 Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id

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 . BAHAN ORGANIK TANAH = BOT 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. 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.

5. 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.

6. KIMIA ORGANIK Pengukuran bahan organik umumnya hanya mengyukur senyawa organik atau karbon, dan hanya merupakan perkiraan jumlah (kandungan) bahan yang hidup atau bahan yang terdekomposisi. Some definitions of organic matter likewise only consider "organic matter" to refer to only the carbon content, or organic compounds, and do not consider the origins or decomposition of the matter. In this sense, not all organic compounds are created by living organisms, and living organisms do not only leave behind organic material. Urea merupakan salah satu senyawa organik yang dapat disintesis tanpa melalui aktivitas biologis.

7. 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.

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

9. 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 8% Oksigen 40% Lemak, lilin, tanin 1-8%.

10. 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.

11. 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

12. DEKOMPOSISI = Proses pembakaran Dalam kondisi tanah aerobik, proses dekomposisi bahan organik merupakan proses oksidasi ensimatik. Oksidasi ensimatik - (C,4H) + O2 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 + NH4+ NO3-

13. 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

14. ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanah Bahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu gram bahan kering Mis: 10 pupuk kandang = 2.5 ton bahan kering == 9-11 juta kcal energi laten. Tanah yg mengandung 4% BOT mempunyai 170-200 juta kcal energi potensial setiap hektar lapisan olah, ini setara dengan 20-25 ton batu bara Energilatenygtersimpandalam BOT, sebagiandigunakanolehjasadrenikdansebagiandilepaskansebagaipanas. Kalautanahdiberibahanorganik (pupukkandangataulainnya), sejumlahenergipanasakandibebaskankeatmosfer.

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-hasilprosesdekomposisiensimatik: 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, % 70.2 62.1 N-total, % 2.1 1.7 P-total, % 0.3 0.1 C-total, % 38.5 33.9 C/N 19 21.1 C/P 128 305 Lignin, % 9.8 12.1 Polifenol, % 3.3 5.1 K, % 2.1 1.7 Ca, % 1.3 1.2 Mg, % 0.6 0.2 Asam-asam organik, g/kg: Sitrat 32 86 Oksalat 11 30 Suksinat 48 0 Asetat 17 16 Malat 775 15 Butirat 49 0 Propionat 31 0 Phtalat 20 19 Benzoat 69 56 Salisilat 0 12 Galat 0 0 Sumber: Supriyadi, 2002.

17. Perubahan konsentrasi asam organik dalam tanah Konsentrasi asam organik, ppm 70 - Tanah ditanami T. diversifolia Tanah ditanami T. candida Tanah tanpa tanaman 0 Waktu : 0-90 hari Sumber: Supriyadi, 2002

18. APLIKASI BAHAN ORGANIK THD KANDUNGAN ASAM ORGANIK DLM TANAH , setelah 30 hari Aplikasi BO Konsentrasi asam dlm tanah Andisol (ppm): Sitrat Oksalat Suksinat Asetat Malat Butirat Total T. candida 20 0 0 15 9.1 11 55 T. diversifolia 21 47 7.8 16 11 0 103 Campuran 13 15 3.6 7.2 26 5.9 70 Sumber: Supriyadi, 2002

19. APLIKASI BAHAN ORGANIK thd JERAPAN-P dan KONSENTRASI P -TANAH ANDISOL, setelah 30 hari Jerapan P (%) Konsentrasi P (ppm) T. candida Campuran Campuran T. diversifolia T. candida T. diversifolia Waktu (0-30 hari) Waktu (0-30 hari) Sumber: Supriyadi, 2002

20. APLIKASI BAHAN ORGANIK THD KANDUNGAN P-TANAH Andisol, setelah inkubasi 30 hari Aplikasi BO P-labil (ppm) Jerapan P (%) P-tersedia (ppm) Kontrol 24.38 95.03 3.01 Akar + tajuk T.diversifolia 40.07 88.97 6.10 Tajuk T.diversifolia 31.35 89.58 5.81 Akar T.diversifolia 17.94 90.44 3.80 Akar + tajuk T. candida 26.91 90.37 5.10 Tajuk T. candida 26.48 90.66 4.88 Akar T. candida 18.57 90.91 3.54 Pupuk SP-36 32.17 89.79 5.52 Sumber: Supriyadi, 2002

21. APLIKASI BAHAN ORGANIK THD pH dan KTK TANAH Andisol, setelah inkubasi 30 hari Aplikasi BO pH(H2O) pH(KCl) KTK Kontrol 5.4 4.9 33.1 Tithonia 25 kg 5.5 4.7 35.1 Tithonia 50 kg 5.6 4.7 36.5 Tithonia 75 kg 5.7 4.6 37.4 Tephrosia 25 kg 5.6 4.7 36.2 Tephrosia 50 kg 5.6 4.7 37.1 Tephrosia 75 kg 5.6 4.6 37.1 Campuran 25 kg 5.6 4.7 35.8 Campuran 50 kg 5.6 4.6 36.8 Campuran 75 kg 5.7 4.6 37.1 Sumber: Supriyadi, 2002

22. BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH BAHAN ORGANIK TANAH

23. DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH RESIDU ORGANIK BOT AKTIF BOT LAMBAT BOT PASIF

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

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

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

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

28. JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH

29. DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH Pengolahan Tanah Residu di permukaan tanah Substrat Karbon Lengas Tanah Pembentukan dan Dekomposisi BOT Temperatur Tanah Hara Tersedia

30. Produktivitas & Kualitas Biomasa Cadangan BOT Kualitas Kuantitas Dinamika Habitat Biota dan Diversitas spesies Kualitas Air: Bahan terlarut, Bahan tersuspensi, Patogen Kualitas udara: Partikulat & gas-gas mikro Siltasi & Sedimentasi Perairan Proses-proses Landskap Akselerasi Efek rumah-kaca PENTINGNYA KONSERVASI BAHAN ORGANIK TANAH

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

32. SIKLUS BAHAN ORGANIK TANAH

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

34. Sources and sinks of dissolved organic matter (DOM) in soils (Sources: 1. Throughfall; 2. Root exudates; 3. Microbial lysis; 4. Humification; 5. Litter and root decomposition; 6. Organic amendments. Sinks: 7. Microbial degradation; 8. Microbial assimilation; 9. Lateral flow; 10. Sorption; 11. Leaching) Lapisan seresah Lapisan Humus BOT LARUT Tanah Mineral Zone Vadose, Jenuh Air

35. 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.

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

37. PRAKTEK PENGELOLAAN YANG TIDAK BERHASIL MENYEHATKAN TANAH

38. Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan kandungan BOT. Pertanian konservasi berdasarkan pada:

39. 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.

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

41. 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

42. Residu yg ditambahkan Aktivitas bikroba; CO2 yang dibebaskan Kandungan N-larut dalam tanah Rasio C/N residu Residu yg ditambahkan Pengaruh C/N ratio bahan organik segar terhadap N-tersedia dalam tanah

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

44. Mengapa saya membuat kompos ? Composting is the most practical and convenient way to handle your yard wastes. It can be easier and cheaper than bagging these wastes or taking them to the transfer station. Compost also improves your soil and the plants growing in it. If you have a garden, a lawn, trees, shrubs, or even planter boxes, you have a use for compost. By using compost you return organic matter to the soil in a usable form. Organic matter in the soil improves plant growth by helping to break up heavy clay soils and improving their structure, by adding water and nutrient-holding capacity to sandy soils, and by adding essential nutrients to any soil. Improving your soil is the first step toward improving the health of your plants. Healthy plants help clean our air and conserve our soil, making our communities healthier places in which to live.

45. Membuat kompos sampah pekarangan Materials Anything growing in your yard is potential food for these tiny decomposers. Carbon and nitrogen, from the cells of dead plants and dead microbes, fuel their activity. The micro-organisms use the carbon in leaves or woodier wastes as an energy source. Nitrogen provides the microbes with the raw element of proteins to build their bodies. Everything organic has a ratio of carbon to nitrogen (C:N) in its tissues, ranging from 500:1 for sawdust, to 15:1 for table scraps. A C:N ratio of 30:1 is ideal for the activity of compost microbes. This balance can be achieved by mixing two parts grass clippings (which have a C:N ratio of 20:1) with one part fallen leaves (60:1) in your compost. Layering can be useful in arriving at these proportions, but a complete mixing of ingredients is preferable for the composting process. Other materials can also be used, such as weeds and garden wastes. Though the C:N ratio of 30:1 is ideal for a fast, hot compost, a higher ratio (i.e., 50:1) will be adequate for a slower compost. Table 1 provides an estimate for the C:N ratio of common materials.

46. Membuat kompos dari limbah makanan PEMBENAMAN KE DALAM TANAH Burying your organic wastes is the simplest method of composting. Which wastes? Kitchen scraps without meat, bones or fatty foods. How? Everything should be buried at least 8 inches below the surface. Holes can be filled and covered, becoming usable garden space the following season. Advantages & disadvantages This is a simple method, but because of the absence of air, some nutrients will be lost. Rodents and dogs can become a problem with wastes buried less than 6 inches deep. Variations Using a posthole digger, wastes can be incorporated into the soil near the drip line of trees or shrubs and in small garden spaces.

47. Apa Bahan Organik Tanah itu?

48. Bahan Organik Tanah & Kelestarian

49. Cadangan hara tanaman

50. Praktek pengelolaan yang menurunkan kandungan Bahan Organik Tanah