SIFAT DAN CIRI BIOLOGI TANAH SIFAT BIOLOGI TANAH
SIFAT DAN CIRI BIOLOGI TANAH
SIFAT BIOLOGI TANAH TIU : Setelah mempelajari Materi Sifat Biologi Tanah, mahasiswa diharapkan mampu memahami dan menjelaskan sifat biologi tanah, yang meliputi : (a) jasad hidup tanah dan peranannya, (b) makro dan mikroorganisme tanah, (c) bahan organik dan sumber bahan organik tanah, (d) peranan bahan organik tanah, (e) sifat dan ciri humus, (f) faktor-faktor yang mempengaruhi bahan organik, dan (g) pengelolaan bahan organik tanah
Bahan Organik 5% Udara 25% Mineral 45% Air 25% • Bahan organik dari tanah mineral hanya 5% • Namun peranannya dalam tanah sangat besar • Bahan organik berasal dari kehidupan dalam tanah yang disebut Biologi Tanah
A. JASAD HIDUP TANAH DAN PERANANNYA 1. Klasifikasi Jasad Hidup • Dipandang dari sudut tanaman ada 2 kelompok besar jasad hidup (organisme): 1. organisme yang menguntungkan tanaman meliputi seluruh organisme yang melakukan pelapukan, mineralisasi, dan fiksasi N 2. organisme yang merugikan tanaman meliputi organisme yang melakukan persaingan hara dengan tanaman dan yang meyebabkan hama dan penyakit tanaman
Organisme utama yang umum dijumpai dalam tanah 1. Binatang (Fauna): a. Makro: - Hidup dari bahan tanaman (binatang kecil, serangga, rayap, bekicot, cacing) - Pemangsa (serangga, rayap, laba b. Mikro: - Pemangsa dan parasit (nematoda, protozoa, rotifera)
2. Ganggang( Algae) • Beberapa jenis alga a. l : Chlorophycophyta (alga hijau), Phacophyta (alga coklat), Chrysophycophyta (alga hijau kuning, alga emas, diatom), Rhodophycophyta (alga merah)
3. Fungi Yang termasuk dalam kelompok fungi a. l: jamur, kapang, khamir, ragi Bersifat organotrof dan bertanggung jawab terhadap dekomposisi residu organik
4. Bakteri: Pengelompokan berdasarkan kebutuhan oksigen: - aerob (bakteri yang membutuhkan oksigen) - anaerob (bakteri yang tidak membutuhkan oksigen Pengelompokam bakteri berdasarkan perbedaan sumber energi : - fototrofik (bakteri yang menggunakan cahaya sebagai sumber energinya ) - kemotrofik (bakteri yang menggunakan senyawa kimia sebagai sumber energinya) Pengelompokam bakteri berdasarkan perbedaan sumber karbon - Autotrofik/ litotrofik (bakteri yang menggunakan CO 2 sebagai sumber karbonnya) - Heterotrofik/ organotrofik (bakteri yang menggunakan senyawa organik sebagai sumber karbonnya) • Umumnya spesies bakteri kemoorganotrofik
Secara umum aktivitas organisme tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor a. l: 1. Iklim (curah hujan, suhu dll) 2. Tanah (kemasaman, kelembaban, suhu, hara, dll) 3. Vegetasi (hutan, padang rumput, belukar dll)
Akibat berbagai faktor tersebut menimbulkan kesukaran untuk menduga jumlah, macam dan aktivitas organisme di alam tanah. Namun beberapa ketentuan dapat digunakan a. l: -Di bawah vegetasi hutan terdapat fauna yang beragam dibanding di bawah padang rumput, tetapi di bawah padang rumput fauna tanah lebih aktif dan bobot tiap hektarnya lebih berat -Tanah yang dikapur dan dipupuk mikroorganismenya lebih banyak daripada tanah asam -Tanah perawan yang relatif subur mikrorganimenya lebih banyak dibanding tanah yang telah dikuras unsur haranya
• Aktivitas organisme tanah dicirikan oleh parameter: 1. Jumlahnya dalam tanah 2. Bobot tiap unit isi atau luas tanah (biomassa) 3. Aktivitas metabolik( enzim, respirasi)
2. Peranan Jasad Hidup Tanah • Peranan utama organisme tanah adalah : Mengubah bahan organik, baik segar maupun setengah segar atau sedang melapuk, menjadi bentuk senyawa lain yang bermanfaat bagi kesuburan tanah
