Dr.sc.agr. N. NURLAENY, Ir.,MS
BAHAN ORGANIK TANAH
Dr.sc.agr. N. Nurlaeny, Ir., MS meraih gelar sarjana dari Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran pada tahun 1980 dan mengikuti pendidikan S-2 (1981-1983) dalam bidang kajian utama Kesuburan Tanah dan Nutrisi Tanaman pada Program Pascasarjana Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran. Tahun 1990 - 1995mengikuti pendidikan S-3 dalam bidang kajian utama Plant Nutrition andSoil Science di Universität Hohenheim
– Stuttgart, Jerman. Saat ini bekerja sebagai staf pengajar pada program
Dr.sc.agr. N. NURLAENY, Ir., MS.
BAHAN ORGANIK TANAH
DAN DINAMIKA KETERSEDIAAN
UNSUR HARA TANAMAN
Dilarang keras memerbanyak, memfotokopi sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apapun serta memerjualbelikan tanpa
izin tertulis penerbit
Hak Cipta
©
2015ada pada penulisHak Penerbitan ada pada Penerbit Unpad Press, Bandung
Judul Buku : Bahan Organik Tanah dan Dinamika Ketersediaan Unsur Hara Tanaman
Penulis : Dr.sc.agr. N. Nurlaeny, Ir., MS.
Editor : Prof. Dr. T. Simarmata, Ir., MS.
Penerbit : Unpad Press
LPPM Unpad, Jl. Raya Bandung-Sumedang Km 21, Jatinangor 45363
Telp.: 022 -84288812; Fax: 022- 84288896 e-mail: lppm@unpad.ac.id
Cetakan : Juni 2015
ISBN : 978-602-0810-40-9
Anggota Ikatan Penerbit Indonesia (IKAPI)
Perpustakaan Nasional RI: Katalog Dalam Terbitan (KDT) Nurlaeny, N.
i
PRAKATA
Eksistensi berbagai bentuk kehidupan di muka bumi ini sa-ngat ditentukan oleh produktivitas tanah pada berbagai ekosistem. Diketahui bahwa, tanah bertindak sebagai media bagi pertum-buhan berbagai jenis tanaman dan memasok berbagai unsur hara yang diperlukan tanaman. Status unsur hara yang terkandung dalam ekosistem tanah ternyata tidak hanya menentukan per-tumbuhan tanaman saja, tetapi juga akan membatasi produktivitas konsumen dalam bentuk organisme hidup yang bervariasi, yang kemudian akan melanjutkannya lagi dalam suatu siklus rantai makanan.
Dalam siklus yang alami berbagai perubahan secara konti-nu akan memengaruhi keseimbangan antara proses akumulasi dan dekomposisi residu organik di dalam tanah. Oleh karenanya, dina-mika unsur-unsur Carbon (C), Nitrogen (N), Kalium (K), Sulfur (S) dan Fosfat (P) di dalam tanah dapat diekspresikan dalam jumlah dan laju pengembalian residu tanaman. Secara alami pula unsur hara yang ada di dalam tanah akan berubah secara dinamis, antara lain akibat pencucian (leaching), aliran permukaan (run-off), erosi atau melalui penguapan (volatilisasi) dan denitrifikasi.
Penulis sangat mengharapkan buku ini dapat bermanfaat sebagai rujukan terutama dalam pemahaman mengenai bahan organik yang merupakan kunci kehidupan di dalam tanah dan hu-bungannya dengan dinamika ketersediaan unsur hara makro dan mikro bagi tanaman. Untuk segala keterbatasan dan kekurangan yang masih ditemukan dalam buku ini, penulis berharap adanya kritik dan saran dari pembaca sehingga isi buku ini dapat disempurnakan sebagaimana mestinya.
