Bahan Organik Tanah - ULM
Bahan Organik Tanah:Klasifikasi, Fungsi dan MetodeStudiAkhmad Rizalli Saidy, SP., M.Ag.Sc., Ph.D
Akhmad Rizalli Saidy, SP., M.Ag.Sc., Ph.DBAHAN ORGANIK TANAH:Klasifikasi, Fungsi danMetode Studi
BAHAN ORGANIK TANAH: Klasifikasi,Fungsi dan Metode StudiAkhmad Rizalli Saidy, SP., M.Ag.Sc., Ph.DDiterbitkan oleh:Lambung Mangkurat University Press, 2018d/a Pusat Pengelolaan Jurnal dan Penerbitan ULMLantai 2 Gedung Perpustakaan Pusat ULMJl. Hasan Basri, Kayutangi, Banjarmasin, 70123Telp/Fax. 0511-3305195Hak cipta dilindungi oleh Undang-undang.Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izintertulis dari penerbit, kecuali untuk kutipan singkat demi penelitian ilmiahatau resensi.viii 128 hlm, 15,5 x 23 cmCetakan Pertama, Mei 2018ISBN: 978-602-6483-65-2
PRAKATAMeskipun bahan organik tanah sering ditemukan dalam jumlah yangrelatif rendah di dalam tanah, akan tetapi peranannya sangatsignifikan dalam mempengaruhi karakteristik tanah.Dengandemikian mempelajari bahan organik sangat krusial dalam studitentang kesuburan tanah. Buku ini ditulis dengan tujuan untukmembantu para pembaca dalam meningkatkan pemahaman dalammempelajari bahan organik tanah.Buku ini diawali dengan klasifikasi bahan organik dan penjelasan darisetiap pengelompokkan bahan organik. Fungsi-fungsi bahan organikdalam mempengaruhi sifat-sifat fisika, kimia dan biologi tanah jugadibahas lebih detail. Kemudian teknik-teknik atau metode-metodeyang umum digunakan dalam mempelajari dan mengkarakterisasibahan organik juga didiskusikan dalam bab berikutnya. Pada bagianterakhir juga dibahas tentang arti penting dekomposisi bahan organikbagi kesuburan tanah dan emisi gas rumah kaca serta faktor-faktoryang mempengaruhi dekomposisi bahan organik tanah.Dalam penyusunan buku ini, saya telah menerima sejumlah masukandan kritikan dari berbagai pihak untuk peningkatan kualitas isi buku.Untuk itu dalam kesempatan ini dan melalui media sayamengucapkan terima kasih dan penyampaikan penghargaan.Demikian pula kepada Lambung Mangkurat University Press yangtelah bersedia mempublikasikan bukuini disampaikan terima kasihdan penghargaan.Banjarbaru, Mei 2018Akhmad Rizalli Saidyv
DAFTAR ISIDAFTAR ISI . viDAFTAR TABEL . viiiDAFTAR GAMBAR . ixBAB I. DEFINISI DAN PENGELOMPOKKAN BAHAN ORGANIK TANAH . 11.1. Definisi Bahan Organik Tanah . 11.2. Pengelompokkan Bahan Organik Tanah . 21.2.1. Biomassa Mikroorganisme (Micobial Biomass) . 41.2.2. Biomassa Fauna/Binatang (Faunal Biomass) . 61.2.3. Bahan Organik Partikulat . 71.2.4. Bahan Organik Terlarut . 131.2.5. Humus . 151.2.5. Bahan Organik Lebam . 19BAB II. FUNGSI FISIKA BAHAN ORGANIK TANAH . 242.1. Struktur Tanah . 242.2. Kemampuan Menahan Air (Water Holding Capacity) . 312.3. Warna Tanah . 38BAB III. FUNGSI KIMIA BAHAN ORGANIK TANAH. 413.1. Kapasitas Tukar Kation . 413.2. Reaksi (pH) dan Daya Sangga Tanah . 453.2.1. Oksidasi Anion Asam Organik . 483.2.2. Amonifikasi nitrogen organik . 513.2.3. Adsorpsi spesifik molekul organik . 543.3. Daya Sangga Tanah . 543.4. Jerapan dan Kompleksasi . 56BAB IV. FUNGSI BIOLOGI BAHAN ORGANIK TANAH . 624.1. Sumber Energi untuk Proses Biologi Tanah . 624.2. Sumber Unsur Hara Makro . 644.3. Resiliensi Ekosistem . 70BAB V. KUANTIFIKASI DAN KARAKTERISASI BAHAN ORGANIK TANAH. 725.1. Penetapan Karbon Organik di Tanah . 725.2. Metode Ekstraksi Kimia . 755.3. Spektroskopi 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) . 76vi
