Kehilangan air dari tanah dan tanaman
5 20 TEMPERATUR TANAH
VII. Bahan Organik dan Jasad Hidup (Tanah)
Bahan organik (BO) mempengaruhi sifat fisik (memperbaiki struktur, meningkatkan porositas, memperbaiki hubungan air dan udara), dan kimia tanah (meningkatkan KTK. sumber hara N, P [5-60%], S [80%], B, dan Mo), walaupun terdapat dalam jumlah sedikit.
Umumnya mempengaruhi sedikitnya setengah dari KTK permukaan tanah, dan bertanggung jawab atas stabilitas agregat tanah melebihi faktor tunggal lainnya. Disamping itu BO mensuplai energi dan bahan pembentuk tubuh untuk kebanyakan mikro-organisme.
7. 1. Asal Bahan OrganikTanah
Sumber utama BO adalah jaringan tanaman. Bagian atas, akar pohon, perdu, rerumputan, dan tanaman asli/asal menyumbang sejumlah besar residu organik per tahun 1/20 – 1/3 bagian tanaman tertinggal dalam tanah.
Saat bagian tanaman tersebut di-dekompos dan dicerna oleh berbagai macam mikro-organisme,mereka menjadi bagian dari/menyatu dengan horison tanah dibawahnya melalui infltrasi atau penyatuan fsik. Jadi jaringan tanaman tingkat tinggi menjadi sumber utama tidak saja
untuk makan berbagai mikroorganisme, tetapi juga sebagai utama BO yang sangat penting untuk pembentuk-an tanah.
Binatang dianggap sebagai sumber BO kedua. Saat mereka
menyerang jaringan tanaman, mereka menyumbangkan produk sampingan dan meninggalkan tubuhnya untuk dikmonsumsi.
Hewan-hewan tertentu seperti cacing tanah, kaki seribu (centipedes), dan semut juga berperanan penting dalam pemindahan residu tanaman.
Komposisi Residu Tanaman
Elemen-elemen C, H, dan O merupakan yang dominan total jaringan organik dalam tanah, lebih dari 90% berat kering bahan ini merupakan C, H, dan O. Tetapi, elemen-elemen lainnya berperan penting dalam nutrisi tanaman dan memenuhi kebutuhan mikro- organisme.
N, S, P, K, Ca, dan Mg, merupakan hara-hara penting, demikian juga hara mikro yang dikandung dalam bahan tanaman.
Komposisi yang aktual dalam jaringan tanaman secara umum digambarkan dalam Fig. 8.2.
o Komposisi umum:
Karbohidrat, tersusun atas C, H, dan O. Kisaran ke- kompleksan-nya dari gula sederhana s.d selulose.
Lemak (the fats) dan minyak (oils), juga tersusun atas C, H, dan O, merupakan gliserida dari asam-asam lemak seperti butirat, stearat, dan oleat; yang berasosiasi dengan berbagai macam resin dan lebih kompleks dari karbohidrat umumnya.
Lignins, komponen utamanya: C, H, dan O; terdapat
pada jaringan yang tua seperti cabang, batang, dan jaringan berkayu lainnya. Merupakan susunan yang kompleks, beberapa memiliki struktur cincin. Tahan terhadap dekomposisi.
Protein mentah (crude protein) merupakan salah satu dari yang lebih kompleks. Tersusun atas C, H, O, N, dan sejumlah kecil S, Fe, dan P sebagai pembawa elemen-elemen esensial.
Dekomposisi Senyawa Organik
o Kecepatan dekomposisi senyawa organik sangat beragam. Berikut urutan senyawa organik mulai dari yang paling cepat terdekompos ke yang paling lambat terdekompos.
Gula, karbohidrat, protein sederhana
Protein mentah (crude protein)
Hemiselulose
Selulose
Lignin, lemak, lilin, dsb
Jika jaringan organik diberikan ke tanahterjadi tiga reaksi umum, yaitu.
o BO utuh oksidasi enzimatik CO2, H2O, energi, dan panas; [C, 4H] + 2O2 --- CO2 + 2H2O + energi
oksidasi enzimatik
o Pemecahan senyawa proteinpelepasan N, P, dan S, dan di- imobilasasi melalui rangkaian reaksi yang unik untuk setiap elemen;
Proteinamida, asam-asam amino terhidrolisaCO2
dan senyawa NH4+ + lainnya Senyawa NH4+ NO3- ;
o Perombakan Organik (organik decay) oleh aktivitas mikroorganisme. Proses perombakan organik berdasarkan waktu ditunjukkan pada ilustrasi Fig. 8.3. Senyawa yang tahan terhadap aksi mikrobia dibentuk melalui modifkasi senyawa dalam jaringan tanaman asalnya, atau melalui sintesis mikrobia.
