Dasar-ilmu-tanah-bahan-organik-tanah.ppt

MK. Dasar Ilmu Tanah

BOT BAHAN ORGANIK TANAH

www.marno.lecture.ub.ac.id

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 . 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

Apa Bahan Organik Tanah itu? Fraksi organik dalam tanah meliputi residu tumbuhan, binatang dan mikroba, bahan segar dan bahan-bahan dari beragam fase dekomposisi …….dan senyawa karbon seperti batubara, grafit dan arang. Bahan organik tanah = (2xC) + O, H, N, P, DS, dll

Bahan Organik Tanah & Kelestarian 1. Menyediakan hara dan membantu ketersediaan hara selama beberapa musim pertumbuhan 2. Memperbaiki sifat fisika, kimia dan biologi tanah untuk pertumbuhan tanaman 3. Menyangga perubahan sifat tanah karena gangguan atau fluktuasi lingkungan (iklim) 4. Mengurangi kontaminasi lingkungan dan kehilangan tanah 5. Mengurangi kebutuhan input eksternal dan membantu daur ulang ketika aplikasi residu organik dan/atau bahan pembenah tanah

Cadangan hara tanaman 1. 95% atau lebih dari total N dalam tanah berupa N-organik 2. Kalau tanah mengandung 2% N-total, maka: 0.2 kg N/100 kg tanah x 95% x 2.000.000 kg tanah/hektar lapisan olah 3800 kg N organik / ha lapisan olah atau

3393 lb N-organik / acre lapisan olah

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.

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

Karbon 11%

Air 75%

Oksigen 10%

Padatan

25%

Hidrogen 22% Abu 2%

SUSUNAN BAHAN TUMBUHAN YG DITAMBAHKAN KE TANAH

AIR 75%

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

Padatan 25%. SUSUNAN UNSUR

Hidrat Arang 60%

Karbon 44% Protein 10%

Lignin 20-30% Lemak, lilin, tanin 1-8%.

Hidrogen 8% Abu 8%

Oksigen 40%

PERUBAHAN BAHAN ORGANIK YG DITAMBAHKAN KE TANAH I. Senyawa dalam jaringan tumbuhan segar Sukar Dilapuk Lignin Minyak Lemak Resin,dll II. Hasil intermedier dekomposisi Senyawa tahan lapuk Resin Lilin Minyak dan lemak Lignin,dll III. Hasil pelapukan dan tahan lapuk Humus: kompleks koloidal dari ligno-protein

Mudah dilapuk Selulose Zat pati Gula Protein,dll

Senyawa tidak tahan lapuk Asam amino Amida Alkohol Aldehide, dll Hasil akhir yg sederhana CO2 dan air Nitrat Sulfat Fosfat, Senyawa Ca,dll.

PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH Laju Dekomposisi

1. Gula,pati,protein sederhana 2. Protein kasar 3. Hemiselulose 4. Selulose 5. Lignin,lemak, lilin, dll.

(cepat dilapuk)

(Lambat dilapuk)

Reaksi yg dialami BOT : 1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas 2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara 3. Senyawa-senyawa organik yang tahan lapuk akan terbentuk dari bahan organik asalnya atau dari hasil bentukan jasad renik tanah

ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanah Bahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu gram bahan kering Mis: 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

Kadar air, % N-total, % P-total, % C-total, % C/N C/P Lignin, % Polifenol, % K, % Ca, % Mg, % Asam-asam organik, g/kg: Sitrat Oksalat Suksinat Asetat Malat Butirat Propionat Phtalat Benzoat Salisilat Galat

Tithonia diversifolia

Tephrosia candida

70.2 2.1 0.3 38.5 19 128 9.8 3.3 2.1 1.3 0.6

62.1 1.7 0.1 33.9 21.1 305 12.1 5.1 1.7 1.2 0.2

32 11 48 17 775 49 31 20 69 0 0

86 30 0 16 15 0 0 19 56 12 0

Sumber: Supriyadi, 2002.

BENTUK-BENTUK KARBON DALAM TANAH Residu organik

Organisme Tanah

BAHAN ORGANIK TANAH Residu organik dalam tanah

Substansi

Substansi

Non-humik 3-8%

Humik 10-30%

Humus tanah 15-35%

Organisme dalam tanah

Diunduh dari: www.supremegrowers.com …………… 18/3/2013

KLASIFIKASI BAHAN ORGANIK TANAH Senyawa Organik dalam Tanah

Organisme Hidup (edaphon)

Bahan Organik Tanah

Bahan yg belum mengalami perubahan

Tipe dan Bentuk BOT

Bahan hasil transformasi (HUMUS)

Substansi Non-humik: 1. carbohydrates 2. lipids 3. amino acids Diunduh dari: …………… 18/3/2013

Substansi Humik: 1. 2. 3.

humic acids (HA) fulvic acids (FA) humins

Pembentukan substansi Humik Ada beberapa jalur pembentukan substansi humik selama dekomposisi bahan organik dalma tanah.

Teori klasik Waksman (jalur 1), substansi humik merupakan hasil modifikasi lignin. Jalur 2 dan 3, pembentukan substansi humik melibatkan quinone. Jalur 4, pembentukan substansi humik melibatkan proses kondensasi gulaamino. Keempat jalur ini semuanya terjadi dalam tanah, tetapi kontribusinya dalam pembentukan senyawa humik mungkin berbeda-beda.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Pembentukan substansi Humik Teori Lignin Teori Lignin-Waksman (1932) Lignin dimanfaatkan secara tidak lengkap oleh mikroba, dan residunya menjadi bagian dari humus tganah. Modifikasi lignin meliputi kehilangan gugus methoxyl (OCH3) menghasilkan hidroksi-fenol, dan oksidasi rantai samping alifatik menjadi gugus COOH. Material yg telah mengalami modifikasi memasuki proses-proses selanjutnya menghasilkan asam humik yg pertama dan kemudian asam-asam fulvaik (fulvat). Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Pembentukan substansi Humik Teori Poli-fenol Konsep pembentukan humus: 1. Lignin, yang dibebaskan dari ikatannya dnegan selulose selama proses dekomposisi BO, mengalami pemecahan oksidatif menghasilkan unit-unit struktural primer (derivasi phenylpropane). 2. Rantai samping unit-unit lignin dioksidasi, terjadi de-metilasi, dan menghasilkan polifenol yg kemudian diubah menjadi quinones oleh enzim polyphenoloxidase. 3. Quinones dihasilkan oleh reaksi lignin dengan senyawa N membentuk polimer berwarna gelap. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Pembentukan substansi Humik Teori Kondensasi Gula-Amino Gula reduksi dan asam amino, hasil dari metabolisme mikroba, mengalami polimerisasi non-enzimatik membentuk polimer nitrogen berwana coklat. Reaksi initial dalam kondensasi gula-amino melibatkan penambahan amina ke gugusan aldehide dari gula membentuk n-substituted glycosylamine. Selanjutnya glycosylamine mengalami reaksi memebntuk N-substituted-1-amino-deoxy-2ketose. Senyawa ini mengalami fragmentasi dan pembentukan rantai tiga atom C aldehyda dan keton, seperti acetol, diacetyl dll; dehidrasi membentuk reductones dan hydroxymethyl furfurals. Semua senyawa ini sangat reakstif dan mudah mengalami polimerisasi dengan senyawa amino menghasilkan produk yang berwarna gelap. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Humik ASAM HUMAT (ASAM HUMIK) – fraksi substansi humik yang tidak larut dalam air pada kondisi masam (pH < 2) tetapi larut pada kondisi pH yg lebih tinggi. Asam ini dapat diekstraks dari tanah oleh berbagai reagen dan tidak larut dalam asam encer. Asam humik merupakan komponen utama dari substansi humik tanah yang dapatdiekstraks. Asam ini warnanya coklat gelap hingga hitam.