135.4. Penelitian dengan SpektroskopiC Nuclear MagneticResonance untuk Gambut di Indonesia . 785.5. Perubahan Struktur Karbon Organik pada Gambut Indonesiakarena Perubahan Penggunaan Lahan . 815.6. Perubahan Mineralisasi Karbon pada Gambut Indonesiakarena Perubahan Penggunaan Lahan . 82BAB VI. DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK TANAH . 856.1. Karbon Global dan Siklus Karbon Terrestrial . 856.2. Dekomposisi Bahan Organik . 876.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Dekomposisi BahanOrganik . 886.3.1. Kualitas Substrat . 886.3.2. Kadar Air . 936.3.3. Reaksi (pH) Tanah . 986.3.4. Temperatur Tanah . 101DAFTAR PUSTAKA . 103GLOSARIUM . 122INDEKS . 125TENTANG PENULIS . 127vii
DAFTAR TABELTabel 1-1.Tabel 1-2.Tabel 1-3.Tabel 2-1.Tabel 3-1.Tabel 4-1.Tabel 4-2.Tabel 4-3.Tabel 5-1.Tabel 5-2.Tabel 5-3.Tabel 6-1.viiiDefinisi bahan organik tanah dan komponen bahanorganik tanah . 3Kandungan bahan organik, aktivitas lmikroorganisme . 6Kualitas biochar dari berbagai bahan biochar (Sumber:Website International Biochar Initiave) . 20Pengaruh jumlah bahan organik terhadap beberapa sifatfisika tanah (Tsadilas et al., 2005) . 38Daya sangga tanah beberapa komponen tanah padakisaran pH 3,5 – 8,0 (modifikasi dari Bloom, 1999). 55Klasifikasi bakteri berdasarkan sumber energi, sumberkarbon dan penerima elektron63Perombakan bahan organik tanah berdasarkan rasio C/Ndan lignin/N (Praveen-Kumar et al., 2003). . 65Pengaruh komposisi kimia bahan organik terhadapmineralisasi sulfur organik (Niknahad-Gharmakher et al.,2012). . 69Perbandingan hasil penetapan kandungan karbonorganik pada gambut menggunakan tiga metode yangberbeda . 73Tingkat oksidasi dan faktor koreksi penetapan karbonorganik menggunakan metode Walkley-Black dan Tyurin. 74Koefisien korelasi antara proporsi struktur karbonorganik dan mineralisasi karbon pada gambut . 84Akitivitas mikroorganisme dalam kondisi aerob dananaerob serta rasio aktivitas mikroorganisme dalamkondisi aerob dan anaerob dari beberapa penelitian dilaboratorium . 95
DAFTAR GAMBARGambar 1-1. Konsep pengelompokkan bahan organik tanah . 2Gambar 1-2. Hasil scanning electron micriscopy dari bahan organikpartikulat (Baldock et al., 2014). 7Gambar 1-3. Produksi serasah pada hutan dengan zona iklim yangberbeda (Bray dan Gorham, 1964). . 9Gambar 1- 4. Spektra 13C CPMAS NMR dari serasah pohon “beech”dan serasah pohon cemara. L serasah, Of horizonorganik (hanya sebagian kecil bahan organikterdekomposisi (poorly decomposed)), dan Oh horizon organik (sebagian besar telah mengalamidekomposisi) (Rumpel et al., 2002) . 10Gambar 1-5. Spektra 13C NMR bahan organik terlarut yang diekstrakdari Medicago truncatula cv. Praggio (Saidy et al.,2012). . 15Gambar 1-6. Perbandingan profil tanah dari terra preta (kiri) dantanah di sekitar terra preta (kanan) (Sumber: WebsiteInternational Biochar Initiative, 2017). . 19Gambar 1-7. Biochar dari berbagai bahan yang berbeda: kelapasawit (kiri), jerami padi (tengah) dan kakao (kanan). . 21Gambar 1-8. Hasil Scanning Electron Microscopy (SEM) biochar darikakao (Baldock et al., 2014). . 22Gambar 2-1. Pengaruh peningkatan kandungan karbon organik ditanah terhadap kemantapan agregat tanah yangditetapkan berdasarkan ayakan basah terhadap tanahkering udara ( ) dan tanah lembab (o) (R 2 0.98**)(Haynes, 2000). 25Gambar 2-2. Hubungan antara kemantapan agregat tanah dengankandungan bahan organic tanah pada 26 tanahpertanian di Inggris (Chaney dan Swift, 1984). . 27Gambar 2-3. Hubungan antara perubahan kandungan karbonorganik dengan berat isi, porositas dan kemampuantanah menyimpan air (Gang-li et al., 2007) . 33ix
