DASAR-DASAR ILMU TANAH

KLAS FBAHAN ORGANIK TANAH

DAN ORGANISME TANAH

Takrif Bahan Organik Tanah Pentingnya bahan organik tanah sudah

disadari sejak lama, baik keuntungan yang diperoleh dari bahan organik itu sendiri maupun dari interaksinya dengan komponen tanah lainnya.

Kosa kata bahan organik tanah sering dipakai tidak konsisten. Humus kadang digunakan sebagai padan kata dari bahan organik tanah, padahal bahan organik tanah mencakup humus (humic substances) dan non humus (non humic substances).

Istilah Bahan Organik Tanah (BOT) mencakup semua konstituen organik tanah termasuk di dalamnya jaringan tanaman dan hewan yang belum terombak, terombak sebagian dan biomasa tanah. Jadi komponen bahan organik tanah yaitu:

identifiable, high-molecular-weight organic materials such as polysaccharides and proteins,

simpler substances such as sugars, amino acids, and other small molecules,

humic substances.

Komponen BOT

Unaltered materials - fresh and non-transformed components of older debris. Transformed products - (humus) - bearing no morphological resemblance to

the structures from which they were derived.These transformed components are reffered to as the humification process products.

Humic substances : a series of relativelyhigh-molecular-weight, brown to black colored substances formed by secondary synthesis reactions. The term is used as a generic name to describe tocolored material or its fractions obtained on the basis of solubility characteristics: humic acids (HA), fulvic acids (FA) and humins

Nonhumic substances- compounds belongingto known classes of biochemistry, such as Carbohydrates, lipids and amino acids

Fungsi Bahan Organik

Berpengaruh atas pertumbuhan tanaman melalui perbaikan atas sifat fisika, kimia dan biologi tanah, yaitu :

1. Keharaan, yaitu sebagai sumber N, P, S dan unsur mikro lainnya (Fe, Cu and Zn)

2. Fisika dan fisikokimia, yaitu membentuk struktur tanah yang baik, memperbaiki keterolahan tanah, aerasi dan kelengasan tanah, meningkatkan KPK (Kapasitas Pertukaran Kation) dan daya sangga tanah

3. Biologis, yaitu secara nyata mempengaruhi aktifitas organisme mikroflora dan mikrofauna

Secara tidak langsung, bahan organik berpengaruh atas serapan hara mikro oleh tanaman, performance dari herbisida dan bahan kimia pertanian lainnya

PerananPeranan PengaruhPengaruhKeharaanKeharaan N lambat tersedia, P dan K siap N lambat tersedia, P dan K siap

tersedia, Si, Ca Mg tersedia, dlltersedia, Si, Ca Mg tersedia, dllKhelasiKhelasi Asam Fulvat untuk Fe dan Al, dllAsam Fulvat untuk Fe dan Al, dllPengatur Pengatur TumbuhTumbuh

Asam amino, vitamin, hormon Asam amino, vitamin, hormon tanaman, RNA, senyawa fenol, tanaman, RNA, senyawa fenol, asam humat, dllasam humat, dll

KesuburanKesuburan Porositas, drainasi, water Porositas, drainasi, water holding capacity, keterolahan, holding capacity, keterolahan, sumber nitrogen, peningkatan sumber nitrogen, peningkatan KPK, dllKPK, dll

Pengaruh Kompos (Egawa, 1964; Honya, 1964)

Pengaruh Keharaan

Bahan organik mempunyai pengaruh langsung dan tidak langsung terhadap ketersediaan hara untuk pertumbuhan tanaman, yaitu disamping sebagai sumber hara N (nitrogen), P (fosfor), S (sulfur), bahan organik juga mempengaruhi pasokan hara dari sumber lainnya, misalnya : bahan organik dibutuhkan sebagai sumber energi bagi N-fixing bacteria).

Pengaruh atas sifat fisik, erosi tanah, daya sangga tanah dan pertukaran kation tanah

Bahan organik mempunyai pengaruh yang baik bagi struktur tanah kehancuran struktur tanah akibat pengolahan tanah yang sangat intensif biasanya rendah pada tanah-tanah yang dipasok dengan bahan organik

Jika bahan organik tanah berkurang tanah menjadi keras, kompak dan padu

20 hingga 70% dari kapasitas pertukaran kation tanah pada berbagai macam tanah merupakan sumbangan dari bahan organik tanah

As far as buffer action is concerned, humus exhibits buffering over a wide pH range.

Perbaikan atas sifat fisika tanah, yaitu peningkatan agregasi. Sifat fisika tanah lainnya yang diperbaiki adalah aerasi tanah dan infiltrasi air terutama untuk tanah lempungan dan debuan, retensi air untuk tanah pasiran, menurunkan erodibilitas tanah, mudah diolah, dan resisten terhadap pemampatan.

