Biomasa Hidup 4 BAHAN ORGANIK TANAH Senyawa Non

Biomasa Hidup (4%) BAHAN ORGANIK TANAH Senyawa Non Humik (30%)

Definisi • Bahan organik: mencakup semua bahan yang berasal dari jaringan tanaman dan hewan, baik yang hidup maupun yg telah mati, pada berbagai tahap (stage) dekomposisi (Millar, 1955) • Bahan organik tanah: lebih mengacu pd bahan (sisa jaringan tanaman/hewan) yang telah mengalami perombakan/dekomposisi baik sebagian/seluruhnya, yg telah mengalami humifikasi maupun yg belum

• Kononova (1966) dan Schnitzer (1978) membagi bahan organic tanah menjadi 2 kelompok, yakni: – bahan yg telah terhumifikasi, yg disebut sbg bahan humik (humic substances) atau disebut dengan “HUMUS” yg merupakan hsl akhir proses dekomposisi bahan organic bersifat stabil dan tahan thd proses bio-degradasi (Tan, 1982). Terdiri atas fraksi asam humat, asam fulfat dan humin. Humus menyusun 90% bag bahan organik tanah (Thompson & Troeh, 1978) – dan bahan yg tidak terhumifikasi, yg disebut sbg bahan bukan humik (non-humic substances) meliputi senyawa-senyawa organik spt karbohidrat, as amino, peptida, lemak, lilin, lignin, asam nukleat, protein. .

• Bahan organik tanah berada pada kondisi yang dinamik sbg akibat adanya mikroorganisme tanah yg memanfaatkannya sbg sumber energi dan karbon • Kandungan bahan organik tanah sangat beragam, berkisar ant 0, 5% - 5, 0% pada tanah-tanah mineral atau bahkan sampai 100% pada tanah organik (Histosol) (Bohn, 1979).

• Faktor yg pengaruhi kandungan Bahan Organik Tanah adalah: – – – Iklim Vegetasi Topografi Waktu Bahan induk dan pertanaman (cropping).

• Sebaran vegetasi berkaitan erat dg pola tertentu dari distribusi temperatur dan curah hujan. • Pada wilayah dgn Curah Hujan rendah, maka vegetasi juga jarang sehingga akumulasi Bahan Organik juga rendah. • Pada wilayah dgn temperatur dingin, maka kegiatan mikroroganisme juga rendah shg proses dekomposisi lambat.

• Ciri dan kandungan bahan organik tanah merupakan ciri penting suatu tanah, krn BO tanah mempengaruhi sifat-sifat tanah melalui berbagai cara.

• Hasil perombakan bahan organik mampu mempercepat proses pelapukan bahan 2 mineral tanah; agihan (distribution) bahan organik di dlm tanah berpengaruh thd pemilahan (differentiation) horison. • Proses perombakan bahan organik merupakan mekanisme awal yg selanjutnya menentukan fungsi dan peran bahan organik tsb di dlm tanah.

PERAN BAHAN ORGANIK DI DALAM TANAH: • Pengaruhnya dpt bersifat jangka pendek maupun jangka panjang. Pengaruh jangka pendek terutama diperankan oleh bahan 2 non-humus (non-humified materials), sedangkan pengaruh jangka panjang diberikan oleh bahan humus. Kedua pengaruh tsb dpt memperbaiki pertumbuhan tanaman. • Tersedianya BO dlm tanah berarti pula tersedianya sumber karbon dan energi bg mikroorganisme tnh yg perannya sangat dominan dlm proses perombakan BO.

PERAN BAHAN ORGANIK DI DALAM TANAH: • Lewat proses mineralisasi, BO mampu menyediakan unsur 2 hara bg tanaman, terutama: N, P, S dan unsur 2 hara mikro. • BO memainkan peran utama dlm pembentukan agregat dan struktur tanah yg baik, shg scr tak langsung akan memperbaiki kondisi fisik tanah, dan pd gilirannnya akan mempermudah penetrasi air, penyerapan air, perkembangan akar, serta meningkatakan ketahan thd erosi

PERAN BAHAN ORGANIK DI DALAM TANAH: • BO jg mampu meningk KTK dan daya sangga tanah, fototosisitas, keterlindian (leachability), serta biodegradasi pestisida di dlm tanah. • BO jg dpt membentuk kompleks dg unsur 2 hara mikro shg dpt mencegah kehilangan lewat pelindihan, serta kurangi timbulnya keracunan unsur hara mikro. BO jg mampu melepaskan P yg dijerap oleh oksida 2 (Fe, Al) dlm tanah (Sanchez, 1976)

PERAN BAHAN ORGANIK DI DALAM TANAH: • Temperatur dan kelembaban yg tinggi akan memacu mineralisasi, dan pengaruh tsb akan diperbesar oleh kehadiran substansi organik. • Kand BO tnh merupakan kriterium plng penting utk mencirikan dan memapankan batas 2 suatu epipedon. Kand BO menentukan sbg horison organik atau bukan. • Bbrp epipedon yg menggunakan BO sbg ciri pembeda utama adl: epipedon histik, molik, umbrik dan okrik. Peran BO sangat vital dlm genesa horison spodik.

