II. LINGKUNGAN TANAH

A. Pendahuluan Apa itu lingkungan?

Segala sesuatu di luar pusat perhatian kita. Dalam ekologi tanah, yang menjadi center

adalah organisme tanah. Oki, semua komponen (subsistem) tanah

lain kita sebut lingkungan tanah Untuk membahas lingkungan tanah kita

kembali ke bahan penyusun tanah dan interaksinya

B. Keragaman Bahan Penyusun Tanah

Tanah terdiri dari:

1. Bahan mineral

2. Akar tanaman

3. Biomassa mikrobia dan binatang

4. Bahan organik pd bbg tingkat perombakan

5. Air (larutan tanah) dan gas. Distribusi tdk merata komponen2 tsb

menghasilkan kondisi yg beragam pada semua level, dari lapang sampai pori mikro.

Bila dirinci lb lanjut:

1. Bahan mineral, berupa : kerakal, kerikil, pasir, debu dan liat, dan bahan-bahan minerl terlarut (bbg garam, elektrolit, ion). Di luar bahan terlarut, padatan tanah tsb memiliki mineralogi yang beragam. Mineralogi tanah sangat beragam. Untuk liat tanah saja juga beragam.

KLASFIKASI MINERAL

Berdasarkan kristalo kimia:1. Unsur murni2. Sulfida3. Sulfosalt4. Oksida: a. oksida2 sederhana, b. Hidroksida5. Halida6. Karbonat7. Nitrat8. Borat9. Phosphate10. Sulphate11. Tungstate12. Silikat

Mineral yang terdapat di dalam tanah:

> Komposisi tanah terediri dari: padatan, air, dan udara> Padatan: terdiri dari komponen anorganik dan organik> Anorganik : mineral liat yang dibedakan atas:1. Kristalin: a. Oksida dan hidroksida: Fe, Al, Mn, Si, Ti b. Silikat: Neso-, Sorro-, Siklo-, Ino- dan Phyllosilikat c. Garam agak larut: karbonat, sulfat, sulfida 2. Non kristalin: a. Hidrous oksida dari Al dan Si b. Alumino silikat: Alofan, Imogolit dan gelas volkan.

> Mineral yg banyak ditemukan dipermukaan bumi adalah silikat yakni hampir 80% kerak bumi tersusun mineral gol. silikat.

> Mineral gol silikat dibedakan atas: Neso silikat Sorro silikat Cyclo silikat Ino silikat I (Piroksen) Ino silikat II (Amphibol) Phylosilikat Tektosilikat

> Golongan Phylosilikat terdiri dari: 1. Gol. Serpentin 2. Gol. mineral liat: Kaolinit, Montmorilonit, dll. 3. Gol Mika: Muskovit, Phlogopit, Biotit, Lepidolit, Margarit 4. Gol. Khlorit.

Penting! Beda partikel liat dengan koloid liat???

2. Bahan organik bisa dibedakan:

a. BO hidup: dari mikro, meso sampai makro flora dan fauna

b. BO tak hidup: pd bbg tingkat dekomposisi

c. Koloid organik: asam-asam organik sampai senyawa humik

3. Bahan penyusun larutan tanah (soil solution) juga beragam

4. Bahan penyusun udara tanah/gas juga beragam

Keragaman bahan-bahan penyusun tanah tsb akan menghasilkan sifat-sifat tanah yang beragam, baik sifat fisik maupun kimia yang pada gilirannya berpengaruh thd sifat biologi tanah.

Hal itu menjadi tantangan bagi pengambil sampel tanah untuk studi komposisi dan fungsinya

Spektrum yg luas interaksi faktor fisik dan kimia berkontribusi terhadap keragaman sifat habitat tanah dan oki menentukan komposisi dan aktivitas biota tanah pada site dan waktu tertentu.

Bagian II, akan membahas faktor2 tanah paling nyata penentu habitat , khususnya pd level microsite.

C. Tanah sebagai sumber Energi dan Hara bagi Biota1. Mineral Tanah Sebagai Sumber Hara Biota tanah mendapatkan sejumlah nyata

kebutuhan haranya dr pelapukan mineral tanah. Hara dr mineral terlapuk masuk ke dalam

larutan tanah dan mencapai tapak aktivitas biologi melalui kombinasi aliran massa dan diffusi.

Pada bbrp kasus, anggota biota tanah mempercepat laju pelapukan mineral, bisanya mll produksi asam2 organik, shg mendorong pelarutan mineral. Contohnya Lichen (asosiasi antara alga dan jamur), Fungi Ektomikoriza yg melepaskan asam organik.

Bakteri Kemoautotrofik juga dapat memproduksi asam organik, shg dpt mempercepat pelapukan mineral.