Cacing Tanah • Cacing merupakan hewan berkelamin dua (melakukan perkawinan silang) Kopulasi berlangsung di atas permukaan tanah pada malam hari/pagi hari. Telur di letakkan dalam cocon. periode mulai dari bertelur, menetas, hinga dewasa, menghabiskan waktu 6 -18 bulan • Jenis yang banyak ditemukan adalah Lumbricus terrastis (merah) dan Allolobophora caleginosa (merah jambu)
• Cacing berperanan dalam mencampurkan bahan organik kasar atau halus antara lapisan atas dan bawah. Aktivitas ini menyebabkan tanah menjadi gembur dan penyebaran bahan organik agak merata • Kotoran cacing kaya akan unsur hara
Mikroorganisme Tanah • Peranan umum: - sebagai sumber bahan organik - pendekomposisi bahan organik - melakukan sintesis umum - menghasilkan senyawa anorganik
• Nematoda - Binatang bulat seperti cacing, tetapi ukurannya sangat kecil dan hanya bisa dilihat dengan mikroskop - Terdiri dari 3 golongan : * hidup dari bahan organik yang sedang membusuk * predator * parasit
• Protozoa - Hewan yang paling sedehana dikelompokkan menjadi : * amoeba * siliata * flagelata • Rotifera
• Akar tanaman - Memperbaiki sifat fisik tanah Akar tanaman membuat lubang-lubang yang dapat memperbaiki drainase dan aerasi tanah Membentuk dan memantapkan agregat - Penyumbang bahan organik
• Algae - ada yang mempunyai klorofil dan tidak - yang mempunyai klorofil hidup dipermukaan tanah, bersifat foto autotrof - yang tidak berklorofil hidup di tanah lapisan bawah, bersifat kemo heterotrof
• Padang rumput merupakan habitat yang cocok bagi algae hijau biru • Kebun tua cocok untuk diatome • algae hijau biru (blue green algae) yang hidup di sawah bisa memfiksasi N dari udara • BGA dalam klasifikasi sebenarnya termasuk ke dalam bakteri (cyanobacteria
• Fungi Tanah - Tidak berklorofil, sumber energinya dari bahan organik (heterotrof) - Kapang dapat hidup dalam suasana asam, netral, dan basa. Dalam suasana asam kapang lebih berperan dalam dekomposisi bahan organik daripada bakteri
Macam-macam Fungi yang Menguntungkan • Penicillium, Mucor, Aspergillus • Mikoriza
Mikroorganisme lainnya • Aktinomisetes • Bakteri
Pengaruh Buruk mikroorganisme terhadap tumbuhan • Persaingan antara jasad mikro dapat terjadi antara jasad mikro dengan tanaman atau juga terjadi diantara sesama jasad mikro • Persaingan ini dalam hal memperoleh sumber makanan • Jasad mikro tertentu juga dapat mengeluarkan sejenis bahan kimia yang dapat membunuh jasad mikro lainnya. Bahan kimia tersebut sekarang dikenal sebagai antibiotika, diantaranya adalah penesilin, streptomisin, dan areomisin
B. BAHAN ORGANIK TANAH • Bahan organik adalah semua bahan yang berasal dari jaringan mahluk hidup(tanaman, hewan, dan mikroorganisme) baik yang hidup maupun yang telah mati yang telah mengalami dekomposisi • Bahan organik merupakan bahan penting dalam menciptakan kesuburan tanah, baik secara fisika, kimia, dan biologi tanah • Bahan organik merupakan bahan pemantap tanah • Bahan organik merupakan sumber hara tanaman • Bahan organik merupakan sumber energi bagi organisme tanah
1. Sumber Bahan Organik Tanah • Sumber primer bahan organik tanah adalah jaringan tanaman ( akar, batang, raning, daun dan buah) • Sumber sekunder bahan organik adalah hewan. Hewan harus terlebih dahulu menggunakan bahan organik tanaman, setelah itu barulah hewan menyumbangkan bahan organiknya ke tanah • Berbeda sumber bahan organik maka berbeda pula pengaruhnya kedalam tanah. Hal ini berhubungan dengan komposisi dari bahan organik tersebut
• Komposisi jaringan hewan berbeda dengan jaringan tumbuhan. • Umumnya jaringan hewan lebih cepat hancur dari jaringan tumbuhan. Jaringan tumbuhan sebagian besar tersusun dari air rata-rata 75 % dan padatan 25 %.