Proses dekomposisi residu tanaman dan BO tanah pada prinsipnya merupakan suatu proses penghancuran enzimatik. Proses tersebut semata-mata merupakan proses pencernaan seperti halnya bahan tanaman didalam perut hewan. Produk dari aktivitas enzimatik itu secara umum dibedakan dalam tiga kategori, yaitu:
o energi yang dibebaskan sebagai panas,
o hasil akhir sederhana seperti CO2, H2O, dan elemen lain ke
dalam larutan tanah atau atmosfer,
o humus
Bakteri dan fungi merupakan pendekompos residu organik paling aktif, dibantu oleh actinomycetes, beberapa algae, cacing tanah, serangga, dan cacing benang, serta nematoda. Bakteri lebih aktif dibandingkan fungi dalam mendekompos jaringan tanaman.
Bakteri dan fungi bekerja optimal dalam tanah lembab pada temperatur 35oC, dan pH tanah mendekati netral.
Fungi toleran terhadap kondisi asam (pH<5.5) dan kekeringan. 7. 2. Energi BO Tanah
Mikro-organisme tidak hanya membutuhkan substansi (bahan) untuk
sintesis jaringannya, tapi juga energi yang keduanya diperoleh dari BO tanah.
BO mengandung energi potensial yang sebagian besar siap ditransfer ke dalam bentuk latent atau dibebaskan sebagai panas.
7. 3. Produk Dekomposisi Sederhana
Produk sederhana yang umum dihasilkan dari aktivitas mikro- organisme tanah adalah:
o C CO2, CO32-, HCO3-, CH4, C-elemen
o N NH4+, NO2-, NO3-, dan gas N
o S S, H2S, SO32-, SO42-, CS2
o P H2PO4-, HPO42-
7. 4. Siklus C
C merupakan bahan umum penyusun BO dan terkait dengan semua proses kehidupan yang esensial.
Transformasi elemen C dalam Siklus C dalam kenyataan-nya merupakan siklus hidup (biocycle) yang memungkin-kan kelangsungan hidup di bumi. (lihat Fig. 8.4.).
Pelepasan CO2. melalui proses fotosintesis.
o CO2 diassimilasi oleh tumbuhan tingkat tinggi dan di-
o Saat senyawa organik masuk ke tanah sebagai residu tanaman
dicerna (digest) oleh (aktivitas) mikrobia dan CO2 dilepas. Pada
kondisi optimum, dihasilkan > 100 kg/ha/hari CO2. Secara umum
sekitar 25-30 kg/ha/hari.
o Sejumlah kecil CO2 bereaksi dengan tanah menghasilkan H2CO3
dan [Ca, K, Mg, dll]-CO3, [Ca, K, Mg, dll]-HCO3. Produk C Lainnya
o Pada kondisi anaerobic dihasilkan CH4 (methan) dan CS2
(carbon bisulfd) dalam jumlah sedikit.
Tampak jelas bahwa siklus-C tidak hanya memasukkan tanah beserta jasad hidup (flora dan fauna-nya) di dalam-nya, dan tumbuhan tingkat tinggi dalam setiap deskripsinya, tetapi juga hidup hewan, dan manusia. Kegagalan dalam berfungsi secara tepat dapat berarti bencana untuk semuanya. Hal tersebut juga merupakan siklus energi siklus kehidupan.
7. 5. Bahan Organik Aktif
Manfaat yang diberiukan oleh BO sebenarnya berasal atau pengaruh dari BO-aktif, yaitu merupakan BO yang sedang mengalami dekomposisi lanjut.
Jika hanya residu humus yang tertinggal (terdekomposi lambat)
pelepasan hara lambat.
BO yang sedikit terdekompos menghasilkan sedikit gums (polisakarida, tersusun atas rangkain gula yang panjang), yang menyemen mineral tanah menjadi agregat yang stabil memperbaiki struktur tanah dan pertumbuhan tanaman.
Kebanyakan tanah dengan pengolahan terus menerus kehilangan BO ≈ 2%/thn, tetapi pemilihan pertanaman yang tepat seperti rumputan, alfalfa, dan clovers, dapat menambah BO.
Pelepasan N dari BO tiga kelas tekstur tanah selama musim tanam.
% BO tanah Pelepasan N (lb/acre)Sandy Loam Silt Loam Clay Loam
1 50 20 15
2 100 45 40
3 - 68 45
4 - 90 75
5 - 110 90
7. 6. Residu Tanaman % Erosi Tanah, Penggunaan Air, dan Insulasi
Penambahan residu tanaman (dan/mulsa) pada atau di dekat permukaan tanah dapat mengurangi erosi tanah Pengelolaan mulsa (=
mulch tillage) sering diapli-kasikan pada hamparan pasiran dimana angin dan air merupakan penyebab erosi ekstensif.
Mulsa sebagai insulator, menahan gerakan panas antara atmosfer dan tanah:
o Pada musim panas menguntungkan perakaran tanaman, tetapi di daerah dingin melambatkan pemanasan tanah pada musim semi.
o Di daerah dingin, residu tanaman di permukaan tanah dikurangi (tapi cukup untuk mengontrol erosi), me-nyebabkan kecepatan pemanasan pada musim semi, maksimum.