Contoh terbatas, oksidasi sulfur oleh genus Thiobacillus menghasilkan sejumlah nyata asam sulfat, yg mempercepat pelapukan mineral.

Fraksi mineral tanah, juga menjadi sumber penting hara tanah, juga wadah hara.

Mineral liat Mineral liat

NH4CaKMg

Mineral liat

NH4CaKMg

EqSoil solution

Beberapa liat dapat memfiksasi hara, shg tidak tersedia bagi organisme. Contoh Illit dpt meretensi NH3, Hidrous oksida dari Fe dan Al dapat memfiksasi Fosfat, dll

Liat juga dpt berperan kunci dalam pengendalian suplai hara, dg tapak utk jerapan enzim pemineralisasi hara.

Secara umum, jerapan enzim pada liat menurunkan aktivitas enzim, ttp memiliki efek penstabilan enzim terikat terhadap serangan protease dan lainnya.

Montmorillonit dg luas permukaan yg besar mrp wadah paling efektif dalam jerapan enzim

Oki, Kehadiran dan tipe liat akan memiliki efek mencolok terhadap aliran hara dalam tanah

D. Bahan Organik Tanah Sebagai Sumber Hara

Semua biota heterotrof tanah, yg mrp bagian terbesar dr mikrobia tanah dan biomass binatang, memerlukan C-organik utk tumbuh.

Kebanyakan heterotrof tanah adalah saprofit, yg menggunakan bahan organik mati. Perombakan Selulosa contoh aktivitas saprofitik.

Selulosa mrp polimer dari glukosa. Tahap awal perombakan adalah depolimerisasi, yg berlangsung di luar sel dekomposer. Glukosa yg dihasilkan siap diasimilasikan ke sel mikrobia, mereka sbg sbr energi dan C utk pertumbuhan sel.

Depolimerisasi awal dilakukan oleh grup mikroba selulotik agak khusus, termasuk bakteri spt spesies Bacillus dan Pseudomonas, fungi spt Aspergillus dan Trichoderma, dan aktinomisetes spt Streptomyces dan Nocardia.

Bahan organik tanah juga melepaskan hara yg terikat scr organik, khususnya N, P dan S, yg sebelumnya terinkor-porasi dalam jaringan hidup. Pelepasan hara terikat scr organik disebut Mineralisasi.

Beberapa contoh reaksi mineralisasi penting disajikan di bawah ini:

1. Pelepasan N dari bahan organik, e.g. Deaminasi dari asam amino:

Asam Glutamat Asam Ketoglutarat + NH3

FAD FADH2

2. Pelepasan P dari bahan organik, e.g. Pembelahan P dari P monoester:

O O

RO P OH + H2O ROH + HO P OH

OH OH

Fosfatase

3. Pelepasan S dari BO, e.g. Pembelahan sulfat dari sulfat monoester:

R.O.SO3 + H2O ROH + H+ + SO42-

Populasi mikroba tanah memproduksi enzim2 pemineralisasi hara spt deaminase, fosfatase dan sulfatase, dan mikroba2 tsb scr khusus melimpah di rhizosfir, dimana N, P dan S dan hara lain terikat scr organik scr kontinyu dilepaskan

≥ 95% dr N dan S berada dlm btk organik dalam kebanyakan tanah permukaan.

Wlp P dalam bentuk organik sering lebih kecil dari N dan S, pelepasan P dr bentuk organik masih mewakili bentuk dominan suplai hara utk biota, kebanyakan btk P anorganiksangat tdk larut.

Sulfatase

Sbr nyata C dan hara dalam BOT dalam bentuk eksudat akar tanaman.

Mikroba2 rhizosfir, bgtg pd eksudat2 kaya tsb, yg mengandung karbohidrat larut, asam organik, dan asam amino, ttp juga mengandung konsentrasi asam lemak, sterol, vitamin dan enzim.

Wlp jml dan kualitas eksudat akar bgtg pada lingkungan host (e.g. Suhu, pH, cahaya, dll) dan faktor 2 yg berhubungan dg tanaman (e.g. Jenis tanaman, tahap perkembangan, kesehatan, infeksi mikoriza).

Kelupasan akar dr bahan sel yg juga menghasilkan kisaran substrat organik yg segera dpt terdegradasi ke mikroba tanah

Makrofauna tanah juga sangat penting secara ekologi terkait pemecahan BOT utk mengakses penampung hara.

Binatang tanah yg terlibat dlm penghancuran BOT mati disebut saprophagus, dan mlp cacing, rayap, semut dan miliped2.

Makrofauna tnh tdk hanya memecah BOT utk dirinya sendiri, ttp juga khususnya penting penghalusan BO utk meningkatkan serangan mikroba dan dalam inokulasi mikroba dr bahan2 yang mereka proses mll ususnya.