Air 75% Gula dan Pati (1 – 5%) Hemisolulose (10 – 30%) Selulose (20 – 50%) 25% Padatan Hidrat Arang 60% Karbon 44% Hidrogen 8% Protein 10% 25% Lignin (10 -30%) Lemak, Waks, Tanin (1 – 8%) Macam Senyawa Gambar : Komposisi Bahan Tanaman Oksigen 40% Susunan Unsur Abu 8%
☻ Bahan organik yang berada di atas permukaan tanah biasanya terdapat dalam bentuk seresah (akumulasi residu tanaman/hewan) dan sebagian terdapat dalam bentuk yang sedang terdekomposisi. ☻ Bahan organik yang berada di bawah tanah umumnya telah menjadi bentuk sebagai senyawa humus (humic substance) baik yang terdapat di subpermukaan maupun pada horison tanah tertentu seperti horizon Bh pada tanah ordo Spodosol. 30
• Susunan abu adalah seluruh hara yang diserap yang diperlukan tanaman, kecuali C, H, dan O • Walupun kadar abu hanya sekitar 8%, tetapi mereka memainkan peranan penting • Karbohidrat terdiri dari C, H, O Lemak terdiri gliserida dan asam lemak Lignin tersusun dari C, H, dan o dalam bentuk struktur lingkaran Protein merupakan senyawa palin komplek terdiri dari C, H, O, N, P, S, Fe dan beberapa unsur lainnya
2. Pelapukan Bahan organik dan Hasilnya • • Sumber dan komposisi bahan organik sangat menentukan kecepatan dekomposisi dan senyawa yang dihasilkan Berdasarkan kecepatan dekomposisi bahan organi dikelompokkan : a. Bahan organik yang mudah didekomposisi: - Gula, zat pati, dan protein - Protein kasar - Hemi selulosa b. Bahan organik yang sukar didekomposisi - Hemi selulosa - Selulosa - Lignin, lemak, waks, dll
• Dekomposisi menghasilkan beberapa senyawa antara lain : a. Hasil intermedier dekomposisi 1. Senyawa resisten antara lain : resin, waks, minyak dan lemak, lignin , dll 2. Senyawa tidak resisten antara lain : asam amino, amida, alkohol, aldehida, dll b. Hasil akhir dekomposisi 1. Senyawa yang resisten yaitu: humus (komplek koloidal dari ligno-protein) 2. Senyawa yang sederhana yaitu : karbondioksida, air, nitrat, sulfat, fosfat, senyawa kalsium dll
Siapa yang melakukan dekomposisi ? DEKOMPOSER MIKROORGANISME
Reaksi umum bahan organik dalam tanah a. Oksidasi enzimatik yang menghasilkan CO 2, air dan energi b. Reaksi spesifik pembebasandan/atau immobilisasi unsur esensial seperti N, P, S dll c. Sintesis dari bahan resisten hancuran menjadi bentuk senyawa baru
• Seluruh bahan organik yang dirombak mengalami proses oksisadi enzimatik (pembakaran ) yang melibatkan mikroorganisme Senyawa ada + O 2 CO 2 +2 H 2 O + E C dan H oksidasi enzimatik Protein oksidasi enzimatik CO 2 + H 2 O + amida +asam amino+ amonium +nitrat +E
• Senyawa N yang dihasilkan dari dekomposisi: - sebagiandigunakan oleh mikroorganisme untuk membentuk tubuhnya - sebaian lagi bereaksi dengan lignin dan senyawa resisten lainnyamembentuk humus • Penambahan organik ke dalam tanah akan meningkatkan jumlah dan aktivitas mikrorganisme. Jumlah dan aktivitas mikroorganisme tersebut akan kembali ke kondisi semula sejalan dengan berkurangnya bahan organik tersebut
Hasil dekomposisi oleh mikroorganisme adalah: a. Karbon : CO 2, CO 32 -, HCO 3 -, CH 4, C b. Nitrogen : NH 4+, NO 2 -, NO 3 c. Belerang : S, H 2 S, SO 32 -, SO 42 -, CS 2 d. Fosfor : H 2 PO 4 -, HPO 42 e. Lainnya : K+, Ca 2+, Mg 2+, H 2 O, O 2, H+, OH-, dll