iii
DAFTAR ISI
Prakata... i
Daftar Isi... ii
Daftar Tabel... iii
Daftar Gambar... iv
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Tanah dan Unsur Hara Tanaman ... 1
1.2. Unsur Hara Esensial ... 3
1.3. Dinamika Unsur Carbon (C) dan Nitrogen (N) di dalam Tanah ... 12
II. BAHAN ORGANIK TANAH ... 18
2.1. Komposisi dan Sifat-sifat Bahan Organik Tanah ... 18
2.2. Fraksi Bahan Organik Tanah ... 25
2.2.1. Fraksi bahan organik aktif ... 31
2.2.2. Fraksi bahan organik stabil ... 32
3.1. Siklus Carbon (C) ... 36
3.2. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Kandungan Bahan Organik di
dalam Tanah ... 40
3.3. Sumber-sumber Bahan Organik
Tanah ... 54
IV. DEKOMPOSISI DAN DISTRIBUSI BAHAN ORGANIK DI DALAM
TANAH ... 58
4.1. Laju Dekomposisi Bahan Organik dalam
Hubungannya dengan Mikroba Tanah ... 58
4.2. Laju Dekomposisi Bahan Organik dalam Hubungannya dengan Faktor
4.3. Distribusi Bahan Organik di dalam
Tanah... 85
v
4.3.1.2. Lipid ... 96
4.3.1.3. Asam Amino ... 4.3.1.4. Asam Muramik ………….. 97 98 4.3.2. Senyawa Humik ... 98
4.3.3. Pembentukan Senyawa Humik ... 109
4.3.3.1. Teori Modifikasi Lignin ... 111
4.3.3.2. Teori Polifenol ... 115
4.3.3.3. Teori Kondensasi Gula- Amina ... 119
4.4. Distribusi Senyawa Humik di dalam Tanah ... 121
4.4.1. Asam Humat ... 122
4.4.2. Asam Fulvat ... 127
4.4.3. Nisbah Asam Humat : Asam Fulvat ... 130
4.4.4. Humin ... 133
4.4.5. Humik ... 135
5.1. Pengaruh Bahan Organik terhadap
Sifat Biologis Tanah ... 140
5.2. Pengaruh Bahan Organik terhadap
Sifat Fisik Tanah ... 144
5.3. Pengaruh Bahan Organik terhadap
Sifat Kimia Tanah ... 148
5.4. Pengaruh Bahan Organik terhadap
Sifat Fisiko-Kimia Tanah ... 158
5.4.1. Gaya van der Waals' s ... 161
5.4.2. Pengikatan oleh perantara/
jembatan kation ... 162
5.4.3. Ikatan Hidrogen ... 164
5.4.4. Adsorpsi melalui asosiasi dengan
Fe dan Al-hidroksida ... 165
5.4.5. Adsorpsi pada lapisan ruang
antar kisi dalam mineral liat ... 167
VI. BAHAN ORGANIK TANAH DAN DINAMIKA KETERSEDIAAN UNSUR
HARA TANAMAN ... 168
6.1. Peran Bahan Organik Tanah sebagai
vii
6.2. Pengaruh Bahan Organik terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan
Tanaman ... 178
6.3. Bahan Organik sebagai Bahan Pelengkap
Pupuk ... 192
DAFTAR PUSTAKA ...
I n d e k s ……….
198
DAFTAR TABEL
1 Bentuk dan fungsi unsur hara di dalam tanaman ……. 8
2 Bentuk, ukuran serta fungsi bahan organik di
dalam tanah ……….. 22
3 Perbandingan komposisi senyawa organik dalam jaringan tanaman dewasa dan dalam
bahan organik tanah ……….. 24
4 Berbagai mikroba tanah yang terlibat dalam
proses dekomposisi bahan organik ……… 68
5 Kontribusi senyawa gula secara individual
ix
DAFTAR GAMBAR
1 Pasokan unsur hara untuk pertumbuhan tanaman berasal dari udara dan dari dalam tanah (mineral
dan komponen organik) ……… 6
2 Mekanisme transportasi penyerapan kation ke dalam tubuh tanaman ………. 12
3 Struktur kimia senyawa-senyawa organik (asam Oksalat dan asam Fitat) ………. 14
4 Humus dan lapisan humus yang telah bercampur dengan partikel tanah ………. 20
5 Akumulasi dan perubahan bentuk bahan organik di dalam tanah ……… 29
6 Komposisi biomassa tanaman dan biomassa mikroba di dalam tanah ………. 35
7 Siklus C merupakan proses transformasi senyawa organik maupun anorganik ……… 37
8 Proses degradasi bahan organik oleh mikroba di dalam tanah ………. 58
9 Proses dekomposisi pada serasah tanaman Pinus spp ……… 64
10 Stuktur kimia molekul lignin ……….. 83
11 Rumus bangun molekul selulosa ………. 84
13 Komposisi senyawa non-Humik di dalam
Tanah ……… 89
14 Berbagai senyawa Humik penyusun humus yang
terdapat di dalam tanah ……….. 100
15 Senyawa Humik terdiri dari komponen fenol,
quinon, catechol dan senyawa gula ………. 104