Tipe2 BOT berbeda cenderung memiliki komposisi binatang tanah juga mikroba tanah berbeda.

Kondisi masam, Humus mor cenderung didominasi oleh rayap kecil, cacing enchytraeid dan springtails (Collembola).

Kondisi lb netral, humus mull (lb terdekomposisi, remah, dan kaya hara), populasi binatang tanah kaya invertebrata lb besar spt cacing, siput dan miliped yg berasosiasi dg lb banyak bakteri, komunitas mikroba.

Pd kebanyakan tanah mendekati pH netral, cacing mrp binatang tanah terpenting dlm kaitannya dg penda-uran hara.

Spt fraksi liat tanah, fraksi organik juga bertindak sebagai wadah (sink) juga sbg sumber utk hara tanah.

Hara kation dijerap pada tapak pertukaran koloid tanah, yang relatif tersedia.

Bahan organik mampu mengimobilisasi enzim, substrat organik dan mikroba utk memodifikasi laju reaksi biologi.

Asam humik, umumnya menghambat reaksi dekomposisi biologi mll mekanisme spt kompleksasi substrat.

E.Biomas hidup sebagai sumber hara

Ada bbg cara organisme tanah memperoleh hara dari organisme tanah lainnya.

Ingestion (diikuti digestion enzimatik) organisme oleh predator. Contoh Protozoa tanah spt Sarcodina dpt scr langsung memakan (ingest) beribu-ribu bakteri, bbrp fungi dpt menangkap nematoda dg hifanya, kmd scr enzimatik mencerna mangsanya.

Sistem akar tanaman dpt mentransfer hara mll fusi akar langsung.

Mekanisme suplai hara tsb dpt memiliki peran kunci dalam perolehan hara oleh sistem akar.

F. ASPEK STRUKTURAL HABITAT TANAH Dimensi (µm) bahan penyusun tanah dan pori terisi air dan

film air pd bbg tekanan air

Partikel tanah BatuPasir kasarPasir halusDebuLiat kasarLiat halus

2000200-200050-2002-500,2-20,2

Bahan tanaman Rambut akarAkar halusAkar

7-1550-10001000

Mikroba VirusBakteriAktinomisetesFungi

0,05-0,20,5-1,01,0-1,50,3-10

Binatang tanah ProtozoaNematodaRayapCacing

10-80500-2000500-20002-5000

Pori terisi air -10 kPa-100 kPa-1000 kPa

<30<30,3

Film air -100 kPa-1000 kPa

<0,003Tebal bbrp molekul

Dimensi relatif partikel tanah pd Tabel di atas menunjukkan bhw ukuran biota tanah dpt beroperasi dalam tanah.

Tdk ada hubungan sederhana antara distribusi ukuran partikel tanah dg distribusi ukuran biota tanah. Karena jumlah dan sifat ruang pori tanah tdk hanya ditentukan oleh tekstur tanah, ttp juga oleh pembentukan agregat.

2 hal penting agregat tanah dikaitkan dg distribusi biota tanah:

a. Agregasi mengendalikan distribusi pori

b. Agregasi memungkinkan ukuran keluar masuk

komponen biota tanah.

Dalam kaitan dg pertumbuhan akar tanaman, aspek struktural habitat tanah sangat penting.

Laju perluasan sistem perakaran ke dlm tanah sangat dipengaruhi oleh derajat dg mana tekanan diperlukan untuk memperbesar pori tanah yg dimensinya lb kecil drpd dimensi akar.

Ruang pori di dalam dan diantara agregat sangat beragam, karena keragaman kadar liat, yg juga beragam dg kedalaman.

Dg dmk, tanah dg kadar liat tinggi memiliki terlalu sedikit pori besar (macro pores) yang memungkinkan pertumbuhan akar optimal.

Namun, tanah dapat mengembangkan pori makro, juga memediasi pertumbuhan sistem perakaran, melalui pembentukan rekahan. Hal itu terbentuk oleh kehadiran liat mengembang spt Montmorillonit, aktivitas pembuatan lubang oleh binatang tanah spt cacing, dan dari perombakan bahan organik (biochanel dr akar mati).

Pemadatan tanah mengurangi volume pori tanah, terutama oleh pengurangan ukuran pori2 yg lebih besar.

Pemadatan tanah mempengaruhi pertumbuhan akar scr langsung akibat peningkatan hambatan mekanik, dan scr tdk langsung krn perubahan regim air tanah, aliran hara dan aerasi.

Aspek strutural tanah sangat penting dalam kaitan dg keberadaan dan aktivitas binatang tanah.

Krn, scr umum binatang tanah lb menyukai yg lembab tetapi beraerasi baik.