Gambar 2-4. Hubungan antara kandungan karbon organik dengankandungan air tanah pada pada kapasitas lapang ditanah berdebu (Emerson dan McGary, 2003). . 34Gambar 2-5. Hubungan antara kandungan karbon organik danperubahan kandungan air pada kapasitas lapang dantitik layu permanen pada tanah dengan tekstur yangberbeda (Bauer dan Black, 2002). 36Gambar 2-6. Hubungan antara warna tanah berdasarkan MunsellSoil Colour Chart dengan kandungan bahan organik(Konen et al., 2003). . 39Gambar 3-1. Hubungan antara perubahan KTK tanah sebelum dansesudah oksidasi bahan organik ( KTK) dengankandungan bahan organik (digambar ulang dari dataClark dan Nichols, 1968) . 42Gambar 3-2. Pengaruh jenis dan dosis bahan organik terhadapperubahan pH tanah (modifikasi dari Pocknee danSummer, 1997). . 47Gambar 3-3. Pengaruh bahan organik terhadap perubahan pH tanahpada gambut (A) dan perubahan gugus fungsional (B)(Saidy dan Mariana, 2004). . 50Gambar 3-4. Perubahan pH (a) dan konsentrasi nitrat (b) padagambut dengan dan tanpa pemberian amoniumsetelah 35 hari inkubasi (Saidy et al., 2007). 53Gambar 3-5. Adsorpsi spesifik oksalat pada permukaan oksidahidroksida Al atau Fe (digambar ulang dari Haynes danMokolobate, 2001). . 54Gambar 3-6. Jembatankation(cationbridging)yangmenghubungkan antara muatan negatif dari bahanorganik (gugus karboksilat) dan muatan negatifpermukaan mineral liat. Kation Me2 berperan sebagaijembatan antara dua muatan negatif. . 57Gambar 3-7. Pengaruh bahan organik tanah terhadap Al-tukar padabeberapa pH tanah (digambar ulang dari Thomas,1975). . 59x
Gambar 3-8. Jerapan atrazin pada tanah dengan penambahanbahan organik dalam jumlah yang berbeda (Celis et al.,1998). . 60Gambar 4-1. Siklus perombakan bahan organik yang merupakanproses penggunaan energi oleh mikroorganisme tanah(digambar ulang dari Brady, 1990).63Gambar 5-1. Fraksionasi bahan organik tanah berdasarkan ekstraksikimia (Stevenson dan Cole, 1999). 76Gambar 5-2. Chemical regions yang umum dan tipe karbon padasetiap chemical shift pada 13C NMR (Skjemstad et al.,1997) . 77Gambar 5-3. Contoh dari spektra 13C NMR gambut yang digunakandalam penelitian (Saidy, 2005). . 79Gambar 5-4. Proporsi tipe/struktur karbon organik pada gambut didaerah tropik berdasarkan spektra 13C NMR(Saidy,2005). . 80Gambar 5-5. Perubahan struktur karbon C-alkil (A) dan C-O alkil (B)pada gambut tropik Indonesia karena perubahanpenggunaan lahan (Saidy, 2005). 82Gambar 5-6. Mineralisasi karbon pada gambut hutan sekunder (LA6,LA8,G4 dan G7), gambut yang disawahkan 6 tahun (L1,L2, dan L3), dan gambut yang disawahkan 10 tahun(B5, B6 dan B9) (Saidy, 2005). 83Gambar 6-1. Pools carbon global (Lal, 2004) . 85Gambar 6-2. Siklus karbon pada ekosistem teresterial (Tate, 2000). 86Gambar 6-3. Hubungan antara net mineralisasi N dengan C/N rasio(Vigil dan Kissel, 1991) . 89Gambar 6-4. Hubungan antara perubahan kadar air dengan aktivitasmikroorganisme . 94xi