Aplikasi 10 ton/ha jerami padi yang sudah dikomposkan dapat menurunkan berat volume tanah dan meningkatkan porositas tanah hingga 89,8 % dari tanah lempungan.

50 % kandungan nitrogen di dalam pupuk organik akan tersedia pada tahun pertama, 25 % tersedia pada tahun kedua dan 12 % pada tahun ketiga.

Meningkatkan fosfor tersedia tanah dan hara mikro lainnya.

PerlakuanPerlakuan PenetrasiPenetrasi(kg/cm2)(kg/cm2)

Berat VolumeBerat Volumeg/cm3)g/cm3)

Porositas Porositas Total (%)Total (%)

Kapasitas Kapasitas Memegang Memegang Air (Water Air (Water

Holding Holding Capacity) (%)Capacity) (%)

ControlControl 3131 1,231,23 5454 3838

AzollaAzolla 2828 1,111,11 5858 4646

ControlControl 3131 1,251,25 5353 3535

Enceng Enceng GondokGondok

2626 1,201,20 5555 4040

ControlControl 3232 1,181,18 5656 3939

Jerami PadiJerami Padi 2626 1,141,14 5757 4242

Pengaruh aplikasi bahan organik selama 3 tahun berturut-turut atas sifat fisika tanah

PerlakuaPerlakuann

Bahan Bahan organikorganik

(%)(%)

Berat Berat Jenis Jenis

(g/cm3)(g/cm3)

Porositas Porositas TotalTotal(%)(%)

Volume Volume Udara Udara pada pada

KapasitaKapasitas s

LapangaLapangan (%)n (%)

FYMFYM 44 1,341,34 48,648,6 9,59,5ControlControl 33 1,381,38 46,946,9 8,38,3

Perbaikan sifat fisika tanah atas penambahan FYM selama 6 tahun secaraa terus menerus dengan dosis 75 ton/ha/tahun

Effect on soil biological condition

Sebagai sumber energi bagi macro- and microfaunal organisms

Numbers of bacteria, actinomycetes and fungi in the soil are related in a general way to humus content.

Earthworms and other faunal organisms are strongly affected by the quantity of plant residue material returned to the soil.

Organic substances in soil can have a direct physiological effect on plant growth. Some compounds, such as certain phenolic acids, have phytotoxic properties; others, such as the auxins, enhance plant growth.

Many of the factors influencing the incidense of pathogenic organisms in soil are directly or indirectly influenced by organic matter. For example, a plentiful supply of organic matter may favor the growth of saprophytic organisms relative to parasitic ones and thereby reduce populations of the latter.

Biologically active compounds in soil, such as antibiotics and certain phenolic acids, may enhance the ability of certain plants to resist attack by pathogens.

Komposisi Hara Pupuk Kandang

Bahan Bahan

KotoranKotoran

Nisbah C/NNisbah C/N % N% N % P% P % K% K

SapiSapi 1919 1,501,50 1,001,00 0,940,94

DombaDomba 2929 2,022,02 1,751,75 1,941,94

KudaKuda 2424 1,591,59 1,651,65 0,650,65

BabiBabi 1313 2,812,81 1,611,61 1,521,52

UnggasUnggas -- 4,004,00 1,981,98 2,322,32

ItikItik -- 2,152,15 1,131,13 1,151,15

ManusiaManusia -- 7,247,24 1,721,72 2,412,41

Komposisi Hara Pupuk HijauTanamanTanaman NisahNisah

C/NC/NKering OvenKering Oven

N (%)N (%) P (%)P (%) K (%)K (%)

Sesbania speciosaSesbania speciosa 1818 2,512,51 -- --

Clotalaria junceaClotalaria juncea -- 1,951,95 -- --

Vigna sinensis (cowpea)Vigna sinensis (cowpea) -- 3,093,09 -- --

Calopogonium mucunoidesCalopogonium mucunoides -- 3,023,02 -- --

Water hyacinth (enceng Water hyacinth (enceng gondok)gondok)

1818 2,042,04 0,370,37 3,403,40

Azolla spAzolla sp -- 3,683,68 0,200,20 0,150,15

AlgaeAlgae -- 2,472,47 0,120,12 0,370,37

Takara

n

(ton/

ha)

Total

C

(%)

Total

N

(%)

Kejh.