Peredaran dan Pelapukan Senyawa Karbon
Gambar. Siklus Karbon. Bahan organik (CH 2 O) yang berasal dari fotosintesis (tumbuhan, alga dan cyanobakter)
Pelapukan Senyawa Nitrogen • Senyawa yang mengandung nirogen sebagai hasil dekomposisi bahan organik adalah : - amonium - nitrit - nitrat - gas nitrogen
• Protein amonium proses enzimatik • Amonium tersebut akan mengalami : - dimanfaatkan oleh mikroorganisme - dimanfaatkan oleh tanaman - diubah menjadi nitrat - hilang tercucci • Perubahan amonium menjadi nitrat disebut nitrifikasi oksidasi 2 NH 4+ + 3 O 2 2 NO 2 - + 2 H 2 O + H+ + E enzimatik 2 NO 2 - + O 2 oksidasi 2 NO 3 + E enzimatik
• Nitrifikasi dipengaruhi oleh : - kelembaban - suhu, - aerasi - adanya Ca - tersedianya amonium
Pelapukan Senyawa Belerang • Senyawa organik juga mengandung belerang (S) • Senyawa sederhana belerang dibentuk oleh jasad heterotrof. Selanjutnya senyawa sederhana S ini dioksidasi oleh jasad ototrofik membentuk sulfat. Bentuk sulfat ini dapat dimanfaatkan oleh tanaman atau hilang tercuci oksidasi - (HS) + 2 O 2 SO 4 -2 + H+ + E enzimatik
Pelapukan Fosfor • Melalui pelapukan P organik dapat diubah menjadi P anorganik, seperti H 2 PO 4 - dan H 2 PO 4 -2 yang dapat diserap tanaman • P anorganik dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pembentukan tubuhnya, dan menjadi bentuk P organik
Humus dan Pembentukannya • Humus adalah senyawa komplek yang agak resisten terhadap pelapukan, berwarna coklat, amorfus, bersifat koloidal, dan berasal dari jaringan tanaman dan hewan yang telah dimodifikasi atau disentesis oleh berbagai mikroorganisme • Komposisi humus adalah : - lignin berikatan dengan N - minyak, lemak dan resin - uronida dan karbon uronida - polisakarida berikatan N ( amino-polisakarida) - protein dan liat
Sifat dan Ciri Humus • Bersifat koloidal seperti liat, tetapi amorfus • Luas permukaan daya jerap lebih besar dari liat • Kapasitas tukar kation (KTK) 150 – 300 me/100 g, liat hanyan 8 – 100 me/100 g • Daya jerap air 80 – 90 % dari bobotnya, liat hanya 15 – 20 % • Daya kohesi dan plastisitasnya rendah, sehingga mengurangi sifat lekat dari liat dan membantu granulasi agregat tanah • Misel humus tersusun dari lignin, poliuronida dan protein liat yang didampingi oleh CHONSP dan unsur lain • Muatan negatif berasal dari gugus –COOH dan OH yang teresmbul di pinggiran dimana ion H dapat digantikan oleh kation lain • Mempunyai kemampuan meningkatkan unsur hara tersedia seperti Ca, Mg, dan K • Merupakan sumber energi bagi mikroorganisme • Memberikan warna gelap pada tanah
3. Peranan Bahan Organik Peranan bahan organik ada yang bersifat langsung terhadap tanaman, tetapi sebagian besar mempengaruhi tanaman melalui perubahan sifat dan ciri tanah • Pengaruh langsung bahan organik pada tanaman - Menghasilkan hormon tumbuh dan vitamin yang dapat diserap langsung oleh tanaman