ASAM FULVAT (ASAM FULVIK) – FRAKSI SUBSTANSI HUMIK YANG larut air pada semua kondisi pH. Mereka ini tinggal dalam larutan setelah pengambilan asam humik dnegan cara acidification. Asam-asam fulvik berwarna kuning hingga coklat kekuningan. Humin – fraksi substansi humik yang tidak larut air pada sesuatu nilai pH dan dalam alkali. Humins berwarna hitam. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Humik Many investigators now belive that all dark colored humic substances are part of a system of closely related, but not completely identical, high - molecular weight polymers. According to this concept, diferences between humic acids and fulvic acids, can be explained by variations in molecular weight, numbers of functional groups (carboxyl, phenolic OH) and extent of polymerization. Kandungan C dan O, kemasaman dan derajat polimerisasi , semuanya berubah secara sistematis dengan meningkatnya bobot molekul. Asam-asal fulvat yg bobot-molekulnya rendah mempunyai kandungan oksigen lebih banyak, dan kandungan karbon lebbih rendah, dibandngkan dnegan asam humat yg bobot-molekulnya lebih besar. Asam-asam fulvat mengandung lebih banyak gugusan asam , terutama COOH. Kemasaman total asam fulvat (900 - 1400 meq/100g) lebih tinggi dibandingkan dnegan asam humat (400 - 870 meq/100g). Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Humik Perbedaan penting lainnya adalah “oksigen dalam asam fulvat sebagian besar berada dalam gugus fungsionalnya (COOH, OH, C=O); sebagian besar oksigen dalam asam humat tampaknya menjadi komponen struktural dari “inti” atau nucleus”. Sifat kimiawi substansi humik (Stevenson, 1982) Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Humik Asam humat merupakan makro-molekul kompleks aromatik dengan asam amino, gula-amino, peptides, senyawa alifatik terlibat dalam ikatan di antara gugus-gugus aromatik.. Struktur hipotetik asam humat, mengandung gugus Oh-fenolik yang bebas dan yang terikat, struktur quinone, nitrogen dan oxygen sebagai unit jembatan dan gugusan COOH di berbagai lokasi pada cincin aromatik.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Humik The hypothetical model structure of fulvic acid (Buffle's model) contains both aromatic and aliphatic structures, both extensively substituted with oxygen containing functional groups.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Komposisi Substansi Humik Komposisi unsur dalam substansi humik dan beberapa material tumbuhan (by Kononova) % dry ash-free basis

Substansi C

H

O

N

Asam Fulvat

44 - 49

3,5 - 5,0

44 - 49

2,0 - 4,0

Asam Humat

52 - 62

3,0 - 5,5

30 - 33

3,5 - 5,0

Protein

50 - 55

6,5 - 7,3

19 - 24

15,0 - 19,0

Lignin

62 - 69

5,0 - 6,5

26 - 33

-

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Karbohidrat Tanah Carbohydrates consitute 5 to 25% of the organic matter in most soils. Plant remains contribute carbohydrates in the form of simple sugars, hemicellulose, and cellulose, but these are more or less decomposed by bacteria, actinomycetes and fungi, which in turn synthesize polysaccharides and other carbohydrates of their own. Pentingnya Karbohidrat The significance of carbohydrates in soil aries largely from the ability of complex polysaccharides to bind inorganic soil particles into stable aggregates. Carbohydrates also form complexes with metal ions, and they serve as building blocks for humus synthesis. Some sugars may stimulate seed germination and root elongation. Other soil properties affected by polysaccharides include cation exchange capacity (attributed to COOH groups of uronic acids) , anion retention (occurence of NH2 groups), and biological activity (energy source for microorganisms). Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik

Monosakarida, berupa aldehide dan keton derivasi dari alkohol polihidrat yg lebih tinggi.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik

Oligo-sakarida; Sekelompok polimer karbohidrat yg terdiri atas beberapa unit mono-sakarida.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik

Oligo-sakarida; Sekelompok polimer karbohidrat yg terdiri atas beberapa unit mono-sakarida.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Poli-sakarida, mengandung banyak unit monomer (8 atau lebih)

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Karbohidrat dalam tanah berupa:

Kontribusi tipe-tipe gula pada BOT : Gula

% BOT

Amino sugars

2-6

Uronic acids

1-5

Hexose sugars

4-12

Pentose sugars

<5

Cellulose

to 15

Others

trace

1. Gula bebas dalam larutan tanah 2. Poli-sakarida kompleks 3. Berbagai bentuk dan ukuran molekulpolimer yg terikat kuat pada koloid liat dan/ atau koloid humik..

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Lemak dalam Tanah Kelompok senyawa organik “LEMAK” lebih mencerminkan kelompok analitik dan bukannya senyawa tertentu yang spesifik. They represent a diverse group of materials ranging from relatively simple compounds such as fatty acids to more complex substances such as the sterols, terpens, polynuclear hydrocarbons, chlorophyll, fats, waxes, and resins.The bulk of the soil lipids occurs as the so-called fats, waxes, resins. Dalam tanah aerobik normal, lemak terutama sebagai bagian dari jaringan tumbuhan dan mikroba. Sekitar 2 - 6% dari humus tanah berupa lemak, lilin, dan resins.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Lemak bersifat aktif secara fisiologis. Beberapa senyawa mempunyai efek depresi terhadap pertumbuhan tanaman, sedangkan senyawa lainnya berfungsi sebagai hormon pertumbuhan. Lilin dan material lainnya yang serupa berhubungan dengan sifat “water repellent “ pada pasirpasir tertentu. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Asam Amino Asam amini dalam tanah ada beberapa bentuk. Asam amino bebas: in the soil solution in soil micropores As amino acids, peptides or proteins bound to clay minerals on external surfaces on internal surfaces As amino acids, peptides or proteins bound to humic colloids H-bonding and van der Waals' forces in covalent linkage as quinoid-amino acid complexes Muko-protein Asam Muramik. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Sifat-sifat Substansi Non-Humik Asam-asam amino mudah mengalami dekomposisi oleh mikroba, keberadaannya dalam atah hanya sementara. Jumlahnya dalam larutan tanah pada suatu waktu mencerminkan keseimbangan antara sintesis dan destruksi oleh mikroba. Kandungan asam amino dalam tanah snagat dipengaruhi oleh kondisi cuaca, air tanah, tipe tumbuhan dan fase pertumbuhannya, penambahan residu organik dan budidaya tanaman.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Hubungan substansi Humik dengan Fraksi mineral Extensive studies have shown that not much of the humic substances in soil is in free state but much is bound to colloidal clay.

1. 2. 3. 4.

Kombinasi substansi humik dengan mineral tanah: Garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah (acetate, oxalate, lactate dan lainnya). Garam substansi humik dnegan kation alkalin : humat , fulvat. Khelat dengan ion logam. Substansi yg terikat pada permukaan mineral liat.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Garam-garam dari asam organik yg berat molekulnya rendah Salts of low - molecular acids forms in result of action of acids (acetic acid, oxalic acid, fumaric acid, lactic acid) on minerals (magnesite, calcite, siderite and others) or salts of mineral acids with Ca, K and others cations.

Garam-garam substansi humik dengan kation alkaline Salts of humic substances with alkaline cations comprehensive of compounds: humate (salts of humic acids) fulvate (salts of fulvic acids) They are the most characteristic compounds of soil humic substances. The alkaline cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) are held primarily by simple cation exchange with COOH groups (RCOONa, RCOOK etc.). The humate and fulvate occur in soil largely as mixture with hydroxide of Fe and Al. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Khelat dengan Ion-ion Logam A chelate complex is formed when two or more coordinate positions about the metal ion are occupied by donor groups of a single ligand to form an internal ring structure. In soil role of ligands fulfilment simple organic compounds and functional groups of humic substances. Afinitas gugusan organik untuk berikatan dengan ion-ion logam semakin menurun sesuai urutan berikut: -O- > -NH2 > -N=N- > =N > -COO- > -O- > C=O Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Khelat dengan Ion-ion Logam Kemampuan ion-ion logam membentuk khelat semakin menurun dengan urutan : Fe3+ > Cu2+ > Ni2+ > Co2+ > Zn2+ > Fe2+ > Mn2+ The complexing ability of humic and fulvic acids results largely from their content of oxygencontaining functional groups, such as COOH, phenolic OH and C=O group. Soil organic constituents form both soluble and insoluble complexes with metal ions and thereby play a dual role in soil. Low - molecular - weight compounds (biochemicals, fulvic acids) bring about the solubilization of metal ions and affect their transport to plant roots. In contrast, high molecular - weight compounds (e.g. humic acids) function as a "sink" for polyvalent cations.