16 Kompleks mineral liat dan humus merupakan
sumber muatan negatif terbesar di dalam tanah ………. 106
17 Kapasitas mineral liat dalam menjerap dan mele-
paskan kation unsur hara ………. 107
18 Tahap-tahap pembentukan senyawa Humik di
dalam tanah ……….. 110
19 Lignin dengan bentuk struktur cincin dan enam
rantai C ………. 111
20a Pembentukan senyawa Humik menurut teori
Lignin ……… 113
20b Pembentukan senyawa Humik menurut teori
senyawa Quinon ………. 114
21 Pembentukan senyawa Humik menurut teori
Polifenol ……….. 118
22 Pembentukan senyawa Humik menurut teori Kon-
densasi Gula-Amina ………. 120
xi
fenolat bebas dan terikat, struktur Quinon,
O dan N ……….. 124
24 Struktur asam Fulvat yang mempunyai gugus
aromatik serta gugus alifatik ……… 129
25 Distribusi fraksi-fraksi utama senyawa Humik
dalam berbagai jenis tanah ……….. 132
26 Struktur molekul Humik yang menggambarkan adanya gugus fenolik OH bebas dan yang
terikat, quinon, O dan N ………. 136
27 Hubungan antara bahan organik dengan
kesuburan tanah ……….. 139
28 Proses khelasi oleh asam Sitrat terhadap logam
berat alumunium (Al) yang bersifat toksik ……… 152
29 Senyawa-senyawa organik yang mempunyai berat molekul rendah (asam Sitrat, asam Tartrat,
asam Gluconat dan Glycine)……… 172
30 Asam Humat terbentuk pada akhir proses de- komposisi lanjut; berwarna hitam atau coklat
Resensi: Bahan Organik Tanah dan Dinamika Ketersediaan Unsur Hara Tanaman
Dr.sc.agr. N. NURLAENY, Ir.,MS
BAHAN ORGANIK TANAH
DAN DINAMIKA KETERSEDIAAN
UNSUR HARA TANAMAN
Penulis : Dr.sc.agr. N. Nurlaeny, Ir.,MS.
Editor : Prof. Dr. T. Simarmata,Ir.,MS.
Penerbit : Unpad Press, 2015.
Cetakan : I
Halaman : 224 hal.
diperlukan tanaman. Status unsur hara yang terkandung dalam ekosistem tanah ternyata tidak hanya menentukan pertumbuhan tanaman saja, tetapi juga akan membatasi produktivitas konsumen dalam bentuk organisme hidup yang bervariasi, yang kemudian akan melanjutkannya lagi dalam suatu siklus rantai makanan.
Mekanisme transformasi dan translokasi unsur hara di dalam tanah selalu akan melibatkan sejumlah proses. Adanya penelusuran mengenai berbagai pengaruh bahan organik di dalam tanah terhadap proses transformasi Carbon dan Nitrogen serta unsur hara lainnya merupakan hal yang sangat mendasar dalam memahami proses-proses yang mendukung pertumbuhan tanaman. Sejalan dengan hal tersebut, proses mineralisasi-immobilisasi, stabilisasi produk-produk mikroba dan hubungan antara peran biomassa sebagai katalisator dibandingkan dengan perannya sebagai sumber-lumbung (source-sink) unsur hara juga merupakan parameter penentu dinamika ketersediaan unsur hara di dalam tanah.
Dalam siklus yang alami berbagai perubahan secara kontinu akan memengaruhi keseimbangan antara proses akumulasi dan dekomposisi residu organik di dalam tanah. Oleh karenanya, dinamika unsur-unsur Carbon (C), Nitrogen (N), Kalium (K), Sulfur (S) dan Fosfat (P) di dalam tanah dapat diekspresikan dalam jumlah dan laju pengembalian residu tanaman. Secara alami pula unsur hara yang ada di dalam tanah akan berubah secara dinamis, antara lain akibat pencucian (leaching), aliran permukaan (run-off), erosi atau melalui penguapan (volatilisasi) dan denitrifikasi
Dalam Bab I dibahas mengenai konsep tanah, unsur hara, pengertian unsur hara esensial dan prinsip-prinsip mengenai dinamika unsur C dan N di dalam tanah. Dalam Bab II dibahas mengenai komposisi dan sifat-sifat bahan organik tanah disertai dengan fraksi-fraksi yang aktif dan yang stabil. Selanjutnya Bab III menjelaskan tentang siklus C, kandungan bahan organik tanah dan faktor-faktor yang memengaruhinya, serta uraian tentang sumber-sumber bahan organik yang ada di dalam tanah.