Tekstur lempung (loam), dan struktur dg agregat baik akan mendukung populasi cacing tertinggi dan binatang tanah lainnya.

Namun, aktivitas biota tanah juga mempengaruhi struktur tanah.

Ada dua mekanisme utama bgm akar tanaman mempengaruhi struktur tanah: 1). Akar mendorong struktur ramah dg mengembangkan akar yg ekstensif, 2). Akar mengeksudasikan polisakarida musilage yg dapat menjadi agen perekat.

Hifa jamur juga dapat mengikat partikel2 tanah membentuk agregat.

Biomas mikrobia tanah juga memproduksi polisakarida yg dpat mengikat partikel tanah.

Binatang tanah juga mempengaruhi struktur tanah, spt cacing dengan lubang2nya yg dpt meningkatkan infiltrasi air dan penetrasi akar dan menurunkan BD tnh.

Proses tsb terutama penting di tanah2 tropik ketika mulsa sisa tanaman dibiarkan di permukaan tanah utk mendorong aktivitas cacing.

G. AIR TANAH Derajat pengisian ruang pori tanah oleh air sangat

penting dalam penentuan aktivitas biologi tanah. Bakteri tanah dan protozoa cenderung hidup dalam

air tanah sepanjang waktu. Bila tanah mengering, air terbatas pada film air tipis

mengelilingi partikel tanah. Namun fungi tanah dpt tumbuh pd ruang pori terisi udara.

Binatang tanah besar spt cacing cenderung menempati ruang pori lb besar yg umumnya terisi udara dan hanya menjadi terisi air ketika tanah jenuh.

Sifat pori memegang air tanah juga menentukan ketersediaan air tsb dan aerasi tanah, juga suplai hara, pengaturan tekanan osmotik, juga pH dan Eh larutan tnh.

Hubungan kadar air dengan aktivitas biologi tanah tdk sederhana.

Tanah pasir, memiliki kadar air rendah, ttp umumnya tersedia bagi akar tanaman. Lempung berliat, memiliki kadar air lb tinggi, ttp scr kasar mirip jumlah air tersedia bagi akar tanaman. Krn liat memiliki banyak pori mikro yg menahan air dengan ikatan kuat yg tdk dpt diekstrak oleh akar tanaman.

Hubungan antara ukuran leher pori tanah dg keterse-diaan air bagi akar tanaman disajikan pd Tabel berikut:

Dari Tabel di atas dpt dilihat bhw ada hubungan antara potensial matrik dan diameter leher pori terisi air terbesar:

Ψm = 0,3/d ,dimana Ψm : potensial matrik, d = diameter leher dr pori terisi air terbesar.Idealnya, tanah memiliki sejumlah memadai pori makro dan sejumlah besar pori mikro utk menyimpan air.

Ukuran Leher pori (µm)

Potensial air dan ketersediaan bagi tanaman ketika pori terisi air

≥ 300,3-30< 30

> - 10 k Pa. Air bebas.air gravitasi-1000 sampai -10 k Pa. Dapat diserap akar-< -1000 k Pa. Tdk dapat diserap akar

Cekaman Air

Selama periode relatif kering, air tertinggal pada pori mikro yg terikat kuat oleh partikel tanah.

Bila tegangan > 15 bar (1,5 Mpa), akar tanaman pada umumnya tdk dapat mengekstrak air dan tanaman mati.

Hubungan air mikrobia sedikit berbeda dari yg terjadi pada tanaman. Wlp tdk semua mikroba tanah toleran thd cekaman air/garam, bbrp dpt tumbuh pd kondisi cekaman.

Kisaran toleransi terhadap cekaman air utk mikroba tanah disajikan pada tabel di bawah ini:

MIkroba Potensial air (Mpa)

BakteriYeastFungiAktinomisetes

0 sampai -100 sampai -200 sampai -600 sampai -70

Toleransi meningkat

Hubungan cekaman dengan aktivitas biota tanah akan dibahas pada bagian lain

Air tanah dan suplai hara bagi biota tanah

Air tanah memediasi suplai hara ke organisme. Suplai tsb terjadi mll aliran massa dan difusi. Kepentingan relatif dr 2 proses tsb bgtg pd jumlah pergerakan air tanah.

Bila pergerakan air lambat , suplai hara dominan mll difusi. Peningkatan pergerakan air tanah, aliran massa menjadi lb penting dan komponen terbedar suplai hara. Hal itu khususnya benar utk hara sangat larut spt NO3.

Transpirasi mendorong serapan air, shg ada aliran hara ke arah akar. Di sisi lain suplai C larut yg dieksudasikan akar ke mikroba rhizosfir mll difusi. C larut tsb menjadi substrat pertumbuhannya.