Agen-agen alamiah pembentuk kompleks sangat penting dalam proses pelapukan dan dalam pergerakan sesqui-oksida ke dalam subsoil.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Kompleks Liat-Organik The interaction of organic substances with clay has a multitude of consequences that are reflested in the physical, chemical and biological properties of the soil matrix. Several mechanisms are involved in the adsorption of humic substances by clay minerals, the main ones being: 1. 2. 3. 4. 5.

Gaya van der Waals Ikatan oleh jembatan kation Ikatan Hidrogen Penjerapan melalui asosiasi dnegan oksida hidrous Penjerapan pada rongga antar-lapisan dalam mineral liat

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Van der Waals' forces Gaya-gaya Van der Waal bekerja di antara semua molekul-molekul, tetapi kekuatannya agak lemah. Pada hakekatnya, gaya-gaya ini merupakan hasil dari fluktuasi kerapatan muatan listrik atom-atom secara individual. An electrically positive fluctuation in one atom tends to produce an elecrically negative fluctuation in a neigh-boring atom and a net attractive forces results. Attractive forces resulting from these fluctuations are every pair of atoms or molecules. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Ikatan oleh Jembatan Kation Karena biasanya anion organik “tolak-menolak” dengan permukaan liat yang bermuatan negatif, penjerapan asam humat dan asam fulvat oleh mineral liat seperti montmorilonit hanya dapat terjadi kalau ada kation polivalen dapa kompleks jerapannya. Unlike Na+ and K+, polyvalent cations are able to maintain neutrality at the surface by neutralizing both the charge on the clay and the acidic functional group of the organic matter (e.g. COO-). The main polyvalent cations responsible for the binding of humic and fulvic acids to soil clays are Ca2+, Fe3+ and Al3+. The divalent Ca2+ ion doesn't form strong coordination complexes with organic molecules. In contrast Fe3+ and Al3+ form strong coordination complexes with organic compounds. Kation polivalen bertindak sebagai jembatan di antara dua “tapak” yang bermuatan listrik. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kompleks Substansi Humik dgn Komponen Mineral Ikatan – H ini merupakan ikatan antara gugus polar molekul organik dengan molekul air terjerap atau oksigen dari permukaan silikat melalui ikatan dengan kation tunggal H+. Kekuatan individual ikatan ini lemah, tetapi mereka ini bersifat adetif sehingga total energi jerapan dapat menjadi besar. Rigorous drying, such as by desication at the soil surface or consumption of available moisture by plant roots, will tend to increase the bonding between humic material and clay by eliminating hydration water and bringing the humic matter in closer contact to the clay. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al. For many soils, hydrous oxides are equal in importance to mica-type surfaces in sorbing humic substances. When clay minerals are coated with layers of hydrous oxides their surface reactions are dominated by these oxides rather than the clay. Anion organik dapat berasosiasi dnegan oksida-oksida melalui gaya tarikan Coulomb sederhana. Anion berasosiasi dengan liat oleh kekuatan yang “lemah” sehingga mudah lepas oleh adanya peningkatan pH atau oleh pencucian dengan NaCl atau NH4Cl.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Jerapan melalui asosiasi dengan oksida hidrous Fe dan Al. The fact that very little humic material can be recovered from soils by these treatments suggest that most of the adsorbed organic matter is retained by supplementary machanisms. Coordination or ligand exchange occurs when the anionic group penetrates the coordination shell of Al or Fe and becomes icorporated with the surface OH layer. Sorpsi asam fulvat pada permukaan oksida diikuti oleh penggantian gugus OH dengan ion-ion COO-. Anion organik tidak mudah digantikan oleh garam-garam sederhana, meskipun jerapan ini sensitif terhadap perubahan pH. Ikatan yg sangat kuat dapat terjadi kalau lebih dari satu gugusan pada molekul humat ikut terlibat. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa N-organik dalam tanah N-organik dalam tanah Over 90% of the nitrogen N in the surface layer of most soils occurs in organic forms, with most of the remainder being present as NH4- whichis held within the lattice structures of clayminerals.

Tanah lapisan atas yang diolah biasanya mengandung 0.06 - 0.3% N. Tanah-tanah gambut mempunyai kandungan N yang tinggi, sekitar 3.5%. Biomasa tanaman dan residu lainnya dapat menyumbang N dalam bentuk asam-asam amino. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa N-organik dalam tanah Beberapa bentuk asam amino dalam tanah: 1. Asam amino bebas: dalam larutan tanah; dlam pori mikro tanah 2. Asam amino, peptida dan protein yg terikat mineral liat: Pada permukaan eksternal; Pada permukaan internal liat 3. Asam amino, peptida dan protein yg terikat pada koloid humik: Ikatan H dan gaya van der Waals Ikatan kovalen sebagai kompleks quinoid-asam amino 4. Muko-protein 5. Asam Muramat Amino acids, being readily decomposed by microorganisms, have only anephemeral existence in soil. Thus the amounts present in the soil solutionat any one time represent a balance between synthesis and destruction by microorganisms. The free amino acids content of the soil is strongly influenced by weatherconditions, moisture status of the soil, type of plant and stage of growth,additions of organic residues, and cultural conditions. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa N-organik dalam tanah Gula-Amino Gula amoni merupakan komponen struktural dari beragam substansi, mucopolysaccharides dan juga ditemukan dalam kombinasinya dnegan mucopeptides dan muco-proteins. Beberapa material gula-amino dalam tanah ditemukan dalam bentuk polisakarida tidak larut alkalin yang disebut “chitin”. Generally the amino sugars in soil are of microbial origin. From 5 to 10%of the N in the surface layer of most soils can be accounted for in N-containing carbohydrates or amino sugars. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa N-organik dalam tanah Asam Nukleat Asam-asam nukleat, yang ada dalam sel-sel organisme hidup, terdiri atas unit-unit mono-nukleotide (base-sugar-phosphate) igabungkan oleh ikatan ester phosphoricacid melalui gula. Ada dua tipe, yaitu: ribonucleic acid (RNA) dan deoxyribonucleic acid (DNA). Mereka ini mempunyai gula-pentose (ribose atau deoxyribose), purine: adenine, guanine dan pyrimidine: cytosine, thymine. RNA juga mengandung uracil. The N in purine and pyrimidine bases is usually considered to account forless than 1% of the total soil N. Small amounts of N are extrcted from soil in the form of glycerophosphatides, amines, vitamins, pesticide and pesticide degradation products. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa N-organik dalam tanah Transformasi Nitrogen A key feature of the internal cycle is the biological turnover of N betweenmineral and organic forms through the opposing processes of mineralizationand immobilization. The latter leads to incorporation of N into microbial tissues. Whereas much of this newly immobilized N is recycled through mineralization, some is converted to stable humus forms. The overall reaction leading to incorporation of inorganic forms of N intostable humus forms is depicted on the picture. Thus the decay of plant and animal residues by microorganisms results in theformation of mineral forms of N (NH4+ and NO3-) and assimilation of part ofthe C into microbial tissue (reaction A). Part of the native humus undergoes a similar fate (reaction B). Reaksi selanjutnya melalui mineralization-immobilization mengakibatkan masuknya N ke dalam bentuk humus yang stabil (Reaksi C).