Dekomposisi BO 1. Fase perombakan bahan organik segar. Proses ini akan merubah ukuran bahan menjadi lbh kecil. 2. Fase perombakan lanjutan, yg melibatkan keg enzim mikroorganisme tnh. Fase ini dibagi lg menj bbrp tahap: a. tahap awal: dicirikan oleh kehil scr cpt bhn-bhn yg mudah terdekomposisi sbg akibat pemamfaatan BO sbg sumber karbon dan energi oleh m. o. tnh, terutama bakteri. Dihslkan sejmlh seny sampingan (by products) spt: NH 3, H 2 S, CO 2, as organik dll. b. Tahap tengah: terbent seny organik tengahan/antara (intermediate products) dan biomasa baru sel organisme) c. Tahap akhir: dicirikan oleh terjadinya dekomposisi scr berangsur bag jaringan tnm/hewan yg lbh resisten (mis: lignin). Peran fungi dan Actinomycetes pd tahap ini sangat dominan 3. Fase perombakan dan sintesis ulang senyawa 2 organik (humifikasi) yg akan membentuk humus.

Humus: campuran senyawa yg kompleks (tersusun oleh asam humat, asam fulfat, ligno protein dll), mempunyai sifat agak/cukup resisten (tahan) thd perombakan jasad renik (mikroorganisme), bersifat amorf (tak mempunyai bentuk tertentu), berwarna coklat-hitam, bersifat koloid (<1 µm, bermuatan) dan berasal dari proses humifikasi bahan organik oleh mikroba tanah.

• Subtansi humus mempunyai kontribusi dalam: – Pertukaran anion dan kation, komplek khelat beberapa ion logam – Berperan sebagai p. H buffer – Pembentukan horizon tanah – Pembentukan struktur tanah melalui sementasi – Sebagai mantel (coat) partikel sehingga tidak dapat terlapukan

Subatansi humus 1. Asam humik warna gelap, amorf, dapat diekstraksi (larut) dengan basa kuat, garam netral, tidak larut dalam asam, mengandung gugus fungsional seperti phenoloc dan carboxylic, aktif dalam reaksi kimia (BM) 20. 000 – 1. 360. 000 2. Asam fulvat Dapat ekstraksi dengan basa kuat, larut dalam asam BM 275 – 2. 110 3. Humin Tidak larut dalam asam dan basa: BM terbesar, warna paling gelap

Pengaruh humus (BO) thd sifat 2 tanah: • Pengaruh scr fisik: – warna tanah menjadi lbh kelam. Coklathitam: menaikkan suhu. – Meningkatkan agregasi (granulasi tanah) dan urobilitas agregat, aerasi (penghawaan) lbh baik, lbh tahan thd erosi – Mengurangi plastisitas pd tanah lempung (liat-clay), tanah lbh mudah diolah (lbh gembur) – Menaikkan kemampuan mengikat/ menyimpan air

• Pengaruh scr kimia: – Menaikkan KTK. (humus mempunyai KPK>200 me/100 gr. – Merup slh satu sumber unsur hara (penting dlm daur/siklus unsur hara) – Merup cadangan unsur hara utama N, P, S dlm bent organic dan unsure hara mikro (Fe, Cu, Mn, Zn, B, Mo, Ca) dlm bent khelat (chelate) dan akan dilepaskan scr perlahan-lahan. – Meningkatkan aktivitas, jumlah dan populasi mikro dan makro organisme tanah (BO merup sumber energi/mknan) (bakteri, fungi, actinomycetes, cacing, serangga dll)

• Gambut muncul pada: daerah lembab/basah, suhu rendah, bakteri sedikit, dekomposisi lambat, akumulasi bahan organik tinggi • Daerah temperate/tinggi: Pd musim gugur: suhu mulai menurun shg dekomposisi lambat. Hanya pd musim panas suhu tinggi, shg dekomposisi cepat.

Komposisi Bahan Organik Tanah Biomasa Hidup (4%) Bahan Organik Makro (16%) Senyawa Humik (50%) Senyawa Non Humik (30%)

Organisms (BIOTA) ~ involve in chemical & physical processes Soil as energy & nutrient source of biota except: Fertility Biology §Plants & mikrobia photo-autotroph ~ sun light energy source §Microbial chemoautotroph ~ inorganic; CO 2 from the atmosfer §Symbiont ~plant roots ~ fixed N from the air Soil

Bahan Organik Tanah • BOT merupakan salah satu komponen tanah yang sangat penting bagi ekosistem tanah • BOT merupakan sumber (source) dan pengikat (sink) hara dan sebagai substrat bagi mikroba tanah.