Basa

(%)

KPK

(cmol.k

g-1)

Ca

cmol.k

g-1

Mg

cmol.k

g-1

K

cmol.k

g-1

P2O5

mg.k

g-1

0 7,19 0,58 68,9 36,6 24,0 0,92 0,30 sediki

t

7,5 7,36 0,58 67,2 36,9 23,0 1,34 0,40 0,05

15 7,40 0,64 69,2 39,6 25,6 1,30 0,49 0,21

30 7,74 0,67 75,5 42,4 29,3 1,95 0,74 0,11

60 8,00 0,70 71,9 41,4 26,5 2,17 1,14 0,30

Pengaruh pupuk kandang secara terus menerus selama 10 tahun atas sifat kimia tanah Andosol di Kyushu, Jepang

Sumber Bahan Organik Tanah(Aboveground input into soil organic matter pool)

Atmospheric CO2

Petroleum Reserves Plant CAnimal C

Industrial ProductSoil Surface

Organic Residues

Biochemical Decomposition product of Soil Organic Matter

Atmospheric CO2Soil Surface

Organic Residues

Soil CO2

Humic Substances

Decomposer Biomass

Management of Soils for Optimal Organic Matter Accumulation Kandungan BOT dapat dipertahankan melalui :

maksimalisasi input bahan organik, meminimalisasi decomposisi atau amandemen dengan residu organik dari luar

1. Cropping Benefits: The decline of OM in cultivated soils as

compared to undisturbed native ecosystem impact of tillage and change in organic matter input

Return of crop residues could maintain soil organic matter levels.

Soil organic C, water retention rate and agregate stability increase with rate of addition of OM over 13 year in monoculture of maize

2. Tillage AlternativesExcessive tillage encourages organic matter decomposition through destruction of natural physical barrier to organic matter decomposition, oxygen limitation due to reduce difusion into soil pores, reduction of soil moisture levels and water holding capacity

3. Soil Organic Amendments Commonly practices Physical benefits Nutrient benefits

Environmental problem on sludge amandments, example municipal sewage product : potential of human viruses, mutagens or carcinogens, metals repeated application accumulate in the soils

Nisbah C/N The C/N ratio of organic matter means the

amount of carbon relative to the amount of nitrogen present. There is always more carbon than nitrogen in organic matter. It is usually written as C:N and is a single number, because it expresses how much more carbon than nitrogen there is.

The C/N ratio does not tell us what form the carbon and nitrogen are in, just how much is there. The C/N ratio is important because of what happens when organic matter is incorporated into soils.

Excess nutrients to the requirements of the microorganisms are available for other soil organisms or plants to use.

As a general rule, about one-third of the applied C in fresh residues will remain in the soil after the first few months of decomposition.

First, the larger organisms like mites and soil animals break it into smaller pieces. Then the fungi and bacteria start to decompose it (they secrete enzymes to break up the chemical compounds it is made of). When the enzymes have disrupted the compounds, the bacteria and fungi can use some of the parts released in this process as nutrients. For example, if the enzyme is degrading a protein, the microbe would be able to use the carbon, nitrogen and sulphur (if there is some) for its own cell wall structure and cellular contents.

The microorganisms can access nitrogen in soil more easily than plants can, so the plants sometimes miss out. This means that if there is not enough nitrogen for all the organisms, the plants will probably be nitrogen deficient and nitrogen addition will be needed to meet the requirements of the plant incorporating organic matter into soils can change the amount of nitrogen (and other nutrients) available to plants.

“Incorporating organic matter that has a high C/N ratio will probably cause some nitrogen deficiency in the crops/plants, at least in the short-term”

The decay process is accompanied by conversion of organic form of N to NH3 and NO3- and soil microorganisms utilize part of this N for synthesis of new cells. The gradual transformation of plant raw material into stable organic matter (humus) leads to the establishment of reasonably consistent relationship between C and N. Other factors which may be involved in narrowing of the C/N ratio include chemical fixation of NH3 or amines by lignin like substances.

The C/N ratio of virigin soils formed under grass vegetation is normally lower than for soils formed under forest vegetation, and for the latter, the C/N ratio of the humus layers is usually higher than for the mineral soil Also the C/N ratio of a well-decomposed muck soil is lower than for a fibrous peat. As a general rule it can be said that conditions which encourage decomposition of organic matter result in narrowing of the C/N ratio. The ratio nearly always narrows sharply with depth in the profile; for certain subsurface soils C/N ratios lower than 5 are not uncommon.

Penggunaan pupuk organik, bentuk padat atau cair, telah dilaporkan mampu meningkatkan hasil panen per hektar. Hal ini disebabkan di dalam pupuk organik tersebut terkandung hara yang selama ini menjadi faktor pembatas dalam lahan tersebut.