Stabilisasi N juga dapat terjadi melalui reaksi produk dekomposisi lignin dengan komponen nitrogen (reaksi D). Reaksi mineralisasi dan imobilisasi senantiasa terjadi dalam tanah, tetapi memang arahnya berlawanan. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Transformasi Nitrogen

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa N-organik dalam tanah Reaksi amonia dan nitrit dengan Bahan Organik The fate of mineral forms of N in soil is determined to some extent bynonbiological reactions involving NH4+, NH3and NO2- as depicted in fig. In addition to NH4+ fixation by clay minerals (reaction A), NH3 and NO2- react chemically with organic matter to form stable organic N complexes(reaction B and C). The chemical interaction of NO2- with organic matter may lead to the generation of N gases. Although both types of reactions can proceed over a wide pH range, fixation of NH3+ is favored by a high pH (>7.0). Interaksi nitrit dengan bahan organik banyak terjadi pada kondisi sangat masam (pH 5.0 - 5.5 atau lebih rendah lagi). Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

C/N ratio Untuk tanah permukaan, dan lapisan atas dari sedimen danau dan sedimen marine, nilai C/N ratio biasanya sekitar 10 - 12. Dalam kebanyakan tanah, C/N ratio menurun dnegan meningkatnya kedalaman tanah, seringkali mencapai kurang dari 5.0. Humus alami mempunyai nilai C/N ratio lebih rendah dibandingkan dnegan bahan organik segar , dengan alasan berikut ini. The decay of organic residues by soilorganisms leads to incorporation of part of the C into microbial tissue with the remainder being liberated as CO2. As a general rule, about onethird of the applied C in fresh residues will remain in the soil after the first few months of decomposition. The decay process is accompanied by conversion of organic form of N to NH3 and NO3- and soil microorganisms utilize partof this N for synthesis of new cells. The gradual transformation of plantraw material into stable organic matter (humus) leads to the establishmentof reasonably consistent relationship between C and N.

Faktor lainnya yang dapat menurunkan ratio C/N adalah fiksasi kimiawi NH3 atau amina oleh substansi yang menyerupai lignin. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

C/N ratio The C/N ratio of virigin soils formed under grass vegetation is normally lower than for soils formed under forest vegetation, and for the latter,the C/N ratio of the humus layers is usually higher than for the mineral soil proper. Also the C/N ratio of a well-decomposed muck soil is lower than for a fibrous peat. Kondisi yang memicu dekomposisi bahan organik akan mengakibatkan penurunan nilai C/N ratio. C/N ratio hampir selalu menurun nilainya dengan kedalaman pada suatu profil tanah; untuk lapisan bawah tertentu nilai C/N ratios dapat mencapai kurang dari 5.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa P-organik dalam tanah Phosphorus merupakan unsur hara esensial makro-primer bagi tanaman. Senyawa P dalam tanah dapat dikelompokkan mnejadi tiga kelas: 1. Senyawa organik dalam humus tanah, 2. Senyawa anorganik, dimana P berkombinasi dnegan Ca, Mg, Fe, Al dan dengan mineral liat, 3. Senyawa organik dan anorganik yang berhubungan dengan sel-sel organisme hidup. Microorganisms are involved in transformations of phosphorus between organic and mineral forms. From 15 to 80% of the phosphorus in soils occurs in organic forms, the exact amount being dependent upon the nature of the soil and its composition. The higher percentages are typical of peats and uncultivated forest soils. From the standpoint of plant nutrion, phosphorus is adsorbed by plants largely as the negatively charged primary and secondary orthophosphate ions (H2PO4- and HPO42-) which are present in the soil solution. Small quantities of soluble organic P compounds are also present in water extracts of soil. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa P-organik dalam tanah Siklus P

Siklus P dalam tanah melibatkan serapan P oleh tumbuhan dan pengembaliannya ke tanah berupa residu tanaman dan hewan.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Senyawa P-organik dalam tanah Inositol phosphates

2-50%

Phospholipids

1-5%

Nucleic acids

0.2-0.5%

Phosphoproteins

trace

Tiga macam senyawa penyusun P-organik dalam tumbuhan adalah: phytin, phospholipids, dan asam nukleat.

Metabolic phosphates trace

Recovery P-organik dalam bentuk ini adalah :

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Tipe-tipe Humus dalam tanah Humus occurs in soils in many types, differentates in regard to morphology and fractional composition. A type of humus is it a morphological form of naturals accumulation of humic substances in profile or on the surface of soil, conditioned by general direction of soil-forming process and humification of organic matter. Tipe humus pada lingkungan daratan adalah Mor; Moder; Mull

Mor adalah humus yg banyak ditemukan pada tanah-tanah hutan konifer dan tanah-tanah moorlands. Humus ini muncul pada kondisi tanah dengan aktivitas biologis yang rendah. The mineralization of organic matter proceed slowly and create layers, which maintain a structure of vegatable material.Acidophilic fungi and low active invertebrates participates in transformations of plant residues. Kondisi seperti ini menghasilkan seresah yang tebal. C/N ratio dari humus mor selalu lebih besar dari 20, atau bahkan 30-40, sedangkan pH nya masam. Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Tipe-tipe Humus dalam tanah Moder

merupakan bentuk transisional antara mull dan moder, banyak ditemukan pada tanah-tanah sod-podzolic, loesses dan lahan rumput pegunungan. The organic horizons with moder humus consist of low-thicknessed litter (2-3 cm), which gradually, without bounds, pass on to humus-accumulative horizons. Moder is a type of medium humified humus. Acidophilic fungi and arthropodan participates in transformations of plant residues. C/N ratio equal 15-25. Produced mineral-organic complexes are labile and weakly bounded with mineral portion of soil.

Mull

merupakan humus penciri tanah-tanah chestnut, phaeozems, rendzinas dan tanah-tanah lainnya. Tipe humus ini berkembang pada kondisi vegetasi rumput. Mull merupakan bahan organik yg telah mengalami humifikasi lanjut, yg menghasilkan habitat aktif secara biologis. Tipe humus ini dicirikan oleh pH netral, C/N ratio mendekati 10 dan kemampuan membentuk kompleks yg stabil organik-mineral. Mull merupakanj tipe humus dalam tanah-tanah yang telah diolah (dikelola).

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Tipe-tipe Humus dalam tanah Menurut Kononova, tipe-tipe humus dikelompokkan menjadi:

Humus tipe pertama menjadi penciri tanah-tanah podsolik, tanah-tanah coklat-kelabu, dan tanah-tanah laterit yang berkembang di bawah komunitas vegetasi hutan. Dalam humus ini asam humatnya dominan, sehingga ratio asam hyumat / asam fulvat kurang dari 1. Humic acid indicate small extent of aromatic rings condensation and they are approximate to fulvic acids. Considerable hydrophilic properties of humic acids favor to creation of chelates with polyvalent cations and ability to displacement deep into profile of soil. Considerable mobility of this humus favor process of podsolization.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Tipe-tipe Humus dalam tanah Menurut Kononova, tipe-tipe humus dikelompokkan menjadi: Humus Tipe ke-dua menjadi penciri tanah-tanah phaeozems, rendzinas, tanah-tanah hitam dan tanah-tanah coklat. Rasio asam humat / asam fulvat lebih dari 1; Kondensasi cincin aromatik banyak terjadi dalam asam humat, yang menimbulkan sifat hydrophobic dan tidak-mampu membentuk khelat. Asam humat berhubungan erat dengan komponen mineral tanah. Humus Tipe ke-tiga is characteristic for semidesert soils. Dalam humus ini fraksi asam fulvatnya dominan, sedangkan fraksi asam humatnya masih terbatas. Asam-asam humat terikat oleh komponen mineral tanah.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kandungan Humus dalam Tanah Kandungan humus dalam tanah berfluktuasi dan ada hubungannya dengan faktor-faktor berikut: 1. Jumlah dan kualitas humus, yg ada dalam tanah pada zone bio-ekologis tertentu 2. Waktu proses humifikasi bahan organik 3. Waktu mineralisasi humus, yg ada dlaam tanah 4. Sifat kimia, fisika, fisiko-kimia tanah 5. Jumlah dan kualitas senyawa mineral yg ada dalam tanah.