BAB I. DEFINISI DAN PENGELOMPOKKANBAHAN ORGANIK TANAH1.1. Definisi Bahan Organik TanahPenelitian tentang fraksi bahan organik tanah telah dimulai lebih dari200 tahun yang lalu. Achard (1786) mengisolasi lapisan amorphous(tidak berstruktur) berwarna gelap dari gambut dengan metodeekstraksi menggunakan larutan asam dan alkali. Rekam penelitianjuga memperlihatkan penelian lain seperti pengaruh bahan oganikterhadap ketersedian N (Liebig, 1840), studi tentang kotoran hewanuntuk mempertahankan kesuburan tanah (Lawes, 1861) danpengaruh jenis tanah dan spesies pohon terhadap pembentukanhumus (Muller, 1887), mengindikasikan keingintahuan perananbahan organik di dalam tanah. Dengan semakin berkembangnyametodologi untuk analis kimia bahan organik dan metode untukverifikasi/konfirmasi adanya variasi dalam struktur kimia bahanorganik menghasilkan stuatu teori bahwa bahan organik tanahtersusun dari campuran heterogen yang didominasi oleh substansikoloid organik yang terdiri dari gugus fungsional dan nitrogen. Teoripolifenol menyatakan bahwa lignin dan senyawa dari dinding selmikroorganisme yang mempunyai struktur kuinon (quinone)mengalami polimerisasi dengan gugus-gugus yang mengandung N(asam amino, peptide dan protein) membentuk senyawa baru yangdikenal polimer nitrogen (Flaig et al., 1975).Istilah bahan organik tanah digunakan untuk menyatakan materiorganik yang ada di dalam tanah (Stevenson dan Cole, 1999) tetapitidak termasuk arang (charcoal) (Oades, 1988), jaringan tanaman danbinatang yang tidak melapuk serta biomassa tanah yang hidup(MacCarthy et al., 1990). Bahan organik dapat didefinisikan sebagaisemua bahan yang berasal dari jaringan tanaman dan hewan baik1
yang masih hidup maupun yang telah mati. Kononova (1966)memberikan definisi bahan organik tanah adalah bahan yangkompleks dan dinamis, berasal dari sisa tanaman dan hewan di dalamtanah dan mengalami perombakan secara terus menerus.1.2. Pengelompokkan Bahan Organik TanahBahan organik tanah dapat dikelompokkan menjadi dua komponen,yaitu komponen yang mati (dead organic matter) dan komponenyang hidup (living organic matter). Komponen hidup bahan organikdapat terdiri dari akar tanaman, binatang di dalam tanah (meso danmicro fauna) dan mikroorganisme biomassa (microbial biomass), dankomponen mati terdiri dari residu organik yang terdekomposisisecara biologi dan kimia. Komponen mati bahan organik juga dapatdibedakan menjadi materi yang tidak berubah/ciri morfologi materialaslinya masih terlihat dan produk atau material yang sudahmengalami transformasi (humus). Konsep dalam pengelompokkanbahan organik tanah dapat dilihat pada Gambar 1-1 dan definisitentang bahan organik tanah disajikan pada Tabel 1-1 disunting daribeberapa sumber (Oades, 1988; MacCarthy et al., 1990; Stevensonand Cole, 1999).BahanTanahKomponenMatiBahan organikpartikulat(serasah, makroorganik, utHumus (nonsubstansi dansubstansihumus)Bahanorganiklembam(inert)Gambar 1-1. Konsep pengelompokkan bahan organik tanah2
Tabel 1-1. Definisi bahan organik tanah dan komponen bahanorganik tanahKomponenDefinisiBahan organik tanahSemua bahan organik yang telah mengalamiperombakan baik secara alami atau thermallydi dalam dan di permukaan tanah, baik yangmasih hidup atau yang mati tetapi tidaktermasuk bagian tanaman di atas permukaantanah yang masih hidup.Komponen HidupBiomassamikroorganismeBahan organik yang berassosiasi di dalam selmikroorgansime tanah yang hidupBiomassa faunaBahan organik yang berassosiasi di dalamfauna tanah yang hidupKomponen MatiBahan organik partikulatSerasahResidu tanaman di permukaan tanahBahan organikmakroFraksi bahan organik dengan diater 