MANAJEMEN KESUBURAN TANAH

BAHAN ORGANIK TANAH

Prod Dr Ir Soemarno MS2 OKTOBER 2013

Selengkapnya di marno.lecture.ub.ac.id

No.1 - 254

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.

Komposisi Tanah dan Komposisi BOT

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.

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.

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.

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.

SUSUNAN JARINGAN TUMBUHAN

Air

75%

Padatan

25%

Karbon11%

Oksigen10%

Hidrogen22%

Abu 2%

SUSUNAN BAHAN TUMBUHAN YG DITAMBAHKAN KE TANAH

AIR 75%

Padatan 25%.

Hidrat Arang 60%

Protein 10%

Lignin 20-30%

Karbon 44% Hidrogen

8%Abu8%

Oksigen 40%

Lemak, lilin, tanin 1-8%.

Gula & Pati (1-5% )Hemiselulose 10-30%Selulose 20-50%

SUSUNAN UNSUR

PERUBAHAN BAHAN ORGANIK YG DITAMBAHKAN KE TANAH

I. Senyawa dalam jaringan tumbuhan segar Sukar Dilapuk Mudah dilapuk

Lignin SeluloseMinyak Zat patiLemak GulaResin,dll Protein,dll

II. Hasil intermedier dekomposisi Senyawa tahan lapuk Senyawa tidak tahan lapuk

Resin Asam aminoLilin AmidaMinyak dan lemak AlkoholLignin,dll Aldehide, dll

III. Hasil pelapukan dan tahan lapuk Hasil akhir yg sederhanaHumus: kompleks koloidal CO2 dan airdari ligno-protein Nitrat

SulfatFosfat,Senyawa Ca,dll.

PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH

Laju Dekomposisi

1. Gula,pati,protein sederhana (cepat dilapuk)2. Protein kasar3. Hemiselulose4. Selulose5. Lignin,lemak, lilin, dll. (Lambat dilapuk)

Reaksi yg dialami BOT :

1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara3. Senyawa-senyawa organik yang tahan lapuk akan terbentuk dari bahan organik asalnya atau dari hasil bentukan jasad renik tanah

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 HReaksi-reaksi lainnya terjadi secara simultan, melibatkan unsur-unsur lain selain C dan H.

Reaksi yg dialami PROTEIN :Protein + lignin ligno-protein HUMUSProtein Amida + Asam Amino

Bakteri, Fungi, Aktinomisetes

Asam organik + -NH2 Asam amino

Amida hidrolisis ensimatik Asam amino CO2 + NH4

+ NO3-

DEKOMPOSISI BOT vs. SIKLUSNYABO 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

ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH

Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanahBahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu gram bahan keringMis: 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

Energi laten ygtersimpan dalam BOT, sebagian digunakan oleh jasad renik dan sebagian dilepaskan sebagai panas.

Kalau tanah diberi bahan organik (pupuk kandang atau lainnya), sejumlah energi panas akan dibebaskan ke atmosfer.

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-hasil proses dekomposisi ensimatik:

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++, …….

Parameter BIOMASA Tithonia diversifolia Tephrosia candida

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

Sumber: Supriyadi, 2002.

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

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

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

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 3.01Akar + tajuk T.diversifolia 40.07 88.97 6.10Tajuk T.diversifolia 31.35 89.58 5.81Akar T.diversifolia 17.94 90.44 3.80Akar + tajuk T. candida 26.91 90.37 5.10Tajuk T. candida 26.48 90.66 4.88Akar T. candida 18.57 90.91 3.54Pupuk SP-36 32.17 89.79 5.52

Sumber: Supriyadi, 2002

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 33.1Tithonia 25 kg 5.5 4.7 35.1Tithonia 50 kg 5.6 4.7 36.5Tithonia 75 kg 5.7 4.6 37.4Tephrosia 25 kg 5.6 4.7 36.2Tephrosia 50 kg 5.6 4.7 37.1Tephrosia 75 kg 5.6 4.6 37.1Campuran 25 kg 5.6 4.7 35.8Campuran 50 kg 5.6 4.6 36.8Campuran 75 kg 5.7 4.6 37.1

Sumber: Supriyadi, 2002

BAHAN ORGANIK TANAH

BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH

DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH

BOT AKTIF

BOT LAMBAT

BOT PASIF

RESIDU ORGANIK

PERANAN BOT DALAM SIKLUS BELERANG

SO4= DALAM LARUTAN

TANAH

S - ORGANIK Serapan tanaman

Deposisi Atmosferik

Pencucian Hara

Penguapan

PERANAN BOT DALAM SIKLUS FOSFOR

HPO4=P MINERAL

P ORGANIK

Oksida Fe atau Al

Erosi dan runoff

Ser

apan

tana

man

Imobilis

asi

Minera

lisas

i

PERANAN BOT DALAM SIKLUS HARA - LOGAM

BOT

Logam terlarut

Oksida Fe/Al, Liat, BOT

Logam Mineral

Serapan tanaman

Panen tanaman

Erosi dan runoff

Peningkatan pengelolaan dan biaya

Jum

lah/

Fung

si C

org

anik

tana

hKomponen Karbon Tanah

Pemeliharaan Struktur Tanah

Penyangga lengas tanah

Penyangga hara

Total C

JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH

DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAHPengolahan

Tanah

Temperatur Tanah

Pembentukan dan

Dekomposisi BOT

Lengas Tanah

Residu di permukaan

tanah

Hara Tersedia

Substrat Karbon

PENTINGNYA KONSERVASI BAHAN

ORGANIK TANAH

Proses-proses

Landskap

Produktivitas & Kualitas Biomasa

Cadangan BOT Kualitas

KuantitasDinamika

Kualitas udara:

Partikulat & gas-gas mikro

Kualitas Air:Bahan terlarut,

Bahan tersuspensi, Patogen

Siltasi & Sedimentasi

Perairan

Habitat Biota dan Diversitas

spesies

Akselerasi Efek rumah-

kaca

The nitrogen cycleSIKLUS N

Nitrat

NitritAmonium NH4+

Tanaman

N2 Atmosfir

DekomposerBakteri Nitrifikasi

Bakteri fiksasi N dalam bintil akar legum

Bakteri Nitrifikasi

SIKLUS BAHAN ORGANIK TANAH

SIKLUS KARBONTanaman

HewanCO2

Pupuk KandangReaksi dalam

Tanah

CO2Aktivitas Mikroba

Kehilangan drainage CO2, senyawa karbonat dari K, Ca, Mg, dll.

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)

BOT LARUT

Lapisan seresah

Lapisan Humus

Tanah Mineral

Zone Vadose, Jenuh Air

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.

DAUR ULANG HARA

Bahan organik, terutama residu tanaman

Hara tersedia bagi tanaman

Produksi Biomasa

Pengambilan Bahan Organik

Pengelolaan Bahan Organik

PRAKTEK PENGELOLAAN YANG TIDAK BERHASIL MENYEHATKAN TANAH

Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan kandungan BOT.

Pertanian konservasi berdasarkan pada:

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.

Pengelolaan BOT yang baik dapat mengakibatkan:

Memperbaiki kesuburan tanah

Memperbaiki struktur tanah

Meningkatkan biodiversitas tanah

Pengaruh C/N ratio terhadap laju dekomposisi BOT

Biomasa dengan C/N = 38/1

Biomasa dengan C/N = 28/1Biomasa dengan C/N = 10/1

Hari setelah panen tanaman penutup tanah

Pengaruh C/N ratio bahan organik segar terhadap N-tersedia dalam tanah

Aktivitas bikroba; CO2 yang dibebaskan

Kandungan N-larut dalam tanah

Rasio C/N residu

Residu yg ditambahkan

Residu yg ditambahkan

Distribusi C-organik menurut kedalaman tanah

Kadar C-organik (%)

Ked

alam

an ta

nah

(cm

)

ARIDISOL (ARGID)

ALFISOL(UDALF)

SPODOSOL(ORTHOD)

MOLLISOL(UDOLF)

MOLLISOL(UDOLF)Dibajak

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.

MaterialsAnything 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.

Membuat kompos sampah pekarangan

PEMBENAMAN KE DALAM TANAHBurying 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.

Membuat kompos dari limbah makanan

Apa Bahan Organik Tanah itu?

Bahan Organik Tanah & Kelestarian

Cadangan hara tanaman

Praktek pengelolaan yang menurunkan kandungan Bahan Organik Tanah

Pengaruh penggunaan-lahan thd kandungan BOT

Kedalaman tanah, cm

Tota

l C-o

rgan

ik (

%

tana

h)Penelitian dilakukan di

Pulai Pasifik, Guam

Praktek pengelolaan yang dapat meningkatkan BOT

Adopsi olah tanah konservasi, pengelolaan residu tanaman dan mulsa pertanianAplikasi limbah organik ke tanah

Adopsi praktek-praktek konservasi tanah

Pengolahan Tanah Konservasi

Kualitas BO dan Dekomposisinya

Semakin kecil-kecil ukuran bahan seresah tanaman, semakin cepat ia mengalami dekomposisi dalam tanah

Nilai C/N ratio biomasa >25 dapat mengakibatkan defisiensi N dalam tanah dan laju dekomposisi yang lambat

Prinsip Pertanian Organik

Organic farming is based on enhancing the natural biological cycles in soil (e.g. nutrient cycling in the soil), crop (e.g. encouraging natural predators

of crop pests) and livestock (e.g. development of natural immunity in young animals);

on building up soil fertility through the use of nitrogen (N) fixation by legumes and enhancing soil organic matter; and on avoiding pollution.

Tujuannya adalah bekerja-sama dengan proses-proses alamiah, dan bukan mendominasinya, dan meminimumkan penggunaan sumberdaya alam

tidak-dapat-pulih, seperti bahan-bakar fosil untuk membuiat pupuk dan pestisida.

Prinsip pertanian organik juga meliputi standar yang tinggi bagi kesejahteraan ternak dan perbaikan infrastruktur lingkungan pertanian.

MENERAPKAN STANDAR ORGANIK DALAM PRAKTEK

Pemupukan Organic farming practices aim to minimise loss of nutrients from the

system, maximise the efficiency of nutrient recycling within the farm (e.g. avoidance of losses from manure heaps, optimising mineralisation of soil

organic N), and maximising the fixation of atmospheric N by legumes such as clovers, peas or beans. Basic soil fertility inputs (lime and rock

phosphate) are permitted within the standards.

LANDASAN YANG KOKOH BAGI keberhasilan pertanian organik adalah kombinasi rumput / legume.

Fiksasi N oleh legum merupakan “pabrik” pupuk N di lahan pertanian, dan banyaknya legum di lahan yang tidak dipanen biomasanya untuk

ternak, berarti tanah akan mendapat suplai N sekitar 120-180 kg N/ha/annum.