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kandungan Humus dalam Tanah Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996) Division and order

Cambisols

Type,genera and kind Brown soils formed from sands Brown soils formed from light and medium loams Brown soils formed from heavy loam Brown soils formed from silt formations Brown soils formed from loess and loesslike materials

Humus content % 1.5 0.9 - 2.2 1.8 1.1 - 3.0 2.5 1.6 - 3.7

1.7 1.3 - 1.9 1.9 1.4 - 2.6

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kandungan Humus dalam Tanah Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996) Division and order

LUVISOLS

Type,genera and kind Grey brown soils formed from silt formations

Grey brown soils formed from loess and loesslike materials Grey brown soils formed from light loam PODZOLS

Gleysols:

Podzolic soil formed from sands Boggy soils formed from silts

Humus content % 1.9 1.4 - 2.4 1.8 1.0 - 2.5 1.6 1.0 - 2.6

1.5 1.1 - 2.0 1.6 1.2 - 2.1

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Kandungan Humus dalam Tanah Kandungan humus dalam horison akumulasi pada tanah-tanah utama di Poland (Turski 1996) Division dan Ordo

FLUVISOLS

Type, genera and kind Alluvial soils formed from sands Alluvial soils formed from silts Tanah-tanah Alluvial dari bahan induk berliat

Humus content % 2.9 1.5 - 5.2 3.5 1.7 - 5.8 4.2 2.4 - 6.8

Diunduh dari: http://www.humintech.com/001/articles/article_definition_of_soil_organic_matter3.html …………… 18/3/2013

Bahan Organik tanah dan Agregasi Tanah

Diunduh dari: http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookplanthorm.html …………… 18/3/2013

Sumber Bahan Organik Plants are able to harvest energy from sunlight by making carbohydrates from carbon dioxide and water. This is photosynthesis and provides the energy for powering ecosystems. Plant (and animal) residues then become available for soil organisms to feed on, metabolise and produce new residues.

Diunduh dari: http://vro.dpi.vic.gov.au/dpi/vro/vrosite.nsf/pages/soilhealth_practical-note-soil-organic-

DINAMIKA BAHAN ORGANIK TANAH

Biomassa tanaman

C- larut dan Haralarut

Biomassa fauna dan mikroba

RESIDU ORGANIK

BOT AKTIF BOT LAMBAT BOT PASIF

Dekomposisi BOT

PERANAN BOT DALAM SIKLUS BELERANG

Deposisi Atmosferik

Penguapan

S - ORGANIK

Serapan tanaman

SO4= DALAM LARUTAN TANAH

Pencucian Hara

PERANAN BOT DALAM SIKLUS FOSFOR

Serapan tanaman

Erosi dan runoff

P MINERAL

P ORGANIK

HPO4=

Oksida Fe atau Al

PERANAN BOT DALAM SIKLUS HARA - LOGAM Panen tanaman Erosi dan runoff

BOT

Serapan tanaman

Oksida Fe/Al, Liat, BOT

Logam terlarut

Logam Mineral

Jumlah/Fungsi C organik tanah

Komponen Karbon Tanah

Penyangga hara Penyangga lengas tanah

Total C

Pemeliharaan Struktur Tanah

Peningkatan pengelolaan dan biaya

JARING-JARING MAKANAN DALAM TANAH

DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH Residu di permukaan tanah

Pengolahan Tanah

Residu ukuran partikel dan lokasi

Lengas Tanah Temperatur Tanah

Pembentukan dan Dekomposisi BOT

Pertumbuhan tanaman

Hara Tersedia

Substrat Karbon

SIKLUS N

Atmosfir TheN2 nitrogen cycle

Tanaman

Bakteri fiksasi N dalam bintil akar legum

Nitrat Dekomposer Bakteri Nitrifikas Nitrit i

Amonium NH4+ Bakteri Nitrifikasi

SIKLUS KARBON Tanaman CO2

Hewan

Pupuk Kandang

Reaksi dalam Tanah

Aktivitas Mikroba

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

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 Pengelolaan Bahan Organik

Hara tersedia bagi tanaman Pengambilan Bahan Organik

Produksi Biomasa

PRAKTEK PENGELOLAAN YANG TIDAK BERHASIL MENYEHATKAN TANAH Pengolahan Tanah

Pembakaran seresah Mencampur seresah di bawah permukaan tanah

Kerusakan tanah melalui pemadatan dan menyebabkan menurunnya kesuburna tanah karena hilangnya bahan organik dan menurunnya aktivitas biologis dalam tanah

Mengakibatkan kehilangan biota tanah dan bahan organik tanah

Pertanian konservasi dapat membantu petani meningkatkan kandungan BOT.

Pertanian konservasi berdasarkan pada:

1. Penutup tanah permanen 2. Olah tanah minimum atau tanpa olah tanah 3. Pergiliran tanaman dan tanaman penutup tanah 4. Membatasi lalu-lintas ALSINTAN di atas lahan

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

Biomasa dengan C/N = 38/1

Biomasa dengan C/N = 10/1

Biomasa dengan C/N = 28/1

Hari setelah panen tanaman penutup tanah

Pengaruh C/N ratio terhadap laju dekomposisi BOT

Kedalaman tanah (cm)

Kadar C-organik (%)

ARIDISOL (ARGID)

ALFISOL (UDALF)

SPODOSOL (ORTHOD)

MOLLISOL (UDOLF)

Distribusi C-organik menurut kedalaman tanah

MOLLISOL (UDOLF) Dibajak

Praktek pengelolaan yang menurunkan kandungan Bahan Organik Tanah 1. 2. 3. 4. 5.

Pengolahan tanah yg terlalu sering Pembakaran untuk membuka lahan Pengambilan residu/seresah/sisa panen Pemupukan yang tidak memadai Erosi tanah

Total C-organik (% tanah)

Pengaruh penggunaan-lahan thd kandungan BOT Penelitian dilakukan di Pulai Pasifik, Guam

Kedalaman tanah, cm

Praktek pengelolaan yang dapat meningkatkan BOT 1. Adopsi olah tanah konservasi, pengelolaan residu tanaman dan mulsa pertanian 2. Aplikasi limbah organik ke tanah 3. Adopsi praktek-praktek konservasi tanah 4. Menggunakan pupuk N secara lebih efisien 5. Restorasi lahan-lahan kritis 6. Menggunakan tanaman legume penutup tanah dalam pola pergiliran tanaman.

Pengolahan Tanah Konservasi

Kualitas BO dan Dekomposisinya 1. Nilai C/N ratio biomasa >25 dapat mengakibatkan defisiensi N dalam tanah dan laju dekomposisi yang lambat 2. Semakin kecil-kecil ukuran bahan seresah tanaman, semakin cepat ia mengalami dekomposisi dalam tanah 3. Residu sisa panen tanaman yang kaya lignin dan tanin mengalami dekomposisi lebih lambat daripada biomassa lainnya. Biomasa berkayu kaya lignin, Daun-daun oak mengandung kaya tannin.

BAHAN ORGANIK TANAH Bahan organik dikembalikan ke tanah

Dekomposisi BO segar (partikulat bahan organik)

Koloid BO Polisakarida dan Biomolekul Substansi Humik

PEMBENTUKAN BAHAN ORGANIK TANAH

Gulma

Daun-daun kering

Rabuk kandang

Bahan organik mengalami dekomposisi

Humus dalam tanah

Tanah miskin BO

Diunduh dari: http://www.organicagriculture.co/soil-organic-matter.php…………… 18/3/2013

Bagaimana meningkatkan kandungan BOT ?

