DASAR ILMU TANAH VI BIOLOGI TANAH 1 Sifat
DASAR ILMU TANAH VI. BIOLOGI TANAH 1. Sifat dan Ciri Biologi Tanah 2. Perobahan Bahan Organik 3. Peranan Cacing Tanah 4. Binatang Makro Tanah, Tumbuhan tanah
1. SIFAT & CIRI BIOLOGI TANAH • Jasad Hidup Tanah: Flora dan Fauna • Menguntungkan sebagai decomposer, mineralizer, N fixer • Merugikan yg bersaing hara dg tanaman & penyebab penyakit tanaman – Kompetisi hara dan O 2 dg tanaman – Penyebab hama: (rodent, serangga, nematoda molluska, protozoa) – Penyebab penyakit (Bacteri, fungi, actinomycetes) • Aktifitas • dipengaruhi oleh: – Iklim: Presipitasi, Temperatur – Tanah: Kemasaman, kelembaban, suhu, hara, etc – Vegetasi: Forest, pd rumput, belukar, etc • Beragam dibawah veg hutan dari pd rumput, tapi • Jlh & aktifitas di pd rumput lebih tinggi dari di hutan • Masing 2 fauna tanah menghendaki habitat tertentu • Parameter penciri aktivitas organisme tanah • Jlhnya dlm tanah • Biomasa (bobot perunit isi or vol. tanah) • Aktifitas metabolismenya 60 -80% hsl kegiatan mikroflora
Pengaruh Buruk Biologi Tanah & Pengendalian • Penyebab penyakit tan. : – Bakteri, fungi, aktinomisetes peny. Layu, layu bibit, akar busuk, akar buruk, lanas etc. • Hama tanaman: – Rodent (tikus, tupai), moluska, keong, bekicot, serangga, nematoda, protozoa • Persaingan antar jasad mikro: – Jasad heterotropik > autotropik di bawah pengaruh BO segar (persaingan makanan) – Mengeluarkan antibiotik membunuh jasad mikro lain eg. Penisilin, streptomisin, areomisin • Pengendalian: – Rotasi tanaman – Menurunkan p. H menjadi 5. 35. 5 (yg disebabkan aktinomisetes) – Menaikkan p. H hingga 7. 0 (busuk akar oleh bakteri) – Uap panas – Menciptakan tan. Toleran terhadap penyakit
Jasad Utama dijumpai dlm tanah berdasarkan peranan biokimianya • Binatang • Tumbuhan – Makro – Ganggang • Hdp dari bahan tanaman – – – Binatang kecil Serangga Rayap Bekicot cacing • Pemangsa: – Serangga – Rayap – Laba-laba – Mikro • Pemangsa parasit – Nematoda – Protozoa – Rotifera • Hijau biru • diatom – Cendawan • Ragi • kapang – Aktinomisetes – Akar Tanaman – Bakteri • Aerob (Autotrofik) • Anaerob (Heterotrofik)
Peranan setiap Jasad Hidup Tanah • CACING TANAH • AKAR TUMBUHAN: – Memperbaiki aerase & drainase, krn akar mati membuat lobang & makropori – Memantapkan aggregat tanah – Akar mati penyumbang BO/humus – Penjaga keseimbangan unsur hara dalam larutan melalui serapan dan pelepasan asam-asam organik sebagai pelarut • – Kapang (di bag. 3) • • • ALGAE TANAH FUNGI TANAH – Lbh berperan dlm suasana masam dari bakteri – Fungi dpt menghancur selulosa, pati, gum, lignin, dspg protein & gula – Mikoroza • Fungi yg berasosiasi dg akar tanaman memperluas jerapan akar, shg serapan hara meningkat esp. P pada suasama masam AKTINOMISETES – Peka pada suasana masam, baik pada p. H 6. 0 -7. 5 – Peran utama perombak BO & pembebas unsur hara – Bisa mengurai lignin jadi senyawa sederhana – Mengurai N – Bisa penyebab penyakit, tapi bisa didiatasi dg menurunkan p. H tanah – Algae hijau biru yg terdapat di sawah dapat menambat N dari udara • Lbh berperan mendekomposisi BO dari bakteri & aktinomisetes pada suasana masam Jns yg banyak ditemukan: Penicillium, Mucor, Trichoderma, Aspergillus • BAKTERI – Bersifat koloidal krn kecil – Merombak BO, esp. heterotropik – Monopoli dlm Rx enzymatik eg. Nitrifikasi, oksidasi & fiksasi N – Dipengaruhi oleh: faktor lingkungan eg. Suhu, kelembaban, O 2, BO, p. H, Ca-dd