• Pengaruh bahan organik pada ciri fisika tanah - Kemampuan menahan air meningkat - Warna tanah menjadi coklat hingga hitam - Merangsang granulasi agregat dan memantapkannya - Menurunkan plastisitas, kohesi dan sifat buruk lainnya dari liat
• Pengaruh bahan organik pada ciri kimia tanah - Meningkatkan daya jerap dan kapasitas tukar kation - Jumlah kation yang mudah dipetukarkan meningkat - Unsur N, P, S diikat dalam bentuk organik atau dalam tubuh mikroorganisme, sehingga terhindar dari pencucian, kemudian tersediakembali - Pelarutan sejumlah unsur hara dari mineral oleh asam humus
• Pengaruh bahan organik pada ciri biologi tanah - Jumlah dan aktivitasmetabolik tanah meningkat - Kegiatan mikroorganisme dalam membantu dekomposisi bahan organik juga meningkat
4. Nisbah Karbon - Nitrogen • Jaringan tanaman sebagian besar tersusun dari C, sedangkan N jauh lebih sedikit. Oleh karena itu jumlah CO 2 dan N yang dihasilkan pada proses dekomposisi juga berbeda • Nisbah C-N dalam tanah berkisar antara 8/1 hingga 15/1 atau rata-rata 10/1 hingga 12/1 • Nisbah C/N daerah kering < daerah basah • Nisbah C/N tumbuhan 20/1 – 30/1 • Nisbah C/N pupuk hijau dan pupuk kandang dapat mencapai 90/1 • Nisbah C/N dalam tubuh mikroorganisme 4/1 – 9/1
• Nisbah C/N bahan organik segar menetukan reaksi dalam tanah. Bila C/N bahan organi tinggi maka akan terjadi persaingan N antara tanaman dan mikroorganisme. N akan di ambil oleh mikroorganisme (N mengalami immobilisasi) Bila nitrifikasi baik, maka C/N akan rendah, dengan demikian bahan organik akan cepat habis • Suatu dekomposisi bahan organik yang lanjut dicirikan oleh C/N yang rendah, sedangkan C/N yang tinggi menunjukkan dekomposisi belum lanjut atau baru dimulai
5. Faktor yang Mempengaruhi Bahan Organik Tanah • Kedalaman tanah Kadar bahan organik terbanyak ditemukan pada kedalaman 0 – 20 cm. Makin ke bawah kadar bahan organik makin berkurang • Iklim Faktor iklim yang paling mempengaruhi adalah suhu dan curah hujan Makin ke daerah dingin kadar bahan organik dan N makin tinggi • Tekstur tanah Makin tinggi jumlah liat makintinggi pula kadar bahn organik dan N bila kondisi lainnya sama Tanah berpasir memungkinkan oksidasi yang baik sehingga bahan organik cepat habis
• Drainase Pada drainase buruk, dimana air berlebih, oksidasi terhambat karena aerasi buruk menyebabkan kadar bahan organik dan N tinggi dibanding tanah berdrainase baik • Vegetasi hutan berbeda kadar bahan organiknya dengan vegetasi padang rumput dan tanah pertanian
6. Pengelolaan Bahan Organik Tanah • Masalah yang dihadapi pada tanah yang ditanami terus menerus adalah merosotnya kadar bahan organik Oleh karen itu bahan organik perlu dipertahankan bahkan perlu ditingkakan
Cara mempertahankan dan meningkatkan bahan organik a. Sumber bahan organik tidak disia-siakan seperti : - membenamkan bahan hijau sukulen - menambahkan pupuk kandang - menutup sisa tanaman di atas tanah b. Mempertahankan jaminan pelapukan melalui: - menjaga reaksi tanah (p. H) - menciptakan drainase yan baik - menambahkan pupuk yang cukup c. Rotasi tanaman, mengatur penanaman secara bergilir sehingga dapat mempertahankan bahan organik tanah
• . TERIMA KASIH SAMPAI JUMPA LAGI
- Slides: 58