Membiarkan residu sisa panen di lahan

Aplikasi kompos Aplikasi pupuk organik / pupuk kandang Mulsa organik dari sisa-sisa panen

Pupuk hijau dan penutup tanah Pergiliran tanaman

Mengurangi olah tanah Menghindari erosi tanah

Diunduh dari: http://www.organicagriculture.co/soil-organic-matter.php…………… 18/3/2013

Peranan bahan organik tanah Sifat-Ciri

Perhatian

Efek pada tanah

WARNA

Warna gelap yag khas pada berbagai jenis tanah seringkali disebabkan oileh tingginya akandungan bahan organik tanah

Membantu menghangatkan tanah pada musim semi

Biodiversitas Tanah

Fraksi organik dalam tanah menyediakan makanan dan energi bagi organisme tanah. Diversitas bahan organik biasanya tercermin dalam diversitas organisme tanah

Beragam fungsi BOT berkaitan dnegan aktivitas flora dan fauna tanah

Penahanan Air Tanah

Bahan organik dapat menahan (menyimpan) air hingga 20 kali beratnya

Membantu mencegah kekeringan dan pengkerutan tanah. Dapat memperbaiki kemampuan tanah berpasir untuk menyimpan air. Jumlah total air tanah meningkat, tetapi belum tentu jumlah airtersedia juga meningkat, kecuali pada tanah berpasir.

Kombinasi dg mineral liat

Mengikat bersama partikel tanah menjadi Memperbaiki aerasi tanah. Menstabilkan struktur agregat tanah yg bagus tanah, Meningkatkan permeabilitas tanah

Menurunkan Bobot Isi tanah mineral

BO biasanya mempunyai BI rendah, sehingga penambahannya ke tanah akan “mengencerkan” tyanah mineral

BI yg rendah biasanya berhubungan dnegan porositas tanah yg lebih tinggi

Kelarutan dalam Ketidak-larutan bahan organik karena BO air berasosiasi dnegan liat. Juga ikatan garamgaram divalen dan tri-valen dnegan BO berifat tidak larut. BO yang terisolasi sedikit larut dalam air

Sedikit BO yagng hilang akibat pencucian

Aksi Penyangga (buffer)

BO mempunyai efek penyangga dalam tanah agak masam, netral dan alkalis

Membantu menyeragamkan kemasmaan dalam tanah

Pertukaran kation

Total kemasaman fraksi organik yg terisolir 300-1400 cmol /kg

BO meningkatkan KTK tanah. Sekitar 20-70% KTK tanah berhubungan dnegan BOT

MIneralisasi

Dekomposisi BOT menghasilkan CO2, NH4+, NO3-, HPO4= dan SO4=

Sumber hara esensial bagi tanaman

Stabilisasi kontaminan

Stabilisasi BO menjadi substansi humik , termasuk senyawa organik yg menguap (pembentukan ikatan residu dgan pestisida)

Stabilitas tgt pada adanya humus dan cadangan karbon dalam tanah

Khelasi logam berat

Membentuk kompleks stabil dengan Cu++, Mn++, Zn++, dan kation lain

Membantu ketersediaan hara mikro bagi tanaman

Kompleksitas bahan organik tanah Bahan organik segar yang mengalami dekomposisi (partikulat bahan organik)

Bahan organik yang larut

Mikroba

Bahan organik Koloidal (Polisakarida dan Biomolekul) Substansi Humik

Fraksi-fraksi BOT mempunyai sifat yang berbeda-beda

Waktu-dekomposisi fraksi organik dalam tanah

Waktu dekomposisi bahan organik dan stabilitas agregat tanah

Stabilitas Agregat

Tanaman penutup tanah yang dibenamkan

Jerami

Pupuk Kandang

Minggu

Bulan

Tahun

Waktu

TANAH : HABITAT BAGI TANAMAN Lingkungan Fisik Akar Tanaman

Nutrisi Tanaman

Kesehatan Tanaman

BOT

Air-tersedia Porositas Aerasi

Cacingtanah

BOT PGPR Pathogen

Rhizosfir

Alelo-kimia

Mikorhiza

BOT

BOT Rhizobia

Fungsi ekologis (lingkungan) dari tanah Melestarikan kualitas sumberdaya Udara CO2, CH4, N2O

Air Infiltrasi

Retensi oleh bahan organik (adsorpsi, kompleksasi)

Memelihara struktur tanah dg BOT

Proteksi Erosi dan Runoff (mulsa)

Mineralisasi BOT / Sequestrasi karbon

Polusi Erosi

Tanah Desertifikasi

Pentingnya multifungsi Bahan Organik Tanah

Aktivitas pengelolaan dan pengaruhnya thd bahan organik tanah Aktivitas Menanam tanaman yang sehat

Menggunakan pupuk kandang Membiarkan sisa panen di lahan

Mengurangi olah-tanah dan erosi

Mengurangi periode bero

Menambah BO

Mengurangi kehilangan BO

PELAPUKAN (DEKOMPOSISI) BAHAN ORGANIK TANAH Laju Dekomposisi

1. Gula,pati,protein sederhana 2. Protein kasar 3. Hemiselulose 4. Selulose 5. Lignin,lemak, lilin, dll.

(cepat dilapuk)

(Lambat dilapuk)

Reaksi yg dialami BOT : 1. Reaksi oksidasi ensimatik yang menghasilkan CO2, H2O dan panas 2. Unsur-unsur fungsional, N, P dan S dibebaskan ke tanah, atau digunakan dalam reaksi-reaksi lainnya dalam siklus unsur hara 3. 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 H

Reaksi-reaksi lainnya terjadi secara simultan, melibatkan unsur-unsur lain selain C dan H. Reaksi yg dialami PROTEIN : Protein + lignin ligno-protein HUMUS Protein Amida + Asam Amino Bakteri, Fungi, Aktinomisetes

Asam organik + -NH2

Asam amino Amida

hidrolisis ensimatik

Asam amino

CO2 + NH4+

NO3-

DEKOMPOSISI BOT vs. SIKLUSNYA BO 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 jaringan asli Senyawa jasad

.

Humus tanah

Tingkatan humus tanah

ENERGI BAHAN ORGANIK TANAH Bahan organik berfungsi sebagai Sumber karbon dan sumber energi bagi jasad renik tanah Bahan organik tumbuhan mengandung energi 4 - 5 kcal per satu gram bahan kering Mis: 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++, …….

Kontribusi Biota Tanah dalam Dekomposisi BOT Sumber: www.ipm.msu.edu/new-ag/issues06/7-26.htm

Perubahan kandungan BOT (MT/Ha) yg dihitung di Taiwan pada berbagai kondisi pengelolaan tanah dengan aplikasi jangka panjang kompos atau pupuk Sumber: www.agnet.org/library/eb/473/

Sejarah pengelolaan

Dugaan kecenderungan masa depan Dengan kompos dan pupuk kimia

Hanya dengan pupuk kimia

Pengolahan konvensional tanpa pupuk

Sebagian besar N berupa bahan organik tanah. Diagram Siklus N Sumber: www.soils.umn.edu/academics/clas...hap2.htm

Bahan Organik

Tanah Partikel

Tanah

Soil processes influence carbon sequestration and transport. The dynamics of carbon transformations and transport in soil are complex and can result in sequestration in the soil as organic matter or in groundwater as dissolved carbonates, increased emissions of CO2 to the atmosphere, or export of carbon in various forms into aquatic systems (DOE, 1999). Sumber: www.climatescience.gov/Library /s...hap7.htm

Pengelolaan lahan untuk meningkatkan “carbon Soil Sequestration” Praktek pengelolaan terbaik untuk menangkap dan menyimpan karbon tanah: 1. Olah tanah konservasi, seperti sistem tanam benih langsung; 2. Eliminasi “bero” musim kemarau; 3. extending crop rotations to include perennial forage crops for hay or pasture. 4. management of crop residue and application of organic materials and manures; 5. soil fertility optimization through improved fertilizer placement and site-specific management; 6. Meminimumkan aplikasi bahan agrokimia. 7. Teknik-teknik lainnya yang dapat membantu meningkatkan hasil tanaman, dan meminimumkan risiko on-site dan off-site. Diunduh dari: http://www.tececo.com/sustainability.role_soil_sequestration.php …………… 20/3/2013

Hubungan antara Bahan Organik Tanah dan Kesuburan Tanah. Cadangan Hara Komponen Kompleks Liat-organik

BOT sebagai

Cadangan Karbon

Cadangan Energi

Status Kimiawi Tanah Status Air Tanah

Status Fisika Tanah Status Biologis Tanah

Model Dinamika Bahan Organik Tanah “Priming effects” merupakan interaksi antara proses dekomposisi substrat organik, seperti residu tanaman, dan substrat yg telah mengalami humifikasi.