Bahan Organik Tanah • BOT kunci keberhasilan sistim pertanian berkelanjutan • Idealnya 2% BOT, tetapi umumnya < 2% (karena cepatnya proses dekomposisi). • Fungsi BOT – penyedia unsur hara (via dekomposisi dan mineralisasi), – pemacu aktivitas organisme tanah memperbaiki agregasi tanah dan mengurangi resiko erosi, – pengikat unsur beracun pada tanah masam (misal Al) meningkatkan kapasitas penyangga tanah; kaitannya dengan efisiensi penggunaan unsur hara (termasuk pupuk)

functional pool BOT • bahan organik tanah mudah dilapuk/labil (decomposable or labile), • bahan organik tanah sukar dilapuk (resistant),

decomposable BOT • bahan organik tanah mudah dilapuk/labil (decomposable or labile), – bahan yang paling labil: sel tanaman seperti karbohidrat, asam amino, peptida, gula amino, dan lipida, – bahan yang agak lambat didekomposisi: malam (waxes), lemak, resin, lignin dan hemiselulosa – biomass dan bahan metabolis dari mikroba (microbial biomass ) dan bahan rekalsitran lainnya.

Resistant BOT • bahan organik tanah sukar dilapuk (resistant), – ‘pool aktif’ (waktu turnover <1 tahun) – ‘pool rekalsitran’ yang dicirikan dengan sangat lambat waktu turnover nya. • ‘pool lambat’ (slow pool) dengan waktu turnover 8 -50 tahun, • ‘pool pasif’ (passive pool) yang dapat tinggal dalam tanah selama ribuan tahun.

Klasifikasi bahan organik tanah berdasarkan pool fungsi, waktu turnover dan komposisinya Pool fungsi Waktu Komposisi Nama lain turnover (th. ) metabolic litter 0. 1 – 0. 5 • isi sel (cellular contents), selulose • sisa tanaman atau hewan structural litter 0. 3 – 2. 1 • lignin, polifenolik • sisa tanaman Active pool 0. 2 – 1. 4 Slow pool 8 – 50 • biomass microbia, • fraksi labil karbohidrat dapat larut, enzim eksoselular • BO berukuran partikel (Particulate organic matter, berukuran 50 m -2. 0 mm) • asam-asam humik, • substansi fulvik, kompleks humus organo-mineral Passive pool 400 – 2200

Kualitas Bahan Organik Cepat terdekomposisi (a) penyedia hara tanaman, segera (b) kontribusi ke BOT kurang Kompartemen BO Lambat terdekomposisi (a) Kontribusi BOT (b) Cadangan hara jangka panjang • Parameter Kualitas (mudah terdekomposisi) – C/N < 20 – N > 1, 6% – Lignin < 9% – Polifenol < 4% • Protein binding capacity

Karakterisasi BOT • Karakterisasi bahan organik tanah dapat dilakukan melalui berbagai cara, di antaranya – analisis kimia: total C dan total N (metode termudah), – fraksionasi fisik: berdasar ukuran dan berat jenis, – penggunaan isotop: 13 C (isotop stabil, bukan radioaktif) dan 14 C (radioaktif).

Karakterisasi BOT: Metode Kimia • dapat mendeteksi asam humik dan fulvik, tetapi kurang akurat. • analisis secara kimia, kandungan aromatik dalam humat dinyatakan sekitar 50%, • NMR (nuclear magnetic resonance) dan pirolisis gas kromatografi-spektroskopi masa, kandungan aromatik tersebut < 50%. • bahan organik tanah harus dipisahkan dari matrik koloid mineral (liat) dan seskuioksida, serta didispersi dalam larutan (dengan Na. OH atau Na 4 P 2 O 7). • Bahan yang terdispersi dipresipitasi pada nilai p. H masam disebut asam humik, sedangkan bahan yang tetap dalam larutan disebut asam fulvik.

Karakterisasi BOT: Metode Fisik (fraksionasi fisik) • Pada prinsipnya pemisahan bahan organik dengan partikel tanah. • berdasarkan berat jenis partikel: dilakukan dengan menggunakan bahan suspensi silikat LUDOX yang mempunyai berat jenis (BJ) 1, 8 g/cm 3 dan dapat dibedakan menjadi: – fraksi ringan, merupakan bahan yang telah atau hanya sebagian terdekomposisi, BJ <1, 13 g/cm 3 – fraksi sedang: sebagian terdiri dari humus, BJ 1, 13 -1, 37 g/cm 3 – fraksi berat: bahan organik yang terjerap oleh partikel liat dalam bentuk organo mineral, bersifat amorf, BJ >1, 37 g/cm 3.

Karakterisasi BOT: Metode Fisik (fraksionasi fisik) • berdasarkan ukuran partikel – menentukan jumlah absolut dan proporsi relatif C dan N dari partikel organik dalam tanah. – Fraksi bahan organik tanah berukuran pasir (50 m-2, 0 mm) biasanya lebih labil daripada bahan organik tanah berukuran liat atau debu – Bahan organik tanah yang mempunyai ukuran pasir disebut dengan bahan organik berukuran partikel (Particulate Organic Matter = POM).

Karakterisasi BOT: Teknik radioisotop • dengan radioisotop 14 C, dapat merunut (tracing) umur bahan organik tanah • dengan isotop stabil 13 C dapat membedakan asal bahan organik tanah, dari tanaman bertipe C 3 atau C 4 (rantai fotosintesis): – contoh tipe C 3 adalah tanaman hutan, pohon leguminosa; tipe C 4: tebu, jagung.