Air tanah dipegang pd tegangan 5 kPa atau kurang akan cenderung terdrainase dr tanah krn pengaruh gravitasi. Pergerakan air tsb akan menyebabkan pencucian hara yg larut (mobil) spt NO3, Cl bahkan K.

H. UDARA TANAH Derajat pengisian pori oleh air akan

berpengaruh mencolok terhadap komposisi udra tanah dan thd komposisi gas2 terlarut dalam air tanah.

Pd tnh beraerasi baik, konsentrasi O2 jarang drop di bawah 20% dan konsentrasi CO2 jarang meningkat di atas 1%

Pada tanah liat berat dan /atau terrendam, dg level aktivitas biologi tinggi, bisa menghasilkan konsentrasi CO2 setinggi 10%.

Konsentrasi CO2 umumnya meningkat dengan kedalaman tanah.

Aktivitas biologi maksimum, biasanya dekat permukaan tanah, karena suplai O2 mll difusi terbesar.

Aktivitas biologi maksimum umumnya terjadi pada potensial air tanah mendekati 40% dr kapasitas memegang air tanah, konsdisi yg biasa ditemukan segera stl hujan atau sedikit di atas permukaan air tanah.

Pd taraf kelembaban lb besar dr itu, laju

aktivitas biologi dibatasi oleh laju difusi O2 yg scr nyata lb lambat dalam air drpad di udara.

Dg dmk, btk dan distribusi RPT sangat penting dlm menentukan laju difusi O2 dan CO2 ke dan dari zone aktivitas biologi.

Jika permintaan respirasi melebihi suplai difusi O2 dr permukaan tanah, maka konsentrasi O2 mendekati nol (kondisi anoxic). Jika aktivitas biologi berlangsung, maka hanya dilakukan scr anaerobik.

Akar tanaman tdk mampu melakukan respirasi scr anaerobik, dan jika berlangsung lama dapat mati.

Udara tanah sbg sumber C dan hara bagi biota tanah

Mikroba tanah heterotrofik dpt tumbuh dlm tanah pd kondisi ketersediaan C dan hara lain rendah.

Pertumbuhan pd kondisi tsb dikenal sbg Oligotrofi dan mrp gambaran umum pertumbuhan mikrobia dlm tanah dimana suplai C dan hara tersedia sering sangat rendah, khususnya pada level microsite.

Mikrobia oligotrofik dpt didefinisikan sbg salah satu yg dominan dlm lingkungan miskin hara, diisolasi dg menggunakan medium hara rendah dan menunjukkan laju pertumbuhan yg relatif tinggi dlm kultur pd konsen-trasi rendah substrat penghasil energi.

Pd kondisi tanah rendah C, udra tanah dapat menambah suplai C.

Diduga heterotrof mikrobia tanah dapat memfiksasi Co2 dr udara. Mikrobia tanah oligotrofik dpt memanfaatkan hidrocarbon dan C volatil lain dr udara.

POTENSIAL REDOX TANAH1. Pengertian Potensial Redoks

Potensial redoks adalah besaran yang menunjukkan sistem bereaksi oksidasi atau reduksi. Besarnya potensial redoks mrp ukuran kekuatan mengoksidasi atau mereduksi.

Semakin tinggi nilai potensial redoks, maka semakin oksidatif, demikian sebaliknya, semakin kecil bahkan negatif, semakin reduktif.

Aktivitas biologi non-fotosintetik dlm tanah (fungi, bakteri scr umum, dan binatang tanah) memperoleh energi dari oksidasi substrat tereduksi, yg bisa organik atau anorganik di alam.

Kalau konsentrasi O2 dalam air tanah jatuh ke mikromo-lar , organisme aerob akan menggunakan O2 utk menerima elektron, menghasilkan air. O2 dirujuk sbg penerima elektron terminal.

Bila konsentrasi O2 jatuh dibawah nilai tsb NO3 dpt menggantinya sebagai penerima elektron terminal, enzim nitrat reduktase menggantikan cytochrome oksidase.

Penerima elektron dlm operasi di tanah ditentukan oleh potensial redox, yg dlm istilah sederhana, mrp ukuran substansi utk tambah/menerima (reduksi) atau kehi-langan (oksidasi) elektron

Pers. Nernst ttg Eh sbb:

Eh = Eo + 0,059/n log [Ox]/[Red]

dimana: Eh = potensial redox (mV)

Eo = potensial standar dr sistem (mV)

n = jumlah elektron dlm sistem

[Ox] = kehilangan elektron

[Red] = penambahan elektron Krn Eh mrp fungsi dari pH (Eh ukuran relatif thd

potensial standar dr elektron H, memberikan nilai 0V pada 1 mol, pH 0), ada kisaran Eh luas dimana setiap tahap reduksi dpt terjadi karena variasi yg mungkin dalam pH tanah.

