DASAR DASAR ILMU TANAH

VI. BIOLOGI TANAH1. Sifat dan Ciri Biologi Tanah

2. Perobahan Bahan Organik

3. Peranan Cacing Tanah

4. Binatang Makro Tanah, Tumbuhan 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

1. SIFAT & CIRI BIOLOGI TANAH

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 5.3-

5.5 (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– Makro

• Hdp dari bahan tanaman– Binatang kecil– Serangga– Rayap– Bekicot– cacing

• Pemangsa:– Serangga– Rayap– Laba-laba

– Mikro• Pemangsa parasit

– Nematoda– Protozoa– Rotifera

• Tumbuhan– Ganggang

• Hijau• Hijau biru• diatom

– Cendawan• Cendawan• Ragi• kapang

– Aktinomisetes– Akar Tanaman– Bakteri

• Aerob (Autotrofik)• Anaerob (Heterotrofik)

Peranan setiap Jasad Hidup Tanah• CACING TANAH (di bag.3)

• AKAR TUMBUHAN:– Memperbaiki aerase & drainase, krn akar

mati membuat lobang & makropori– Memantapkan aggregat tanah– Akar mati penyumbang BO/humus– Penjaga keseimbangan unsur hara dalam

larutan melalui serapan dan pelepasan asam-asam organik sebagai pelarut

• ALGAE TANAH– Algae hijau biru yg terdapat di sawah

dapat menambat N dari udara

• 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

– Kapang• Lbh berperan mendekomposisi BO dari

bakteri & aktinomisetes pada suasana masam

• Jns yg banyak ditemukan: Penicillium, Mucor, Trichoderma, Aspergillus

• AKTINOMISETES– 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

• 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

Air75%

Padatan25%

O10%

C11%

H 2%Abu 2%

Air75%

Padatan25%

C44%

O2

40%

Carbohidrat60%

25% lignin (10-30%)

Prot.10%

5% Lemak, waks, tanin

(1-8%)

H 8%

Abu 8%

Macam senyawa 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

– Oxidasi enzymatic:

– Rx spesific pembebasan/immobilisasi unsur essential:N,P,S

– Sintesa bhn resisten hancuran senyawa baru

CO2 + H2O H2CO3

Source H+ Pelarut Basa

• C & H + O2 CO2 + 2 H2O + Energy

• Protein CO2 + H2O + Amida, AA, NH4, NO3

melepas N

Pembtk jsd ber Rx

Mikro dg lignin

Bacteri

Fungi

ActinoHumus

RX umum Oksidasi BO Tanah

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 lambatC/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 HCO3

-

HCO3-

& CO32-

+ Ca, Mg, K, etc garam

can be leached

Nitrogen Cycle• BO (N) NH4

+, NO2-, NO3

-, N2

• Protein NH4+ :

• Immobilized (by microbes & plants)

• Nitrifikation NO3- :» Uptake by plants & microbes» Leaching

• Rx Nitrifikasi:– 2NH4

++ 3O2 2NO2- + 2H2O +

H+ + Energy

– 2NO2- + O2 2NO3- + Energy

microbesdecomposition

Enzym.Rx.(Hetero. Microbes)

Ammonification

Enzym. Ox.

Enzym. Ox.

Enzym. Ox.

Autotroph,Nitrosomonas

Nitrobacter.

Sulfur Cycle

• BO HS

• HS + 2O2

SO4-2 + Energy

Plant Leaching

Uptake

Heterotrophic

Microbes

Enzym. Ox.

Thiobacillus

Phosphorus Cycle• BO P-

inorg.

Eg. PO4-3, HPO4

-2, H2PO4-

• P-fert. Plant

uptake

Immobilized by microbes

P-Inorg.

Diserap Tanaman

deco

mpo

sed

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 ----------- inorganic

• Immobilization: perubahan inorg ---- organic (by microbes & Plants)

• Nitrification: Perubahan NH4 ----------- NO2- ---------- NO3-

• Ammonification: perubahan BO --------- NH4

• Denitrification: perubahan NO3 -------------- NO2 N2O, N2

Microbes

MicrobesNitrosomonasNitrobacter

Pseudomonas

3. PERANAN CACING TANAH

• Jenis: Lumbricus terrestris, Allolobophora caliginosa,

• Mix OM, kasar-halus, lapisan tanah atas-bawah• Menghaluskan BO (easy to attack by microbes)

• Sumber hara (kotorannya, see Table 1) mencerna tanah ±15 ton/ha/th

• Increase size, & stability soil structure• Improve drainage (due to holes they created)• Amt of soil digested ± 34 ton/ha, esp. in the

upper 15-25 cm– Dipengaruhi oleh kemasaman & kesuburan tanah, &

vegetasi

Table 1. SIFAT FISIKA & KIMIA EXREMEN CACING & TANAH SEKITARNYA

• Sft Kimia & Kotoran Lapisan Lapisan• Fisiko-kimia 0-15 cm 20-40 cm• N total, % 0.35 0.25 0.08• C-org, % 5.17 3.35 1.11• NO3, ppm N 21.9 4.7 1.7• P-av, ppm P2O5 150.0 20.8 8.3• Ca-dd, ppm Ca 2793.0 1993.0 481.0• Ca tot, % 1.19 0.88 0.91• Mg-dd, ppm Mg 492.0 162.0 69.0• KTK, meq/100 g 4.67 3.82 1.63• KB, % 92.9 74.1 55.5

4. BINATANG MAKRO & TUMBUHAN TANAH

• Soil Maco Fauna:– Hidup dari bahan tanaman (cacing, serangga, rayap,

bekicot, binatang kecil) dan sebagai – pemangsa (serangga, laba-laba, rayap)

• Effect of Vegetation on macro fauna:– biomass fauna in grass>Oak forest>Spruce forest– Jenis in forest > in grass– Dominated by detritivor in grass & Oak forest, and

herbivore in Spruce forest

Tumbuhan Tanah• Peran:

– Source of SOM– Decomposing SOM– Synthesizing humus– Nutrient penyedia

• Types:– Plant Roots: for

• Soil physics (aeration & drainage, stabilize soil aggregates)

• OM / humus source• Balancing nutrients in soil

solution through adsorption and Release org. acids

– Algae: fix N in grass & sawah (green & blue-green algae), in old platation (diatome)

– Fungi: to decompose cellulose, starch, gum, lignin, protein, sugar:

• Ragi, jamur, kapang Penicilium, Mucor, Trichoderma, Aspergillus found in:

– Lap. Olah tanah– Lap. Kaya BO– Aerase baik– 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 - BO– Aerase - pH– Suhu -

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 Tumbuhan

Makro Mikro

Ganggang: Hijau,

Hijau-biru, diatom

Cendawan: Cendawan,

Ragi,Kapang

Aktinomisetes:Bakteri

Hidup dari bhn tanaman:

Serangga,Rayap, Bekicot,

Cacing,Bntg kecil

Pemangsa:Serangga,

Rayap,Laba-laba

Pemangsa Parasit:

Nematoda, Protozoa,

Rotifera

Aerob =Autotrofik

Anaerob=Heterotropik

Faktor yang mem-pengaruhi 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