BAHAN ORGANIK TANAH DEFINISI BAHAN ORGANIK SUMBER BAHAN

BAHAN ORGANIK TANAH DEFINISI BAHAN ORGANIK SUMBER BAHAN ORGANIK KOMPOSISI BAHAN ORGANIK DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK HUMUS PERANAN BAHAN ORGANIK FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BAHAN ORGANIK

Hampir semua kehidupan di dalam tanah tergantung pada bahan organik untuk memenuhi kebutuhan akan hara dan energi. Telah diketahui pula betapa pentingnya bahan organik terhadap pertumbuhan tanaman. Bahan organik berperan memperbaiki sifat fisik, sifat kimia dan sifat biologi tanah.

Bahan organik merupakan bagian integral dari tiap tanah yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan biologi tanah jauh lebih besar dari proporsi bahan ini dalam tanah. Proporsi bahan organik pada tanah mineral pada umumnya berkisar antara 1 6 %, sedang pada tanah organik dapat mencapai separuh dari massa tanah. Semua zat organik dalam tanah, hidup atau mati, segar atau melapuk, senyawa sederhana atau yang kompleks, merupakan bagian dari bahan organik yang terdapat di tanah.

Ada pendapat bahwa binatang, juga akar tanaman yang hidup dalam tanah tidak dimasukkan dalam definisi ini. Pada pihak lain, bakteri, cendawan dan mikroba hidup dimasukkan sebagai bagian dari bahan organik karena alasan sederhana yaitu disebabkan tidak mungkin memisahkannya dari bahan organik lainnya dalam tanah.

Untuk tujuan praktikal, bahan organik dapat digolongkan sebagai residu dan humus. Residu meliputi bagian tanaman maupun binatang yang mati pada semua stadia pelapukan. Humus merupakan bahan organik yang berwarna gelap yang mempunyai sifat kimia maupun fisika yang cukup jelas dan melapuk dengan lambat, tidak secepat pelapukan residu.

Definisi Bahan Organik Bahan organik adalah kumpulan beragam senyawa organik kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi, baik berupa humus hasil humifikasi maupun senyawa anorganik hasil mineralisasi dan termasuk juga mikrobia heterotrofik dan ototrofik yang terlibat dan berada didalamnya.

Sumber Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah dapat berasal dari: (1) sumber primer, yaitu: jaringan organik tanaman (flora) yang dapat berupa: (a) daun, (b) ranting dan cabang, (c) batang, (d) buah, dan (e) akar. (2) sumber sekunder, yaitu: jaringan organik fauna, yang dapat berupa: kotorannya dan mikrofauna. (3) sumber lain dari luar, yaitu: pemberian pupuk organik berupa: (a) pupuk kandang, (b) pupuk hijau, (c) pupuk bokasi (kompos), dan (d) pupuk hayati.

Komposisi Biokimia Bahan Organik Menurut Waksman (1948) dalam Brady (1990) bahwa biomass bahan organik yang berasal dari biomass hijauan, terdiri dari: (1) air (75%) dan (2) biomass kering (25%). Komposisi biokimia bahan organik dari biomass kering tersebut, terdiri dari: (1) karbohidrat (60%), (2) lignin (25%), (3) protein (10%), (4) lemak, lilin dan tanin (5%).

Karbohidrat penyusun biomass kering tersebut, terdiri dari: (1) gula dan pati (1% s/d 5%), (2) hemiselulosa (10% s/d 30%), dan (3) selulosa (20% s/d 50%). Berdasarkan kategori unsur hara penyusun biomass kering, terdiri dari: (1) Karbon (C = 44%), (2) Oksigen (O = 40%), (3) Hidrogen (H = 8%), dan (4) Mineral (8%).

Dekomposisi Bahan Organik Proses dekomposisi bahan organik melalui 3 reaksi, yaitu: (1) reaksi enzimatik atau oksidasi enzimatik, yaitu: reaksi oksidasi senyawa hidrokarbon yang terjadi melalui reaksi enzimatik menghasilkan produk akhir berupa karbon dioksida (CO 2), air (H 2 O), energi dan panas. (2) reaksi spesifik berupa mineralisasi dan atau immobilisasi unsur hara essensial berupa hara nitrogen (N), fosfor (P), dan belerang (S). (3) pembentukan senyawa baru atau turunan yang sangat resisten berupa humus ‘ tanah.