Contoh, NO3 dpt digunakan sbg penerima elektron terminal (denitrifikasi) pada +420 mV pd pH 7,0 atau pada -250 mV pd pH 10,2

Aturan umum yg baik bhw kehadiran akseptor elektron pd keadaan oksidasi lb tinggi dlm tanah akan cenderung menghambat respirasi yg melibatkan akseptor elektron dg keadaan oksidasi lb rendah. Contoh, reduksi sulfat akan terhambat oleh kehadiran O2, NO3, Mn4+ dan Fe3+

Hal itu lb lanjut dikomplikasi oleh kenyataan bhw , dg aerasi tanah ada variasi spasial potensial redox dalam tanah, khususnya krn microsite beragregat beraktivitas biologi tinggi.

Dalam realitas, sering tdp lb dari satu akseptor elektron beroperasi dalam satu waktu di tanah. Contoh, pd keadaan t3 , NO3, Mn4+, dan Fe3+ dpt beroperasi sbg akseptor elektron dlm tanah scr simultan.

BBrp mikroba tnh memiliki mesin enzim utk menggu-nakan lb dari satu akseptor elektron terminal, contohnya mikroba pendenitrifikasi yg mrp bakteri heterotrof umumnya mampu menggunakan O2, NO3 dan Mn4+.

Krn kemampuan berubah dr metabolisme aerobik ke anaerobik, bakteri ini disebut “anaerob fakultatif”

Bakteri yg hanya dpt berespirasi scr anaerob disebut “anaerob obligat”

Reduksi sulfat di tanah dilakukan terutama oleh bakteri genus Desulfotomaculum dan Desulfovibrio, dan donor elektronnya mlp karbohidrat, asam organik dan alkohol.

Tumbuhan, binatang tanah, dan hampir semua fungi hanya mampu berespirasi scr aerobik dg O2 sbg akseptor elektron terminal (aerob obligat).

Ada bbrp tanaman air yg mampu tumbuh pd kondisi tanah reduktif, spt padi yg memiliki aerenkim utk suplai O2.

Sekalipun di tanah menonjol aerobik, produk anaerobiosis dpt berdifusi ke akar tanaman di tapak aerobik dan menghambat pertumbuhannya.

Produksi fitotoksin mll perombakan anaerob dari sisa tanaman mrp contoh baik fenomena tsb.

Anaerobiosis tanah juga berdampak buruk thd pertum-buhan tanman mll kehilangan NO3 oleh denitrifikasi.

NO3 NO2 NO N2O N2 Bakteri dan hampir semua fungi tanah aerobik

obligat tdk dpt survive utk waktu lama dlm kondisi anaerob. Organisme tsb cenderung jumlahnya menurun. Penurunan terbesar berasosiasi dg kadar BO tinggi, krn pbtk produk fungitoxic(etilen dan H2S) dr dekomposisi BO pd kondisi anaerobik.

pH TANAH

Telah terdokumentasi dlm literatur bhw kemasaman tnh berpengaruh thd aktivitas biologi tanah.

Pengaruh tsb dapat langsung dan tidak langsung

pH = log (1/AH+) atau – log A H+

Jadi pH tanah adalah ukuran konsentrasi /aktivitas ion H dalam air tanah. pH tanah juga dpt dinyatakan sbg ukuran kemasaman larutan tanah, karena asam mrp senyawa yg berdisosiasi dalam air utk memproduksi ion H.

Pd kondisi sangat masam, jika ada Al berpotensi menurunkan pH tanah mll hidrolisis mbtk Al hidroksi.

Pd tnh mendekati netral atau alkalin, tapak pertukaran cenderung ditempati kation basa dapat ditukar (Ca, Mg, Na dan K)

Pertumbuhan biologi tanah, khususnya sistem perakaran tanaman, dpt menyebabkan pemasaman tanah jangka pendek krn kecenderungan kehilangan kation basa yg ditukar oleh kation H.

Perharaan N berefek thd pH khususnya di rizosfir. Pengambilan NH4 oleh akar tanaman diseimbangkan oleh pelepasan ion H ke dalam tanah.

Namun, pengambilan NO3 diseimbangkan oleh pelepasan ion bikarbonat dan OH.

Oki, pH tnh rizosfir, sebagian dikontrol oleh sbr N mineral bagi tanaman, terjadi penurunan bila NH4 mrp sbr N dominan, dan peningkatan bila NO3 dominan.

Dekomposisi mikrobial dr BO cenderung meningkatkan kemasaman tanah mll produksi asam organik. Kecendrungan tjd pd kondisi basah anaerob dimana mikroba fermentatif menghasilkan asam organik mlp asam asetat, laktat, format, butirat dan profionat.