Apapun masalahnya, baik erosi atau temperatur tanah, yang paling serius harus ditanggulangi lebih dulu, tetapi tidak ada yang diabaikan.
7. 7. Ekses Residu Tanaman
Pembakaran residu tanaman merupakan praktik yang umum, tetapi
sebenarnya bukan merupakan solusi yang diharapkan. Pembakaran residu tanaman merugikan karena:
o Mengurangi BO yang melindungi tanah dari erosi,
o Abu yang mengandung nutrisi tanaman potensial dapat hilang karena erosi angin atau air,
o Kebanyakan nutrisi di abu dalam bentuk mudah larut dan mudah tercuci melalui tanah, dan
o BO yang dekomposisinya menghasilkan gums untuk menyemen tanah ke dalam agregat, hilang terbakar.
Pengaruh BO pada Sifat Tanah
Efeknya terhadap warna tanah coklat – hitam. Pengaruhnya pada sifat fsik tanah:
o Meningkatkan granulasi
o Mengurangi plastisitas, kohesi, dll o Menigkatkan kapasitas menahan air
Memiliki KTK yang tinggi:
o 20-30 x lebih besar daripada koloid mineral (berdasar-kan berat),
o menyumbang 30-90% daya absorpsi tanah mineral.
Suplai dan ketersediaan Hara:
o Adanya kation yang mudah diganti,
o N, P, S, dan hara mikro diikat/ditahan dalam bentuk organik,
Rasio C/N
C merupakan komponen BO yang relatif dalam jumlah besar dan proporsi tertentu. Sedangkan N merupakan hara yang konsentrasinya sering mengontrol kecepatan dekomposisi BO (karena N digunakan untuk membentuk protein dalam populasi bakteri dan fungi).
Kandungan N dalam mikro-organisme dan BO dinyatakan dalam
proporsinya terhadap kandungan C, dan disebut nisbah C/N.
Kenyataan bahwa C/N rasio tanah cukup konstan (10:1 - 12:1, tapi kisarannya mulai 8:1 s.d 15:1), memberikan arti penting dalam mengontrol:
o Ketersediaan N,
o Total BO, dan kecepatan perobakan organik,
o Pengembangan model pengelolaan tanah yang me-nyeluruh .
C/N BO tanah penting untuk dua alasan utama yaitu:
o Kompetisi antara mikro-organisme terhadap keterse-diaan N akibat penambahan residu dengan nisbah C/N tinggi ke dalam tanah; dan
o Karena rasio ini relatif konstan dalam tanah, pemeliharaan C -dan juga BO tanah- sangat bergantung pada kandungan N tanah.
Beberapa contoh nisbah C/N BO.
BO Nisbah C/N
Bakteria 4:1; 5:1
Fungi 9:1
Humus tanah terolah di daerah
hangat 11:1
Legume mature (alfalfa atau clover) 20:1
Sampah hutan 30:1
Jerami, batang jagung 90:1
Serbuk gergaji 250:1
Banyaknya mikro-organisme terbatas jika N tersedia tidak mencukupi. Bakteria membutuhkan 1 kg N untuk setiap 4-5 kg C pengguna N yang berat.
Jika jerami dengan C/N 90:1 ditambahkan ke dalam tanah dengan N rendah, banyaknya bakteria akan me-ningkat lambat karena
keterbatasan N. Jerami akan terdekompos lambat karena rendahnya hara makanan untuk mikro-organisme perombak.
Proses perombakan ini dapat dipercepat dengan menambahkan
pupuk N untuk mensuplai kebutuhan mikroorganisme dan kebutuhan tanaman.
Pada kondisi BO dengan C/N tinggi di tambahkan ke dalam tanah
merugikan tanamantanaman akan kahat N, karena mikroorganisme menggunaan N dari tanah untuk menyusun tubuhnya.
Akibat dekomposisi:
o Bahan terdekompos cepat hilang,
o Bahan yang terdekompos lambat tinggal
Jika sebagian bakteri dan fungi mati tubuhnya memiliki kandungan
N tinggi didekompos oleh mikro-organisme lain menghasilkan CO2
dan N kedalam la-rutan tanah. N yang dibebaskan ini tersedia untuk pertumbuhan tanaman.
Perubahan C/N berkorelasi dengan: o Curah hujan
o Suhu
o C/N dalam jasad sendiri.
Jika pupuk hijau (C/N 20/1-30/1) dan pupuk kandang (C/N 90/1) ditambahkan ke dalam tanah, maka terjadi:
o Penurunan C/N tumbuhan dan pupuk kandang, o Penyesuaian C/N organisme (C/N meningkat),
o Pengambilan N dari dalam tanah (immobilisasi) N digunakan mikrobia,
o Terjadi persaingan antara N tanaman dan mikrobia tanaman layu.
Sebaliknya, jika nitrifkasi baik C/N rendah
Pada saat immobilisasi terjadi sampai humifkasi selesai NO3
rendah,