Laju dekomposisi bahan organik dalam hubungannya dengan mikroba tanah dan faktor lingkungan di sekitarnya, diikuti dengan distribusi bahan organik di dalam tanah dijelaskan dalam Bab IV terutama mengenai proses pembentukan senyawa Humik dan non-Humik. Oleh karena itu bagaimana pengaruh bahan organik terhadap sifat-sifat fisik, kimia dan biologis tanah seta konsekuensinya terhadap dinamika ketersediaan unsur hara bagi tanaman diuraikan secara rinci dalam Bab V dan VI.
1
Bab I. PENDAHULUAN
1.1. Tanah dan Unsur Hara Tanaman
Produktivitas berbagai ekosistem di muka bumi ini
sa-ngat dipengaruhi oleh faktor tanah, karena tanah sasa-ngat vital
dalam mendukung eksistensi berbagai bentuk kehidupan di
muka bumi. Sebagai ilustrasi, tanah bertindak sebagai media
bagi pertumbuhan berbagai jenis tanaman dan memasoknya
dengan berbagai unsur hara yang diperlukannya. Status unsur
hara yang terkandung dalam ekosistem tanah tidak hanya
akan membatasi pertumbuhan tanaman, tetapi juga akan
membatasi produktivitas konsumen dalam bentuk organisme
hidup yang bervariasi dan akan meneruskannya lagi dalam
siklus rantai makanan yang tak putus (kontinu).
Tanah tersusun dari komponen biotik dan abiotik;
me-rupakan tubuh alam yang terdiri dari fraksi mineral (pasir,
de-bu dan liat) yang bercampur dengan komponen bahan
orga-nik. Tanah mempunyai sistem pendaur ulang bagi unsur hara
dan limbah organik, berperan sebagai habitat bagi mikroba
dengan kerapatan populasi mencapai ± 2.6 x1013 m-2,
atmos-Bahan Organik Tanah dan Dinamika
2
fir sehingga menjadi media yang ideal bagi pertumbuhan
ber-bagai jenis tanaman. Adanya proses respirasi yang dilakukan
oleh mikroba heterotropik menyebabkan adanya
pengemba-lian unsur C (karbon) dari bahan organik ke atmosfir. Tanah
mampu mengonversi bahan organik yang telah mati menjadi
berbagai bentuk unsur hara yang memungkinkannya menjadi
tersedia kembali bagi pertumbuhan tanaman.
Pertumbuhan didefinisikan sebagai suatu proses
per-ubahan ukuran sel, organ-organ atau keseluruhan bagian
suatu organisme yang tidak balik (irreversible change).
Da-lam proses ini termasuk juga peningkatan jumlah sel tanpa
merubah volume ataupun beratnya. Secara umum,
pertum-buhan tanaman merupakan peningkatan sejumlah komponen
tumbuh (protoplasma) yang menyebabkan peningkatan
ukur-an sel dukur-an akhirnya terjadi pembelahukur-an sel. Peningkatukur-an
protoplasma berlangsung pada saat air, CO2 dan
garam-garam anorganik dirubah menjadi komponen-komponen
tumbuh.
Senyawa-senyawa kimia tertentu yang dipasok dan
diserap serta diperlukan untuk pertumbuhan dan proses
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
3
unsur hara. Oleh karena itu dalam terminologinya
senyawa-senyawa kimia yang berfungsi sebagai substansi inti di dalam
tubuh tanaman diistilahkan sebagai nutrisi tanaman.
Material anorganik yang diperoleh dari udara dan dari dalam
tanah yang digunakan sebagai sumber bahan baku oleh tubuh
tanaman disebut mineral unsur hara. Mineral adalah
perse-nyawaan logam maupun non logam yang terlibat dalam
proses kimia dan berada dalam bentuk anorganik.
Penye-rapan, penggunaan dan asimilasi senyawa anorganik atau
mineral-mineral tersebut oleh tanaman dimanfaatkan untuk
mensintesis bahan ataupun senyawa guna mendukung
per-tumbuhan, perkembangan, pembentukan struktur dan
kese-luruhan proses fisiologisnya.