Asam organik larut termasuk asam fulvat tercuci mll profil tnh yg menyebabkan pemasaman dan pelapukan, yg mengarah ke pbtk tanah Podsol dg KB sangat rendah.

Hasil akhir produk metabolisme mikroba heterotrof dan binatang tanah adalah CO2, yg dpt berkombinasi dg H2O membtk H2CO3. Asam lemah tsb akan segera terdisosiasi menghasilkan ionH+ .

pH suatu larutan pd keseimbangan dg CO2 sbb:

pH = 6,04 – 0,65 log P CO2 , dimana PCO2 = tekanan parsial CO2.

Jika aktivitas biologi tnh menghasilkan taraf CO2 = 10% dr udara tnh, akan menghasilkan penurunan pH larutan tnh takdibufer dr 5,7 ke 4,4. Ini penyederhanaan berlebihan krn larutan tnh terbufer dan level CO2 jarang mencapai 10%.

Tlh lama diketahui bhw oksidasi NH4 ke NO3 mrp proses biologi yang memasamkan tanah :

2NH4+ + 3O2 2NO2- + 4H+ + 2H2O + E

Namun, ini bukan pemasaman yg kuat pd kondisi alami.

Oksidasi mikrobial S tereduksi scr potensial sangat memasamkan, ttp S tereduksi pd tnh umum sangat rendah (kecuali pd tanah2 potensial masam).

Proses biologi yg meningkatkan pH adalah hidrolisis Urea.

CO(NH2)2 + H2O H2NCOONH4 2NH3 + CO2

pH tanah dpt meningkat 2 hingga 3 unit disekitar butiran urea.

Pengaruh pH thd pertumbuhan tanaman dpt langsung dan tidak langsung.

Tdk langsung, pH tnh scr mencolok mempengaruhi pertumbuhan tanaman mll pengendalian ketersediaan hara.

Pd pH tinggi, kelarutan/ketersediaan Mn dan Fe rendah, P juga rendah (mbtk Ca-P).

Pd pH rendah, ketersediaan Al, Fe dan Mn tinggi sering-kali meracun, selain itu ketersediaan P juga rendah (mbtk Al-P, Fe-P, Mn-P).

pH tnh berpengaruh thd besarnya akar tanaman mengeksudasikan C, aliran C umumnya menurun dg peningkatan kemasaman tanah.

Pd pH rendah lb sedikit C dieksudasikan, shg lb sedikit substrat akan dsiuplai ke populasi mikrobia rizosfir.

Masih perlu diteliti efek kemasaman pd double layer thd aktivitas mikroba yg tertarik pd permukaan koloid.

Taksiran tleransi pH dari klpk utama mikroba tanah:

10 can tolerate increasing alkalinity

Some actinomycetes

Most soil bacteria 7 soil

pH

Most of fungi

Chemoautotrophic

S-oxidising bacteria can tolerate increasing acidity

2

The most acid-tolerant S oxidising bacteria (sp dr genus Thiobacillus) can grow at pH 1, while the most alkali –tolerant streptomycetes can grow at pH 10.

Wlp klpk mikroba tnh memiliki pH optimum, ttp bbrp strain dpt beradaptasi utk tumbuh pd kisaran nilai di luar normal.

Proses nitrifikasi chemo-autotrofik dpt diabaikan pd pH 5, wlp nitrifikasi tsb terjadi dlm tnh yg lb masam dr itu.

Binatang tanah memiliki persyaratan pH lb sempit. Cacing umumnya sangat sensitif thd kemasaman tanah. Tumbuh baik pd pH mendekati netral.

Pd tnh masam (pH < 5) cacing tdk tumbuh dan diganti oleh enchytraeid worms yg lb toleran masam.

Cacing memiliki mekanisme penetralan kemasaman tanah, dia neniliki glands calciferous pd sisi pharynx. Dmk juga semut.

SUHU TANAH Suhu mrp sifat tanah yg sangat

mempengaruhi biologi tanah. Pengaruh suhu terhadap biologi tanah bersifat

langsung dan tidak langsung. Pengaruh langsung: thd laju reaksi fisiologi. Pengaruh tdk langsung: thd lingkungan

fisikokimia tanah karena perubahan suhu, spt: laju difusi, aliran massa, pelapukan mineral, potensial redoks, aktivitas air, dll

Faktor2 yg mengendalikan regim suhu tanah, mlp efek diurnal dan musiman, juga faktor status vegetasi, kelembaban dan kedalaman tanah.