Berdasarkan kategori produk akhir yang dihasilkan, maka proses dekomposisi bahan organik digolongkan menjadi 2, yaitu: (1) proses mineralisasi, dan (2) proses humifikasi. Proses mineralisasi terjadi terutama terhadap bahan organik dari senyawa yang tidak resisten, seperti: selulosa, gula, dan protein. Proses akhir mineralisasi dihasilkan ion atau hara yang tersedia bagi tanaman. Proses humifikasi terjadi terhadap bahan organik dari senyawa yang resisten, seperti: lignin, resin, minyak dan lemak. Proses akhir humifikasi dihasilkan humus yang lebih resisten terhadap proses dekomposisi.

Urutan kemudahan dekomposisi dari berbagai bahan penyusun bahan organik tanah dari yang terdekomposisi paling cepat sampai dengan yang terdekomposisi paling lambat, adalah sebagai berikut: (1) gula, pati, dan protein sederhana, (2) protein kasar (protein yang leih kompleks), (3) hemiselulosa, (4) selulosa, (5) lemak, minyak dan lilin, serta (6) lignin.

Humus dapat didefinisikan sebagai senyawa kompleks asal jaringan organik tanaman (flora) dan atau fauna yang telah dimodifikasi atau disintesis oleh mikrobia, yang bersifat agak resisten terhadap pelapukan, berwarna coklat, amorfus (tanpa bentuk/nonkristalin) dan bersifat koloidal.

Ciri Humus Beberapa ciri dari humus tanah sebagai berikut: (1) bersifat koloidal (ukurang dari 1 mikrometer), karena ukuran yang kecil menjadikan humus koloid ini memiliki luas permukaan persatuan bobot lebih tinggi, sehingga daya jerap tingg melebihi liat. KTK koloid organik ini sebesar 150 s/d 300 me/100 g yang lebih tinggi daripada KTK liat yaitu 8 s/d 100 me/100 g. Humus memiliki daya jerap terhadap air sebesar 80% s/d 90% dan ini jauh lebih tinggi dari pada liat yang hanya 15% s/d 20%. Humus memiliki gugus fungsional karboksil dan fenolik yang lebih banyak.

(2) daya kohesi dan plastisitas rendah, sehingga mengurangi sifat lekat tanah dan membantu granulasi aggregat tanah. (3) Tersusun dari lignin, poliuronida, dan protein kasar. (4) berwarna coklat kehitaman, sehingga dapat menyebabkan warna tanah menjadi gelap.

Tabel 1. Sifat sifat humus dan pengaruhnya pada tanah. Sifat Warna Keterangan Pengaruh pada tanah Berpengaruh pada pemanasanan Menyebabkan warna tanah lebih gelap Bahan organik dapat Retensi air memegang air sampai 20 kali Mengurangi sifat beratnya mengerut dan mengembang, memperbaiki retensi pada tanah berpasir

Tabel 1. Sifat sifat humus dan pengaruhnya pada tanah. Sifat Keterangan Kombinasi Mengingat molekul dengan dalam agregat mineral liat Kelarutan dalam air Pengaruh pada tanah Memungkinkan pertukaran udara Ketidak larutan bahan Sedikit bahan organik sebagian disebabkan organik hilang assosiasinya dengan liat; karena tercuci garam dan kation bivalen atau trivalen dengan bahan organik yang terisolir larut sebagaian dalam air

Tabel 1. Sifat sifat humus dan pengaruhnya pada tanah. Sifat Hubungan p. H Keterangan Bahan organik menyangga p. H pada kisaran agak masam, netral dan alkalis Mineralisasi Pelapukan bahan organik menghasilkan CO 2, NH 4+, NO 3 , PO 43 dan SO 42 Kombinasi Mempengaruhi aktifitas dengan biologi, persistensi dan molekul degradasi biorik pestisida molekul organik Pengaruh pada tanah Membantu terpeliharanya reaksi tanah yang seragam Sumber hara untuk pertumbuhan tanaman Mempengaruhi dosis pestisida untuk pengendalian yang efiktif.

Peranan Bahan Organik Terhadap Tanah Bahan organik dapat berpengaruh terhadap perubahan terhadap sifat tanah berikut: (1) sifat fisik tanah, (2) sifat kimia tanah, dan (3) sifat biologi tanah.

Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat fisik tanah, meliputi: (1) stimulan terhadap granulasi tanah, (2) memperbaiki struktur tanah menjadi lebih remah, (3) menurunkan plastisitas dan kohesi tanah, (4) meningkatkan daya tanah menahan air sehingga drainase tidak berlebihan, kelembaban dan temperatur tanah menjadi stabil, (5) mempengaruhi warna tanah menjadi coklat sampai hitam, (6) menetralisir daya rusak butir hujan, (7) menghambat erosi, dan (8) mengurangi pelindian (pencucian/leaching).

Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat kimia tanah, meliputi: (1) meningkatkan hara tersedia dari proses mineralisasi bagian bahan organik yang mudah terurai, (2) menghasilkan humus tanah yang berperanan secara koloidal dari senyawa sisa mineralisasi dan senyawa sulit terurai dalam proses humifikasi, (3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah 30 kali lebih besar ketimbang koloid anorganik,

(4) menurunkan muatan positif tanah melalui proses pengkelatan terhadap mineral oksida dan kation Al dan Fe yang reaktif, sehingga menurunkan fiksasi P tanah, (5) meningkatkan ketersediaan dan efisiensi pemupukan serta melalui peningkatan pelarutan P oleh asam organik hasil dekomposisi bahan organik.

Peranan bahan organik terhadap perubahan sifat biologi tanah, meliputi: (1) meningkatkan keragaman organisme yang dapat hidup dalam tanah (makrobia dan mikrobia tanah), dan (2) meningkatkan populasi organisme tanah (makrobia dan mikrobia tanah)

Peningkatan baik keragaman mupun populasi berkaitan erat dengan fungsi bahan organik bagi organisme tanah, yaitu sebagai: (1) bahan organik sebagai sumber energi bagi organisme tanah terutama organisme tanah heterotropik, dan (2) bahan organik sebagai sumber hara bagi organisme tanah

Faktor yang Mempengaruhi Bahan Organik Di antara sekian banyak faktor yang mempengaruhi kadar bahan organik dan nitrogen tanah, faktor yang penting adalah kedalaman tanah, iklim, tekstur tanah, dan drainase. Kedalaman lapisan menentukan kadar bahan organik dan N, kadar bahan organik terbanyak ditemukan di lapisan atas setebal 20 cm (15 – 20 %), makin ke bawah makin berkurang, hal ini disebabkan akumulasi bahan organik memang terkonsentrasi di lapisan atas.

Faktor iklim yang berpengaruh adalah suhu dan curah hujan. Makin ke daerah dingin kadar bahan organik dan N makin tinggi. Pada kondisi yang sama kadar bahan organik dan N bertambah dua hingga tiga kali setiap suhu tahunan rata turun 10 o. C. Bila kelembaban efektif meningkat kadar bahan organik dan N juga bertambah. Hal ini menunjukkan suatu hambatan kegiatan organisme tanah. Drainase buruk, dimana air berlebih, oksidasi terhambat karena aerasi buruk menyebabkan kadar bahan organik dan N tinggi daripada tanah berdrainase baik. Pelapukan intensif menyebabkan rendahnya kadar organik pada tanah tropis.

Contoh Transformasi N dalam tanah Di dalam tanah unsur N dapat mengalami : Mineralisasi, Immobilisasi, Nitrifikasi, Denitrifikasi, Volatilisasi, Fiksasi N. Mineralisasi Pelepasan N organik menjadi N yang tersedia bagi tanaman yaitu: NH 4+, melibatkan mikrobia heterotrof yaitu bakteri dan kapang. Bahan organik tanah mengandung N sekitar 5%, sekitar 1 4% dari N organik mengalami mineralisasi setiap tahunnya. Aminisasi: proteins + H 2 O –> asam amino + amina + urea + CO 2 + energi. pemecahan protein menjadi unit lebih kecil, yang mengandung gugus NH 2 Ammonifikasi: R – NH 2 + H 2 O –> NH 3 + R – OH + energi NH 3 + H 2 O –> NH 4+ + OH

Immobilisasi (assimilasi) Berkebalikan dengan proses mineralisasi. Pengambilan bentuk N anorganik dari tanah kemudian menyatukan bahan tersebut menjadi bentuk N organik oleh mikrobia, dapat berupa NH 4+ atau NO 3. Kesetimbangan antara mineralisasi dan immobilisasi ditentukan oleh nisbah C: N. Nitrifikasi Perubahan NH 4+ menjadi NO 3 , sumber NH 4+ dapat berupa bahan organik atau pupuk. Oksidasi biologis: bilangan oksidasi N meningkat dari 3 menjadi + 5, melalui 2 tahapan proses: 2 NH 4+ + 3 O 2 –> 2 NO 2 (nitrit) + 2 H 2 O + 4 H+ (Nitrosomonas bacteria) 2 NO 2 + O 2 –> 2 NO 3 ( Nitrobacteria) Nitrit bersifat meracun, umumnya tidak sampai mengumpul, karena reaksi nitrit menjadi nitrat jauh lebih besar dibanding perubahan ammonium menjadi nitrit. Ada dua jenis bakteri ototrof yang menonjol, mereka mendapatkan energi dari oksidasi N, sedangkan C diambil dari CO 2