2. PEROBAHAN ORGANIK (BO) • Komposisi Tanaman Air 75% C 11% Air 75% Padatan 25% O 10% H 2% Abu 2% Carbohidrat 60% C 44% Prot. 10% 25% lignin (10 -30%) 5% Le ma k (1 - , wak 8% s, tan ) in Macam senyawa O 2 40% H 8% Abu 8% Sumber Unsur
Proses perombakan jaringan tanaman tkt tinggi • Tan tkt tinggi (=produsen primer) penangkap 1 energi matahari & CO 2 • Serasah (=detritus) diserang oleh detritivor (=bntg karnivor), kmd oleh • Mikroflora konsumen primer, sekunder, dan tersier • Sisa tan. Segar bagian 2 kecil oleh: nematoda, keong, bekicot, serangga, rayap, tikus, dll • Bagian 2 kecil diserang oleh mikroflora & binatang yg hdp dari jar. tanaman mati atau membusuk • Bila ada sdkt air diserang oleh bakteri & fungi • Cacing mencampur bagian 2 tsb antara lapisan atas dan bawah BO sumber energi bagi mikroba tanah
C: N Ratio • Menentukan tkt dekomposisi BO tanah – C/N 12 -16 : tkt pelapukan lanjut – C/N >16 : tkt pelapukan baru (adanya immobilisasi oleh microbes) (Baldock & Nelson, 2000) • C/N ratio tanah : 8/1 -15/1 (Hakim et al, 1984) • Menentukan kualitas BO – C/N Tanah: ± 8/1 – 15/1, affected by: » Rainfall » Temperature » C/N tanamn/microbes – C/N Tanaman: ± 20/1 – 30/1 – C/N Organisms: ± 4/1 – 9/1 – C/N pujau/pukan : ± 90/1
RX umum Oksidasi BO Tanah – Oxidasi enzymatic: – Rx spesific pembebasan/immobilisa si unsur essential: N, P, S – Sintesa bhn resisten hancuran senyawa baru CO 2 + H 2 O Source H+ H 2 CO 3 Pelarut Basa • C & H + O 2 CO 2 + 2 H 2 O + Energy • Protein CO 2 + H 2 O + Amida, AA, NH 4, NO 3 melepas N Pembtk jsd Mikro Bacteri Fungi ber Rx dg lignin Actino Humus
Hasil Akhir Rx Enzymatic (by microbes) • Energi yg dibebaskan mikroba: – E. laten 1 g DM tanaman – Pemanas = 4 – 5 k cal. • Hasil akhir sederhana: – CO 2 – H 2 O – Senyawa Lain: • C : CO 2, CO 3 -2, HCO 3 -, CH 4, C • N : NH 4+, NO-2, NO-3 • S : S, H 2 S, SO 3 -2, SO 4 -2, CS 2 • P : H 2 PO 4 -, HPO 4 -2 • Others: K+, Ca+2, Mg+2, H 2 O, O 2, H+, OH-, etc.
Berdasarkan Kec. Perubahan (dekomposisi) BO dibedakan atas: • Cepat: (<1 yr) – Gula, pati, simple protein – Protein kasar • Lambat: (1 -…yr) – Sellulose – Lignin, lemak, waks, minyak, resin, etc. • Sedang: (>…. yr) – Hemisellulosa Affected by: • C/N Ratio BO: C/N Ratio tinggi lambat C/N ratio rendah Cepat • Kehalusan bahan • Lingkungan indusiv bagi mikrobes: – – Moisture Temperature O 2 …
Carbon Cycle • Tan uptake C – CO 2 (atm) – CO 32 - (soil) • Akar Tan. Excrete HCO 3 - & CO 32+ Ca, Mg, K, etc garam can be leached
Nitrogen Cycle • BO (N) decomposition microbes • Protein Ammonification Enzym. Rx. (Hetero. Microbes) NH 4+, NO 2 -, NO 3 -, N 2 NH 4+ : • Immobilized (by microbes & plants) • Nitrifikation Enzym. Ox. NO 3 - : » Uptake by plants & microbes » Leaching • Rx Nitrifikasi: – 2 NH 4++ 3 O 2 – 2 NO 2 + O 2 - Enzym. Ox. Autotroph, Nitrosomonas Enzym. Ox. Nitrobacter. 2 NO 2 - + 2 H 2 O + H+ + Energy 2 NO 3 - + Energy
Sulfur Cycle • BO Heterotrophic Microbes HS Enzym. Ox. • HS + 2 O 2 Thiobacillus SO 4 -2 + Energy Plant Uptake Leaching
Phosphorus Cycle • BO rap e s i D P-inorg. an m a an T Eg. PO 4 -3, HPO 4 -2, H 2 PO 4 - • P-fert. Plant uptake decomposed Immobilized by microbes P-Inorg.