1.2. Unsur Hara Esensial
Pada tahun 1840 Liebig mengemukakan hukum
mi-nimum (the law of minimum) yang menyatakan bahwa
pro-duktivitas tanah ditentukan oleh proporsi mineral yang
jum-lahnya minimal. Selanjutnya Julius von Sachs (1860),
seo-rang ahli botani Jerman membuktikan untuk pertama kalinya
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
4
dewasa dalam larutan yang mengandung unsur hara secara
lengkap tanpa menggunakan media tanah. Teknik ini
akhir-nya dikenal dengan nama hidroponik. Dalam
perkembangan-nya, pada tahun 1939 Arnon & Stout menyatakan bahwa
suatu unsur hara dikategorikan sebagai unsur hara esensial
jika:
1. Unsur-unsur tersebut bersifat mendukung pertumbuhan
tanaman untuk bereproduksi secara normal. Jika unsur
tersebut tidak ada, maka tanaman tidak dapat memenuhi
kebutuhan siklus pertumbuhannya atau tanaman sama
sekali tidak dapat menghasilkan biji.
2. Kebutuhan akan unsur hara tersebut bersifat spesifik dan
tidak dapat digantikan oleh unsur hara lain. Dengan kata
lain, kekurangan unsur hara tersebut tidak dapat dipenuhi
oleh unsur hara lain.
3. Unsur hara tersebut harus terlibat langsung dalam proses
metabolisme tanaman.
Sementara itu Epstein (2005) menambahkan bahwa
unsur hara esensial adalah bagian dari suatu molekul yang
merupakan komponen inti dalam struktur atau dalam
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
5 akan ditunjukkan oleh pertumbuhan, perkembangan atau
re-produksinya yang abnormal terutama jika dibandingkan
de-ngan tanaman yang tidak mengalami kekurade-ngan unsur hara.
Sebagai contoh, unsur hara Mg merupakan komponen
pe-nyusun molekul khlorofil dan sangat berperan dalam proses
fotosintesis (Marschner, 1995). Dalam hal ini untuk fungsi
yang sama, unsur hara Mg tidak dapat digantikan oleh unsur
hara lainnya; dimana selain unsur hara juga diperlukan
ada-nya co-factor dalam berbagai bentuk enzim yang terlibat
da-lam respirasi seluler dan lintasan metabolik.
Sebanyak enam belas unsur hara mempunyai sifat
esensial bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman
ting-kat tinggi. Dengan perkecualian unsur karbon, nitrogen,
hi-drogen dan oksigen yang dipasok dari udara, CO2 dan air,
mayoritas unsur hara lainnya berasal dari komponen mineral
yang ada di dalam tanah (Gambar 1). Sejalan dengan hal ini,
ternyata komponen organik yang ada di dalam tanah
meru-pakan gudang (reservoir) unsur-unsur hara yang dapat segera
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
6
Gambar 1. Pasokan unsur hara untuk pertumbuhan tanaman berasal dari udara dan dari dalam tanah (mineral
dan komponen organik) (Sumber: Bergmann, 1995).
Mineral-mineral unsur hara yang tersedia bagi
tanam-an dtanam-an dapat diserap oleh perakartanam-an ttanam-anamtanam-an berada dalam
bentuk ion-ion yang terlarut dalam larutan tanah. Pada
umumnya sumber-sumber unsur hara yang ada di dalam
ta-nah dapat dibedakan atas:
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
7 a) larutan tanah,
b) koloid organik maupun anorganik yang
mengadsorp-sinya,
c) bentuk senyawa anorganik yang tidak larut dan,
d) bentuk terikat dalam senyawa-senyawa organik, baik
dalam residu tanaman maupun hewan atau organisme
hidup lainnya.
Faktor-faktor yang memengaruhi penyerapan unsur
hara oleh akar tanaman, terutama sekali berkaitan erat dengan
bentuk dan keberadaan unsur tersebut. Di dalam tanah
ion-ion dapat segera tersedia bagi perakaran tanaman atau berada
dalam bentuk terikat oleh unsur lain bahkan terikat juga oleh
partikel tanah itu sendiri (fraksi liat). Jika reaksi tanah (pH)
terlalu alkalis atau terlalu masam, maka mineral-mineral akan
menjadi tidak tersedia bagi tanaman.
Selama masa pertumbuhan dan perkembangannya,
ta-naman akan membutuhkan sejumlah unsur hara esensial.