Tdk ada wilayah di bumi (dg kekecualian tempat aktivitas vulkanik aktif) dimana aktivitas biologi terestrial tdak ada krn suhu ekstrim. Pengoksidasi S, bakteri termofilik, dpt tumbuh pd suhu > 80 oC, sebaliknya fungsi psykrofilik dpt mendekomposisi daun tertimbun di bawah salju.

Pd kebanyakan tanah dg komunita mikrobia mesofilik, setiap peningkatan suhu 10 oC dg kisaran suhu 0 sampai 30 oC terjadi penggandaan aktivitas mikrobialogi.

Hanya bbrp derajat di atas suhu optimal aktivitas drop akibat denaturasi protein dan membran.

Sistem perakaran tanaman cukup peka thd perubahan suhu. Peningkatan suhu tnh sekecil 1 0C dpt merangsang pertumbuhan akar dan tajuk serta pengambilan hara scr menyolok.

Efek terhadap pertumbuhan akibat perubahan suhu adalah kompleks dan mlp pengambilan air, serapan hara, budget bahan yg berhubungan dg pertumbuhan, dan suhu meristem akar apikal.

Efek suhu terhadap pertumbuhan terkait dg respirasi akar.

Suhu tdk hanya mempengaruhi jml C yg memasuki tanah dari akar tanaman, ttp akan mempengaruhi sifat suplai C tsb.

Krn mikroflora rizosfir tgt pd suplai C tsb, oki, suhu tanah pengendali utama interaksi antara akar tanaman dengan biomas mikrobia tanah.

Catatan: menyimpan tanah pd suhu sekitar 4 oC akan mencegah aktivitas biologi, ternyata tdk tepat, khususnya hasil studi pendauran N dimana nitrifikasi jarang berlangsung nyata di bawah 7 oC, ttp amonifikasi yg melibatkan klpk luas mikroba, bertahan pd laju lambat pd titik pembekuan.

Suhu tanah mrp faktor sangat penting dihubungkan dg distribusi dan aktivitas binatang tanah. Binatang tanah umumnya sangat peka thd panas berlebihan dan akan cenderung bermigrasi ke lapisan bawah utk menghindari suhu tinggi.

Penurunan dekomposisi BO dlm tanah krn penurunan suhu sering sebanyak jika tdk lebih banyak penurunan aktivitas binatang tanah.

CAHAYA TANAH Tlh diketahui cahaya (sinar mth) mempengaruhi

suhu tnh Cahaya mrp parameter yg scr langsung

mempengaruhi distribusi dan aktivitas organisme pd /atau sangat dekat ke permukaan tanah.

Sejumlah kecil penetrasi cahaya di bawah permukaan tanah beragam dr satu tanah ke lainnya dan paling menyolok dipengaruhi sifat penutup vegetasi, faktor topografi, dan sifat ruang pori pd permukaan tanah.

Cahaya mrp sbr energi utk fotoautotrofik dr biota tanah. Kira2 5% dr radiasi mth bersih digunakan utk reaksi fotosintesis dlm berbagai komponen biota tanah, termasuk tanaman, alga tanah, dan bakteri tanah autotrofik.

Fotoautotraf mikrobia dalam tanah hanya menyumbang sangat sedikit thd biomas mikrobia dan hampir terbatas pd permukaan tanah.

MICROSITE TANAH Tanah sangat heterogen dihubungkan dg semua

parameter tanah: spt mineral, BO, biomass hidup, struktur, air, atmosfir, redoks, pH, suhu, dan cahaya.

Sifat2 tsb beragam pd bbrp mikrometer dlm tanah, sedangkan yg lainnya tdk berubah pd bbrp kilometer.

Agregat tanah kecil dpt menjadi pusat anaerobik sementara di permukaan tetap aerob.

Biota tanah terdiri dr organisme berbeda ukuran dan menempati tanah pada skala berbeda. Habitat bakteri adalah pori mikro dr agregat tanah, pd dinding pori tsb bakteri terikat.

Tanah hrs dipahami pd taraf microsite utk memahami interaksi antara komponen biota tanah yg berbeda.

Hal itu penting khususnya dalam hubungan mangsa dengan predator dimana perbedaan ukuran mangsa dan predator dpt memfasilitasi pengeluran (keluar-masuk) predator pd kisaran microsite tanah.

Keragaman microsite sangat berhubungan dg distribusi komponen hidup dan tak hidup tanah.

Pemahaman keragaman microsite memberikan tantangan terbesar bagi ahli ekologi tanah, khususnya krn studinya mengharuskan perubahan/penghancuran microsite.

Studi microsite individual memerlukan teknik in situ dg sensitivitas tinggi,

Teknik molekular modern yg menggunakan penandaan dan deteksi in situ dr komponen biota tanah, digabung dg metode mikromorfologi tanah tradisional, memungkinkan kita utk mengkarakterisasi tanah lebih baik pada level microsite.