Transcript DDIT-6-Organisme Tanah

DASAR 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 O2 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
• Masing2 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 pH menjadi 5.35.5 (yg disebabkan
aktinomisetes)
– Menaikkan pH 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
• Hijau biru
• diatom
– Cendawan
• Cendawan
• Ragi
• kapang
– Aktinomisetes
– Akar Tanaman
– Bakteri
• Aerob (Autotrofik)
• Anaerob (Heterotrofik)
Peranan setiap Jasad Hidup Tanah
•
•
CACING 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
AKTINOMISETES
–
ALGAE TANAH
–
•
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
•
AKAR TUMBUHAN:
–
•
–
(di bag.3)
–
–
Peka pada suasana masam, baik pada
pH 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 pH 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
•
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, O2, BO, pH, Ca-dd
2. PEROBAHAN BAHAN ORGANIK (BO)
• Komposisi Tanaman
Air
75%
C
11%
Padatan
25%
Air
75%
O
10%
Padatan
25%
H 2%
Abu 2%
Carbohidrat
60%
C
44%
H 8%
Prot.10%
25% lignin
(10-30%)
Macam senyawa
O2
40%
Abu 8%
Sumber Unsur
Proses perombakan jaringan
tanaman tkt tinggi
• Tan tkt tinggi (=produsen primer)  penangkap 1 energi
matahari & CO2
• Serasah (=detritus)  diserang oleh detritivor (=bntg
karnivor), kmd oleh
• Mikroflora  konsumen primer, sekunder, dan tersier
• Sisa tan. Segar  bagian2 kecil oleh: nematoda, keong,
bekicot, serangga, rayap, tikus, dll
• Bagian2 kecil diserang oleh mikroflora & binatang yg
hdp dari jar.tanaman mati atau membusuk
• Bila ada sdkt air  diserang oleh bakteri & fungi
• Cacing  mencampur bagian2 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
CO2 + H2O
H2CO3
• C & H + O2  CO2 +
2 H2O + Energy
• Protein CO2 + H2O
+ Amida, AA, NH4, NO3
melepas N
Pembtk jsd
Mikro
Bacteri
Fungi
Source H+
Pelarut Basa
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:
– CO2
– H2O
– Senyawa Lain:
•C
: CO2, CO3-2, HCO3-, CH4, C
•N
: NH4+, NO-2, NO-3
•S
: S, H2S, SO3-2, SO4-2, CS2
•P
: H2PO4-, HPO4-2
• Others:K+, Ca+2, Mg+2, H2O, O2, H2, 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
O2
…
Carbon Cycle
• Tan uptake C
– CO2 (atm)
– CO32- (soil)
• Akar Tan.
Excrete HCO3HCO3- & CO32+ Ca, Mg, K,
etc  garam
can be
leached
Nitrogen Cycle
• BO (N)
• Protein
decomposition
microbes
Ammonification
Enzym.Rx.
(Hetero. Microbes)
NH4+, NO2-, NO3-, N2
NH4+ :
• Immobilized (by microbes & plants)
• Nitrifikation
Enzym. Ox.
NO3- :
» Uptake by plants & microbes
» Leaching
• Rx Nitrifikasi:
– 2NH4++ 3O2
– 2NO2- + O2
Enzym. Ox.
Autotroph,
Nitrosomonas
Enzym. Ox.
Nitrobacter.
2NO2- + 2H2O + H+ +
Energy
2NO3- + Energy
Sulfur Cycle
• BO
Heterotrophic
Microbes
HS
Enzym. Ox.
• HS + 2O2 Thiobacillus
SO4-2 + Energy
Plant
Uptake
Leaching
Phosphorus Cycle
• BO
P-inorg.
Eg. PO4-3, HPO4-2, H2PO4-
• 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 10oC)
• 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 pH: acid > base
Soil OM management:
• Tujuan: u/ mempertahankan & meningkatkan BO tanah
dan mengurangi CO2 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)
• pH, 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 NH4 ----------- NO2- ---------- NO3-
• Ammonification: perubahan BO --------- NH4
• Denitrification: perubahan NO3 -------------- NO2 N2O, N2
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 &
Fisiko-kimia
N total, %
C-org, %
NO3, ppm N
P-av, ppm P2O5
Ca-dd, ppm Ca
Ca tot, %
Mg-dd, ppm Mg
KTK, meq/100 g
KB, %
Kotoran
0.35
5.17
21.9
150.0
2793.0
1.19
492.0
4.67
92.9
Lapisan
0-15 cm
0.25
3.35
4.7
20.8
1993.0
0.88
162.0
3.82
74.1
Lapisan
20-40 cm
0.08
1.11
1.7
8.3
481.0
0.91
69.0
1.63
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
pH ↓ - pH↑
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 pH
– pH opt 6-7.5
– Suka lembab & aerasi
baik’
– Suka BO
– Bactera:
• Affected by:
– Humidity
– Aerase
– Suhu
- BO
- pH
- Ca-dd
• Peran;
– Dlm semua proses
perubahan BO
– Dlm Rx enzymatic:
» Nitrification
» Fixation N
• Sumber energi:
– Autotrophic: ox.mineral,
C dari CO2
– 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, rH, 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 9luas
tanah)
• Aktifitas metaboliknya