Ber-dasarkan kebutuhannya, unsur hara yang diperlukan tanaman
dalam jumlah besar disebut unsur hara makro yang meliputi:
N, P, K, Ca, Mg, dan S; sementara unsur hara yang
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
8
mikro seperti: Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn, dan Cl (Bergmann,
1995).
Mayoritas unsur hara dalam bentuk ionik yang ada di
dalam larutan tanah akan diserap oleh akar tanaman baik
da-lam bentuk kation maupun anion (Tabel 1).
Tabel 1. Bentuk dan fungsi unsur hara di dalam tanaman
Unsur organik dan air (biomassa); Sintesis ATP dalam mitokhon-dria dan khloroplas secara semiosmotik; Akseptor elek-tron dalam proses respirasi;
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
kembangan biji dan buah, transfer sifat-sifat hereditas tanaman;
Komponen asam nukleat, protein fosfolipids, ko-enzim terlibat dalam proses metabo-lisme gula, esterifikasi alkohol tanaman, ester-fosfat terlibat dalam pemindahan energi/ transportasi gula.
Penting untuk pollinasi, pembentukan dinding sel tanaman kelompok graminae
K, sel, aktivator enzim, berperan dalam pembentukan & per-kembangan akar daun dan buah, komponen lamela tengah (Ca- pektat) (Mg-pektat); Mengontrol aktivitas enzim, mengendalikan integritas membran, dan 2nd messenger
dari pusat fotosintesis ke mo- lekul khlorofil, dimana O2 dilepaskan.
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
10
keseimbangan kation dengan anion, mengatur respirasi, re-sistensi terhadap penyakit. Diduga esensial dalam meta-bolisme karbohidrat, pada beberapa tanaman dapat disubstitusi oleh unsur K, sangat berperan dalam
tanaman kubis, selery, bit gula, lobak, kailan.
Dalam bentuk khelat sebagai gugus prostetik, donor/akseptor
Dalam jumlah kecil diperlukan untuk fiksasi N oleh tanaman legum & bakteri Rhizobium, esensial untuk pembentukan vitamin B12 pada tanaman Clover
* V V2+
ta-Bahan Organik Tanah dan Dinamika
11 naman padi, asparagus, selada, jagung dan barley. Fungsinya belum diketahui pasti
* unsur hara non esensial, tetapi diperlukan oleh tanaman tertentu
saja (Sumber: Bennet, 1993).
Pada saat mengabsorbsi unsur-unsur hara esensial
da-lam bentuk anion, perakaran tanaman akan melepaskan
anion-anion bikarbonat (HCO3-) dan hidroksil (OH-);
sedang-kan kation H+ akan dilepaskan pada saat akar tanaman
me-nyerap unsur hara dalam bentuk kation. Akibatnya, ion-ion
yang terikat pada koloid tanah dan diperlukan oleh tanaman
akan terlepas dan terlarut di dalam larutan tanah (Gambar 2).
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
Gambar 2a-b. Mekanisme transportasi penyerapan ka- tion ke dalam tubuh tanaman (Sumber: Marschner, 1995).
1.3. Dinamika Unsur C dan N di dalam Tanah
Selama masa pertumbuhannya, tanaman memfiksasi
CO2 untuk proses fotosintesisnya dan sebanyak 10 – 25%
dari C yang difiksasi tersebut akan dikembalikan lagi ke
da-lam tanah melalui perakaran tanaman dada-lam bentuk eksudat
akar. Oleh karena itu dinamika unsur-unsur C, N, S, P dan
unsur hara lainnya di dalam tanah dapat diekspresikan dalam
da-Bahan Organik Tanah dan Dinamika
13 lam bentuk komponen C dan N yang terlarut, bentuk selulosa,
hemiselulosa dan lignin (Morgan, 2003).
Senyawa organik dalam bentuk eksudat yang
dike-luarkan oleh perakaran tanaman secara pasif akan berdifusi
ke area di sekitar perakaran (rhizosfir). Komposisi dan fungsi
eksudat akar dari berbagai jenis tanaman sangat bervariasi.
Eksudat akar yang paling banyak dijumpai dalam rhizosfir
selain berbentuk C-organik yang dapat larut (dissolvable
organic carbon, DOC) juga berbentuk senyawa organik yang
mempunyai berat molekul rendah seperti asam-asam Fitat,
Malat, Oksalat, Suksinat, Tartrat, Asetat, Butirat dan Sitrat
(Gambar 3). Asam Oksalat dan asam Fitat merupakan
asam-asam organik yang banyak terdapat dalam eksudat akar
tanaman Pteris vitatta dan N. exaltata, sedangkan asam
Ase-tat dan asam Suksinat banyak dijumpai pada rhizosfir
tanam-an gtanam-andum(Triticum turgidum).