Faktor yg Mempengaruhi B. O. tanah: • factors affecting microorganisms, s/a: – Climate: temp. : • Dingin > panas (kdr BO bertambah 2 -3 x setiap penurunan suhu tahunan rata-rata 10 o. C) • Rainfall: too high > sedang < too dry – Soil depth: decrease by depth (15 -20% at 0 -20 cm soil) – Soil Texture: sand < clay (jika kondisi lain sama) – Drainage: good < bad – Land Use: forest > grassland > cult. soil etc – Soil p. H: acid > base
Soil OM management: • Tujuan: u/ mempertahankan & meningkatkan BO tanah dan mengurangi CO 2 emisi ke udara: – Memanfaatkan semua sumber BO: • • Greenmanure (incorporated) Manure (mixed w/ soil) Mulch (distributed on surface) Cover crops – Ciptakan kondisi pelapukan yg baik (for chemical purposes) • p. H, drainage & aeration, add inorg fert. – Rotasi tanaman • Espec. w/ leguminosa – Reduced Tillage • No-till • Conservation till • Etc
Some Terms in the Process of SOM Changes: • Mineralization: perubahan BO Microbes ------ inorganic • Immobilization: perubahan inorg ---- organic (by microbes & Plants) • Nitrification: Perubahan NH 4 ------ NO 2 - ----- NO 3 • Ammonification: perubahan BO ----- NH 4 • Denitrification: perubahan NO 3 ------- NO 2 N 2 O, N 2 Nitrosomonas Microbes Nitrobacter Pseudomonas
3. PERANAN CACING TANAH • • Jenis: Lumbricus terrestris, Allolobophora caliginosa, Mix OM, kasar-halus, lapisan tanah atas-bawah Menghaluskan BO (easy to attack by microbes) Sumber hara (kotorannya, see Table 1) mencerna tanah ± 15 ton/ha/th • Increase size, & stability soil structure • Improve drainage (due to holes they created) • Amt of soil digested ± 34 ton/ha, esp. in the upper 15 -25 cm – Dipengaruhi oleh kemasaman & kesuburan tanah, & vegetasi
Table 1. SIFAT FISIKA & KIMIA EXREMEN CACING & TANAH SEKITARNYA • • • Sft Kimia & Kotoran Lapisan Fisiko-kimia 0 -15 cm 20 -40 cm N total, % 0. 35 0. 25 0. 08 C-org, % 5. 17 3. 35 1. 11 NO 3, ppm N 21. 9 4. 7 1. 7 P-av, ppm P 2 O 5 150. 0 20. 8 8. 3 Ca-dd, ppm Ca 2793. 0 1993. 0 481. 0 Ca tot, % 1. 19 0. 88 0. 91 Mg-dd, ppm Mg 492. 0 162. 0 69. 0 KTK, meq/100 g 4. 67 3. 82 1. 63 KB, % 92. 9 74. 1 55. 5
4. BINATANG MAKRO & TUMBUHAN TANAH • Soil Maco Fauna: – Hidup dari bahan tanaman (cacing, serangga, rayap, bekicot, binatang kecil) dan sebagai – pemangsa (serangga, laba-laba, rayap) • Effect of Vegetation on macro fauna: – biomass fauna in grass>Oak forest>Spruce forest – Jenis in forest > in grass – Dominated by detritivor in grass & Oak forest, and herbivore in Spruce forest
Tumbuhan Tanah • Peran: – – Source of SOM Decomposing SOM Synthesizing humus Nutrient penyedia • Types: – Plant Roots: for • Soil physics (aeration & drainage, stabilize soil aggregates) • OM / humus source • Balancing nutrients in soil solution through adsorption and Release org. acids – Algae: fix N in grass & sawah (green & blue-green algae), in old platation (diatome) – Fungi: to decompose cellulose, starch, gum, lignin, protein, sugar: • Ragi, jamur, kapang Penicilium, Mucor, Trichoderma, Aspergillus found in: – – Lap. Olah tanah Lap. Kaya BO Aerase baik p. H ↓ - p. H↑
Mycorizhae: asosiasi fungi dg akar tanaman memperluas permukaan serapan akar increase serapan P – Actinomycetes: • Peranan: – penambah BO & pembebas hara – Mineralisasi N – Actif pd tnh agak basa • Affected by: – Peka pd low p. H – p. H opt 6 -7. 5 – Suka lembab & aerasi baik’ – Suka BO – Bactera: • Affected by: – Humidity – Aerase – Suhu - BO - p. H - Ca-dd • Peran; – Dlm semua proses perubahan BO – Dlm Rx enzymatic: » Nitrification » Fixation N • Sumber energi: – Autotrophic: ox. mineral, C dari CO 2 – Heterotrophic: BO
Biologi Tanah Binatang Makro Tumbuhan Mikro Hidup dari bhn tanaman: Serangga, Rayap, Bekicot, Cacing, Bntg kecil Pemangsa: Serangga, Rayap, Laba-laba Ganggang: Hijau, Hijau-biru, diatom Pemangsa Parasit: Nematoda, Protozoa, Rotifera Cendawan: Cendawan, Ragi, Kapang Aktinomisetes: Bakteri Aerob = Autotrofik Anaerob= Heterotropik
Faktor yang mempengaruhi aktifitas organisma tanah • Iklim (eg. Suhu, CH, r. H, etc. ) • Tanah tanah subur lebih banyak organisma tanah • Vegetasi macam organisma tanah di bawah hutan > padang rumput, tetapi aktifitas dan jumlahnya di bawah p. rumput > hutan Parameter penduga Aktifitas organisma Tanah: • Jumlah dalam tanah • Bobot tiap unit isi 9 luas tanah) • Aktifitas metaboliknya
- Slides: 25