Diunduh dari: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380011002602…………… 18/3/2013

Model Tanah-Tanaman. Model pada tingkat agroekosistem. Vegetasi penutup tanah dnegan nilai rasio N:C yang rendah dan laju pengembalian biomasa yang besar, dapat memicu lebih lanjut produksi seresah (residu) dan cadangan karbon tanah.

Diunduh dari: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304380011002602…………… 18/3/2013

.

Diunduh dari: …………… 20/3/2013

KOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH BOT terdiri atas berbagai macam senyawa organik. Cadangan BOT dapat dikelompokkan menjadi empat kategori. 1. 2.

Organisme hidup dan akar tumbuhan, kurang dari 5% total cadangan BOT. Residu dari bangkai tumbuhan, binatang dan organisme tanah yang mulai mengalami dkeomposisi, (<10%).

3. Third is the portion undergoing rapid decomposition (20-45%). 4. Fourth is the stabilized organic matter (humus) remaining after further decomposition by soil microorganisms (50-80%). Diunduh dari: http://www.cmg.colostate.edu/gardennotes/212.html#om …………… 20/3/2013

PENTINGNYA HUMUS DALAM TANAH Humus DAPAT IKUT MEMPERBAIKI SIFAT fisika dan kimia tanah melalui beberapa cara berikut:

1. Humus improves soil structure by binding or “gluing” small mineral particles together into larger aggregates creating large soil pores for improved air and water infiltration and movement. 2. Humus improves water retention and release to plants. 3. Humus slowly releases nitrogen, phosphorus, and sulfur over time, which plants then use for growth and development. 4. Humus bermuatan listrik, humus memperbaiki kesuburan atanah dnegan jalan menahan unsur hara. 5. Humus menyangga menstabilkan pH tanah sehingga cocok bagi akar tanaman. 6. Humus dapat meng-khelat atau mengikat logam-logam dalam tanah, menghindari keracunan akibat logam. Diunduh dari: http://www.cmg.colostate.edu/gardennotes/212.html#om …………… 20/3/2013

Mengelola BOT merupakan kunci untuk memperbaiki kualitas udara dan air

Pengelolaan

BOT

Kesehatan tanah

Kualitas Udara

Kualitas Air Produktivitas

Praktek Pengelolaan terbaik, dapat meningkatkan BOT dan memperbaiki kesehatan tanah, secara positif memperbaiki kualitas udara dan air serta produktivitas tanah.

Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som.html …………… 20/3/2013

Bagaimana BOT bekerja ? Kalau pengelola lahan mulai bekerja untuk memperbaiki BOT, serangkaian perubahan tanah dan manfaat lingkungan akan mengikutinya. The rate and degree of these changes and the best suite of practices needed to achieve results vary with soil and climate. Initially, managing for greater soil organic matter may require higher pesticide, herbicide, or nutrient applications. Produktivitas dan kualitas lingkungan akan dapat diperbaiki. Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013

Udara bersih dan air jernih dimulai dengan BOT.

Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013

Bagaimana BOT bekerja ? 1. Praktek pertanian yang memperbaiki BOT 1. Diverse, high biomass crop rotations 2. Tanaman Penutup tanah 3. Olah tanah minimum 4. Rotational or prescribed grazing 2. Mengubah dinamika BOT 1. Increased surface residue forms a physical barrier to wind and water erosion. 2. Seresah sisa panen dan tanaman penutup tanah menyumbang banyak BO dan hara ke tanah. 3. Sedikit gangguan tanah berarti sedikit pula kehilangan BOT.

Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013

Bagaimana BOT bekerja ? 3. Perubahan sifat-sifat tanah 1. Struktur permukaan menjadi lebih stabil, tidak rentan terhadap pembentukan “kerak” dan lebih tahan erosi. 2. Water infiltration increases and runoff decreases when soil structure improves.

3. BOT mampu menahan 10 - 1,000 kali lebih banyak air dan hara dibandingkan dnegan jumlah yg dapat ditahan oleh mineral tanah.. 4. Beneficial soil organisms become more numerous and active with diverse crop rotations and higher organic matter levels.

Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013

Bagaimana BOT bekerja ? 4. Memperbaiki kualitas udara, kualitas air dan produksi pertanian 1. Debu, alergen, dan patogen di udara segera berkurang. 2. Sedimen dan bebas hara menurun dalam perairan permukaan segera setelah agregasi tanah meningkat dan runoff berkurang. 3. Ground and surface water quality improve because better structure, infiltration, and biological activity make soil a more effective filter. 4. Crops are better able to withstand drought when infiltration and water holding capacity increase. 5. Organic matter may bind pesticides, making them less active. Soils managed for organic matter may suppress disease organisms, which could reduce pesticide needs. 6. Kesehatan dan kesuburan tanaman meningkat kalau aktivitas biologis tanah dan diversitasnya meningkat. 7. Memperbaiki kualitas habitat liar, dg jalan memperbaiki manajemen seresah. Diunduh dari: http://soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_organic_matter/som_work.html …………… 20/3/2013

Soil carbon sequestration: Bagaimana kerjanya Carbon sequestration in soils suggests that fluxes or movements of carbon from the atmosphere can be increased while the natural release of carbon back into the air can be reduced. By absorbing carbon instead of emitting it, soils could evolve from carbon sources to carbon sinks. Proses ini bertumpu pada respirasi dan fotosintesis.

Pelepasan karbon tanah

BOT topsoil (dekomposisi cepat) BOT subsoil (lebih stabil)

Carbon, entering the soil in form of roots, litter, harvest residues, and animal manure, is stored primarily as soil organic matter (SOM). In undisturbed environments, balanced rates of input and decomposition determine steady state fluxes. Penggunaan lahan pertanian dan lainnya telah mengubah keseimbangan alamiah, sehingga pelepasan karbon ke atmosfir cukup besar.

Diunduh dari: http://ag.arizona.edu/oals/ALN/aln49/tschakert1.html …………… 20/3/2013

CADANGAN KARBON TANAH SOIL CARBON STOCK

FOREST INVENTORY.

Cadangan yg tumbuh

Seresah dan Tanah

Forest inventory approach to estimate carbon budgets, where estimates of stem volume of growing stock, gross increment and fellings are converted to biomass, which is further converted to litterfall with turnoverrates and the estimated litterfall is fed into dynamic soil carbon model. Pendekatan ini dapat memberikan estimasi langsung bagi perubahan cadangan karbon pohon hutan dan tanah hutan.

Diunduh dari: http://www.helsinki.fi/geography/research/research_Petteri_Muukkonen.html …………… 20/3/2013

AKUNTANSI KARBON Model Akuntansi Karbon GORCAM (Graz / Oak Ridge Carbon Accounting Model) is a spreadsheet model that has been developed to calculate the net fluxes of carbon to and from the atmosphere associated with such strategies.

Model mempertimbangkan: 1. Perubahan karbon (C) yg disimpan dalam vegetasi, seresah dan tanah, 2. Reduksi emisi karbon karena bahan bakar hayati menggantikan bahan bakar fosil, 3. Simpanan karbon dalam produk kayu, 4. Reduksi emisi karbon, karena produk kayu menggantikan material yang intensif energi seperti baja dan beton, 5. Daur ulang dan pengembalian limbah kayu, 6. Bahan bakar fosil (pelengkap) dipakai untuk produksi bahan bakar hayati dan produk kayu. Diunduh dari: http://www.ieabioenergy-task38.org/softwaretools/gorcam.htm …………… 20/3/2013

Sistem cadangan dan aliran karbon Aliran karbon dari "atmosphere" ke "vegetation" sesuai dengan produksi primer neto. Bangkai tumbuhan ditransfer dari cadangan vegetasi ke lima cadangan seresah.