Senyawa-senyawa organik tersebut mempunyai
ke-mampuan untuk menurunkan pH tanah dan membentuk ion
kompleks, sehingga keberadaan logam berat dalam bentuk
ion diubah menjadi bentuk yang lebih dapat diabsorbsi oleh
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
14
Gambar 3. Struktur kimia senyawa-senyawa organik (asam Oksalat dan asam Fitat) yang mempunyai berat molekul rendah
(Sumber: http://upload.wikimedia.org).
Komponen-komponen organik yang ada di dalam tanah inilah
yang mempunyai pengaruh sangat besar terhadap
perkem-bangan, tingkat kesuburan dan kelembaban tanah. Oleh
ka-rena itu, bahan organik tanah yang merupakan kunci
kehidup-an di dalam tkehidup-anah skehidup-angat menentukkehidup-an sifat fisik, kimia
mau-pun biologi tanah tersebut.
Berlawanan dengan senyawa organik yang
mempu-nyai berat molekul rendah, eksudat akar dalam bentuk
C-organik yang dapat larut (DOC) secara tidak langsung
me-mengaruhi akumulasi ion-ion logam di dalam tubuh tanaman
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
15 mikroba pada area rhizosfir.
Ketersediaan C-organik merupakan faktor pembatas
terhadap populasi dan keanekaragaman mikroba pada area
rhizosfir. Akibatnya, eksudat akar dalam bentuk C-organik
yang dapat larut (karbohidrat, protein dan berbagai enzim)
yang didistribusikan secara pasif di sepanjang gradient
kon-sentrasi menyebabkan keanekaragaman mikroba pada area
rhizosfir lebih tinggi daripada dalam zone tanah non-rhizosfir
(Römheld & Marschner, 1991).
Adanya perubahan-perubahan akibat penggunaan
la-han, cara-cara pengolahan tanah, jenis vegetasi dan
faktor-faktor lainnya menyebabkan terjadinya respon bahan organik
tanah yang sangat cepat terhadap berbagai proses perubahan
tersebut (Post & Kwon 2000; Leifield & Knabner 2005; Yoo
et al., 2006). Diketahui bahwa transformasi dan translokasi
unsur hara di dalam tanah selalu melibatkan sejumlah proses.
Dengan demikian adanya penelusuran mengenai
pengaruh-pengaruh ketersediaan C di dalam tanah terhadap proses
transformasi C, N, S dan P merupakan hal yang sangat
mendasar. Titik tolak penelusuran secara berurutan mutlak
pem-Bahan Organik Tanah dan Dinamika
16
bentukan lapisan pedogenik, agregasi partikel tanah,
sifat-sifat permukaan liat-sesquioksida, pengaruh mikoriza pada
rhizosfir, kandungan berbagai enzim dan pengaruh-pengaruh
mikroba tanah lainnya terhadap pemisahan horizon tanah.
Paralel dengan hal tersebut, proses mineralisasi-imobilisasi,
stabilisasi produk-produk mikroba dan hubungan antara
ran biomassa sebagai katalisator dibandingkan dengan
pe-rannya sebagai sumber-lumbung unsur hara (source-sink)
ju-ga merupakan parameter-parameter yang menentukan.
Adanya oksigen, air, mineral serta residu tanaman dan
hewan yang sedang atau telah mengalami proses
dekompo-sisi, maka di dalam tanah akan berlangsung berbagai proses
perubahan secara kontinu dan dalam siklus yang alami. Oleh
karenanya, secara alami pula beberapa unsur hara yang ada di
dalam tanah akan hilang melalui proses pencucian (leaching),
oleh aliran permukaan (run-off), erosi atau melalui
penguap-an (volatilisasi) dan denitrifikasi. Kehilangan unsur hara
ter-besar terutama terjadi pada saat tanaman dipanen yang tidak
diikuti dengan pengembalian residunya kembali ke dalam
ta-nah. Keseimbangan antara proses akumulasi dan
Bahan Organik Tanah dan Dinamika
17 oleh aktivitas mikroba tanah juga sangat dikendalikan oleh