Bahan organik sebaiknya dikomposkan lebih dahulu sebelum diaplikasikan ke dalam lahan pertanian. Pengomposan merupakan proses perombakan bahan organik menjadi bahan yang lebih stabil yang dapat dipakai sebagai pupuk dan soil conditioner.

Bahan-bahan yang dipakai biasanya residu tanaman, pupuk kandang, dan sampah kota lainnya. Sejumlah kecil tanah dapat ditambahkan untuk memperkaya organisme perombak selain dari pupuk kandang.

Kapur atau abu dapat digunakan untuk menetralisir kemasaman yang terjadi pada saat dekomposisi.

Hasil yang penting dari proses pergomposan adalah nisbah C/N yang rendah yaitu mencapai 10-12. Nisbah C/N 20 merupakan batas maksimum bahan organik yang dapat diaplikasikan ke dalam tanah. Aplikasi bahan organik dengan nisbah C/N yang lebih tinggi dari 20 dapat menyebabkan tanaman kelaparan N.

Bahan

Kotoran

Nisbah C/N % N % P % K

Sapi 19 1,50 1,00 0,94

Domba 29 2,02 1,75 1,94

Kuda 24 1,59 1,65 0,65

Babi 13 2,81 1,61 1,52

Unggas - 4,00 1,98 2,32

Itik - 2,15 1,13 1,15

Manusia - 7,24 1,72 2,41

Tiap ton pupuk sapi/kerbau mengandung 20 kg N, 8-10 kg P, 24-28 kg K, 28 Kg Ca, 6 kg Mg, 4 kg S, 20-40 g B, 200-400 g Mn, 20-30 g Cu, 125-200 g Zn, 2-3 g CO2, 2-2-2,5 g Mo dan 0,3-5 g Co

Pupuk kuda dan domba membutuhkan waktu yang lebih cepat dan panas yang dilepaskan lebih tinggi selama proses perombakan.

Pupuk sapi/kerbau (mengandung lebih banyak air dan lebih rendah kandungan haranya) dan pupuk babi (lebih banyak air daripada feses) akan terdekomposisi lebih lambat dan panas yang dihasilkan lebih rendah.

Pupuk organik memberikan energi dan makanan untuk mikroorganisme tanah sehingga meningkatkan aktifitas mikroorganisme di dalam tanah.

Tanaman Nisah

C/N

Kering Oven

N (%) P (%) K (%)

Sesbania speciosa 18 2,51 - -

Clotalaria juncea - 1,95 - -

Vigna sinensis (cowpea) - 3,09 - -

Calopogonium mucunoides - 3,02 - -

Water hyacinth (enceng

gondok)

18 2,04 0,37 3,40

Azolla sp - 3,68 0,20 0,15

Algae - 2,47 0,12 0,37

Residu (Sisa) Tanaman   Pupuk organik yanag tergolong ke dalam residu

tanaman adalah jerami, sekam dan daun. Residu tanaman dapat di daur ulang dengan 3 cara : (i)

setelah dikomposkan, (ii) dibenamkan ke dalam tanah, (iii) dijadikan mulsa.

Kandungan hara jerami padi tidak begitu tinggi dengan kandungan N sebesar 0,4-1,1 %, P 0,02-0,17 %, K 1,1-3,7 % dan Si 3,5-6,6 %. Disamping itu jerami padi juga mengandung 40 % C dan mempunyai nisbah C/N 51.

Limbah/sampah organik   Limbah/sampah organik dapat berasal dari limbah

industri gula (tetes, bagas, limbah pabrik alkohol, dsb), limbah rumah tangga, limbah rumah sakit, sampah kota (municipal waste), dsb.

Untuk sampah kota perlu dilakukan pemisahan antara sampah daun, kertas, makanan, dsb dengan kaleng, plastic, botol, dsb.

Jumlah sampah kota yang besar memerlukan penanganan dalam hal kualitas haranya dan kandungan logam berat yang berbahaya bagi kesehatan (Pb, Cd dan Hg)

Perbaikan sifat tanah akibat penambahan BO selama10 tahun

Takaran

(ton/ha)

Total

C

(%)

Total

N

(%)

Kejh.

Basa

(%)

KPK

(cmol.kg-

1)

Ca

cmol.kg-

1

Mg

cmol.kg-

1

K

cmol.kg-

1

P2O5

g.kg-1

0 7,19 0,58 68,9 36,6 24,0 0,92 0,30 sedikit

7,5 7,36 0,58 67,2 36,9 23,0 1,34 0,40 5

15 7,40 0,64 69,2 39,6 25,6 1,30 0,49 21

30 7,74 0,67 75,5 42,4 29,3 1,95 0,74 11

60 8,00 0,70 71,9 41,4 26,5 2,17 1,14 30