Decay of organic matter in litter pools produces CO2 that is directly emitted to the atmosphere, and some carbon from litter pools is added to the soil carbon pool which itself also releases CO2 to the atmosphere. Diunduh dari: http://www.ieabioenergy-task38.org/softwaretools/gorcam.htm …………… 20/3/2013

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use

Cadangan di atas tanah

Pendugaan cadangan karbon dalam landuse aktual

Cadangan di bawah tanah

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use Estimasi biomasa dan cadangan karbon di atas tanah pada landuse aktual Kelas tutupan lahan

Input untuk cadangan tanah

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use

Prosedur untuk menghasilkan peta kelas tutupan lahan dari klasifikasi multispectral “satellite images”.

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use Pengukuran alometrik vegetasi hutan di dalam petak ukur 10 × 10 m Here, two options are presented in terms of approaches to calculating trunk and canopy biomass. The selection of the approach depends to a large extent on the conditions and tools available during data collection, and therefore on the variables measured and the degree of accuracy required. Diameter at Breast Height

Ada dua pendekatan, yaitu: Metode alometrik, Metode regresi linear.

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Estimasi biomasa hutan tropis menggunakan regresi biomasa sebagai fungsi DBH AUTHOR FAO FAO

Persamaan

Pembatasan: DBH dan iklim berdasarkan curah hujan tahunan (FAO-1) Y = exp{-1.996 + 2.32 × ln(DBH)} 5 < DBH < 40 cm R2 = 0.89 Dry transition to moist (rainfall > 900 mm) (FAO-2) Y = 10 ^ (- 0.535 + log10 (p × r2)) R2 = 0.94

FAO

3 < DBH < 30 cm Dry (rainfall < 900 mm)

(FAO-3) Y = exp{-2.134 + 2.530 × ln (DBH)} R2 = 0.97 Winrock (from (Winrock-1) Brown, Gillespie and Y = 34.4703 - 8.0671 DBH + 0.6589 DBH2 Lugo, 1989) R2 = 0.67

DBH < 80 cm Moist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)

Winrock (from (Winrock-DH) Brown, Gillespie and Y = exp{-3.1141 + 0.9719 × ln[(DBH2)H]} Lugo, 1989) R2 = 0.97

DBH > 5 cm Moist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)

Winrock (from (Winrock-DHS) Brown Gillespie and Y = exp{-2.4090+ 0.9522 × ln[(DBH2)HS]} Lugo, 1989) R2 = 0.99

DBH > 5 cm Moist (1 500 < rainfall < 4 000 mm)

Luckman

Y = (0.0899 ((DBH2)0.9522) × (H0.9522) × (S0.9522))

DBH ³ 5 cm Dry (rainfall < 1 500 mm)

Not specified

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use Estimasi volume tajuk sebagai fungsi dari bentuk tajuk

Bentuk tajuk Conical

Parabolic

Hemispherical

Persamaan

Pada kenyataannya, sebagian besar volume tajuk ini merupakan ruang “kosong”. The actual proportion of the volume occupied by branches and foliage is estimated by standing beneath the canopy or crown, beside the trunk, and obtaining a careful visual appreciation of the canopy structure. Proporsi ini kemudian dipakai untuk menghitung rongga udara dalam tajuk: Volume padatan = V (m3) × proporsi cabang dan dedaunan dalam volume tajuk.

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pendugaan biomasa dan cadangan karbon : Land use Estimasi Biomasa bawah-tanah Dalam sistem biologi, C ada dalam beberapa macam bentuk cadangan dan kompartemen. Dalam sistem terrestrial, mudah membagi cadangan ini menjadi cadanagan bawah-tanah dan cadangan di atas-tanah.

Estimasi Biomasa Akar Roots play an important role in the carbon cycle as they transfer considerable amounts of C to the ground, where it may be stored for a relatively long period of time. The plant uses part of the C in the roots to increase the total tree biomass through photosynthesis, although C is also lost through the respiration, exudation and decomposition of the roots. Beberapa akar dapat tumbuh cukup dalam, tetapi sebagian besar massa akar berada dlaam lapisan tanah atas setebal 30 cm (Bohm, 1979; Jackson et al., 1996).

Kehilangan karbon dan akumulasinya dalam tanah sangat intensif dalam lapisan atas dari prodil tanah (0-20 cm.). Sampling harus dipusatkan pada lapisan tanah atas ini (Richter et al., 1999). Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Metode Non-destruktif untuk mestimasi biomasa akar METHOD Winrock (MacDicken, 1997; Bohm, 1979)

EQUATION Species × 5:1 More loss than outlined in literature

APPLICABILITY Trees Shrubs

Santantonio, Hermann and Overton (1997)

BGB = Volume AGB × 0.2 BGB = Belowground biomass

Trees Shrubs

AGB = Aboveground biomass Kittredge (1944) Satoo (1955)

log W = a + b log DBH W = dry weight of tree component (roots)

Trees Shrubs

DBH = Diameter breast height (1.3 m) a and b are regression coefficients Ogawa et al. (1965)

log W = a + b log d2h W = dry weight of tree component d = DBH

Trees Shrubs

h = height of tree a and b are regression coefficients Unattributed

log W = a + b log (d2+ h + d2h) W = dry weight of tree component h = height of tree

Trees Shrubs

d = DBH a and b are regression coefficients

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pemodelan dinamika karbon dalam tanah

Model simulasi karbon tanah

Estimasi cadangan karbon dalam sistem landuse aktual dan dalam tanah (cadangan bawah tanah) melalui model simulasi.

Cadangan karbon dalam tanah dan landuse aktual (skenario I)

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pemodelan dinamika karbon dalam tanah Cadangan karbon tanah pada kondisi landuse yang ada, dapat diestimasi dengan model simulasi dinamika karbon. Persyaratan implementasi model adalah: 1.

2. 3.

Obyek pemodelan, i.e. the pedo-climatic cell (PCC) or soil polygon whose carbon dynamics are to be simulated. These units may be the result of zoning or partition of the environment into units. Pengetahuan tentang model, strukturnya dan operasionalnya. Kebutuhan data bagi model. Hal ini menentukan input data dan kesulitan dalam parameterisasi model.

The dynamics of C in the soil are complex. Accordingly, the models that simulate these dynamic processes can be complex too. Soil carbon simulation models are process-oriented multicompartment models. Typically, the models are mainly empirical in nature and all contain a slow or inert pool of organic C, which is not necessarily described in its nature or rate of formation. Some models treat the soil as homogeneous with respect to depth. Usually, the nature of litter is treated as being different to that of SOM. Many of these models reveal convergence in kinetic compartmentalization and a growing use of clay content and the inclusion of an IOM component. Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pemodelan dinamika karbon dalam tanah The Internet resources of SOMNET offer a comprehensive list of models and a detailed description of the characteristics of each model, their required inputs, outputs and the conditions within which the model has performed best. It is beyond the scope of this report to offer a summary of such listings. Dalam rangka memilih model-akhir untuk estuimasi perubahan BOT dan cadangan karbon tanah (menurut waktu) harus diperhatikan: 1. Akses the Web site; 2. Kriteria seleksi model; 3. narrow down, iteratively, to a short list of three or four models; and 4. Mencari informasi detail tentang model dalam literatur teknis. 5.

Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Pemodelan dinamika karbon dalam tanah Kriteria seleksi meliputi: 1. Input yg diperlukan model harus “cocok” dengan data yg tersedia dalam database. 2. Output model harus memenuhi tujuan pemodelan. 3. Model harus adaptif terhadap kondisi tanah, iklim, dan pengelolaan lahan di suatu daerah. 4. Model simulasi harus menyediakan pilihan pengelolaan yg perlu dimodel. 5. the level of accuracy of estimates from the model should be within the target accuracy required by the project. 6. there is reported evidence that the model has performed well in ecological circumstances similar to those of the site of concern. 7. accessibility and ease of use together with the implicit assumptions in the model about the user’s technical background. Diunduh dari: http://www.fao.org/docrep/007/y5490e/y5490e07.htm…………… 20/3/2013

Cadangan di atas tanah

…… cadangan karbon hutan jati ……..

Cadangan di dalam tanah Foto: smno.hutanjati.saradan.januari2013