Proses nitrifikasi Meningkatkan potensi pelindian N. Senyawa NO 3 sangat mobil, sangat larut air, tidak dapat dipegang oleh koloid tanah. Senyawa NH 4+ merupakan kation tertukar, dapat dipegang oleh koloid tanah, bersifat mobil dalam tanah pasiran tanah yang memiliki KPK rendah. Untuk berlangsungnya proses nitrifikasi diperlukan suasana aerasi yang baik, karena yang aktif bakteri aerobik, oksigen diperlukan sebagai reaktan dalam kedua reaksi yang terlibat. Proses ini bersifat mengasamkan tanah, 2 mol H+ dihasilkan per mol NH 4+ yag dinitrifikasi, ini dapat berasal dari pupuk ammonium atau mengandung pembentuk ammonium (urea). Sangat cepat pada p. H tinggi, optimum pada p. H 8. 5, bakteri memerlukan cukup Ca dan P, keseimbangan reaksi lebih cocok pada p. H tinggi tersebut. Reaksi cepat pada temperatur hangat dan tanah yang lembab. Penghambat nitrifikasi: digunakan untuk membatasi pelindian nitrat, N Serve (nitrapyrin) karena bersifat meracun bagi Nitrosomonas.

Denitrifikasi Kehilangan N dalam bentuk gas, reaksi NO 3 menjadi N 2 dan N 2 O. Bakteri anaerob: Pseudomonas, Bacillus, menggunakan N sebagai sumber O 2 dalam respirasi, terjadi pada tanah tergenang atau terbatasnya oksigen, sekitar akar atau seresah yang sedang terombak. Bakteri memerlukan bahan organik, bahan orgaik yang siap dirombak sebagai sumber energi 4(CH 2 O) + 4 NO 3 + 4 H+ –> 4 CO 2 + 2 N 2 O + 6 H 2 O 5(CH 2 O) + 4 NO 3 + 4 H+ –> 5 CO 2 + 2 N 2 O + 7 H 2 O Kehilangan N dari pupuk umumnya 10 30%, pada kondisi: penambahan orgaik dan kurangnya aerasi, temperatur hangat : antara 50 – 80 F, p. H >5. 5, cukup sediaan nitrat, pertumbuhan tanaman, dapat menyumbang C dan kurangnya oksigen, tanaman dapat juga membatasi denitrifikasi dengan mengurangi kadar air dalam tanah dan nitrat karena diserap

Volatilisasi Kehilangan berupa gas NH 3, terutama dari pupuk N di permukaan, juga rabuk di permukaan tanah, kehilangan rabuk juga terjadi saat penanganan dan penyimpanan, dengan reaksi NH 4+ –> H+ + NH 3. Kehilangan NH 3 terutama pada p. H tinggi, p. H larutan >7 , pada kesetimbangan reaksi bergerak ke kanan, kehilangan tersebut dapat ditekan dengan cara pemberian pupuk dibenamkan, atau dengan penyiraman air irigasi, urea bersifat sangat larut. Pada tanah masam dan netral: kehilangan urea lebih besar dibanding pupuk NH 4+ , reaksi awal NH 4+ bersifat asam. Hidrolisis Urea meningkatkan p. H sekitar butiran: CO(NH 2) 2 (urea) + H+ + 2 H 2 O –> 2 NH 4+ + HCO 3 ini memerlukan H+ dan menaikkan p. H, dapat mencapai > 7 mendorong reaksi : NH 4+ + HCO 3 –> NH 3 + H 2 O + CO 2

Fiksasi N Meskipun kadar N udara 78%, tetapi ketersediaan N dalam tanah sering menjadi faktor penghambat. Terdapat 70 juta kg N setiap hektar tanah. N 2 harus diubah menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman. Fiksasi industri: N 2 direduksi dengan energi yang besar (high energy inputs), pada temperatur tinggi 1. 200 ⁰C dan tekanan tinggi 500 atm. dengan reaksi: 3 H 2 + N 2 –> 2 NH 3 (amonia anhidrat) digunakan langsung sebagai pupuk atau sebagai bahan baku pupuk N yang lain. Berbagai mikrobia dapat menyemat N 2: Simbiotik atau hidup bebas. Rhizobia dan legum. Hal ini penting bagi dunia pertanian. Bakteri simbiotik membentuk bintil akar, tanaman inang menerima N yang tersemat sedangkan bakteri menerima fotosintat.

33