50 m(lebih besar ukuran fraksi pasir) yang beradadi dalam matrik tanah dan umumnya berasaldari hasil pengayakan (sieving) tanahFraksi ringanBahan organik yang diisolasi dari tanahmineral dan mengapung di air atau larutandengan kerapatan 1,5 – 2,0 Mgm-3.Bahan organik terlarutBahan organik yang terlarut dalam larutantanah yang meliputi gula, asam amino, asamasam organik (asam sitrat, malat, dll)HumusNon-humussubstansiStruktur organik yang dapat diidentifikasi dandikelompokkan ke dalam kelas biopolimeryang terdiri dari polisakarida, gula, protein,asam amino, lemak, lilin dan ligninHumus substansiMolekul organik dengan struktur kimia yangtidak dapat dikelompokkan ke dalam kelasbiopolymer3
KomponenDefinisiAsam humikMateri organik yang larut dalam larutan alkalitetapi akan mengendap dalam prosesasidifikasi ektraks alkaliAsam fulvikMateri organik yang larut dalam larutan alkalidan akan tetap terlarut dalam prosesasidifikasi ektraks alkaliHuminMateri organik yang tidak larut dalam ekstraklarutan alkaliBahan organiklembamMateri organik yang mengalami karbonisasilanjut seperti arang, bagian tanaman yangterbakar, graphit, dan batubara1.2.1. Biomassa Mikroorganisme (Micobial Biomass)Biomassa mikroorgansime dapat diartikan sebagai komponen hidupbahan organik yang berada di dalam sel mikroorganisme di dalamtanah (bakteri, fungi, algae dan protoza). Biomassa mikroorganismemenjadi penting karena peranannya dalam siklus unsur hara danagregasi tanah. Mikroorganisme memainkan peranan penting ditanah melalui dua peranan, yaitu: (1) sebagai agen yangmelaksanakan degradasi residu tanaman yang membebaskan unsurhara dan CO2, dan (2) sebagai salah satu sumber hara (labile pool ofnutrients). Jumlah karbon dalam biomassa mikroorganisme dapatmencapai 2% dari total karbon di dalam tanah.Theng et al. (1989) mengelompokkan komponen hidup (livingcomponents) bahan organik menjadi tiga kelompok, yaitu:mikroorganisme (60-80%), makroorgansime atau binantang (1530%), dan akar tanaman (5-10%). Makroorganisme atau binatangumumnya ditemukan pada lapisan humus di hutan primer, dimanapopulasi mikroinvertebrata berkisar antara 40.000 dan 50.000/m2.Akar tanaman memegang peranan penting dalam proses di dalam4
tanah karena sebagian besar
untuk mempertahankan kesuburan tanah (Lawes, 1861) dan pengaruh jenis tanah dan spesies pohon terhadap pembentukan humus (Muller, 1887), mengindikasikan keingintahuan peranan bahan organik di dalam tanah. Dengan semakin berkembangnya metodologi untuk analis kimia bahan organik dan metode untuk
bahan organik, struktur tanah dan permeabilitas tanah. Erodibilias menunjukkan nilai kepekaan suatu jenis tanah terhadap daya penghancuran dan penghanyutan air hujan yang mempengaruhi kepekaan tanah yaitu: sifat fisik tanah dan pengelolaan tanah. (Wischmeier, Johnson dan Cross, 1971 dalam Taryono, 1996) mengemukakan bahwa
BAHAN AJAR PONDASI Daftar Isi: BAB 1. Pendahuluan BAB 2. Penyelidikan Tanah dan Daya Dukung Tanah 2.1. Penyelidikan Tanah di Lapangan 2.2. Penyelidikan Tanah di Laboratorium 2.3 Perhitungan Daya Dukung Tanah 2.4. Pengaruh Muka Air Tanah terhadap Daya Dukung Tanah BAB 3. Pondasi Dangkal (Shallow Foundation)
The ULM Magazine is published semiannually for members of the ULM Alumni Association and friends by the University of Louisiana Monroe and the ULM Alumni Association. Letters and comments should be sent to: ULM Magazine 700 University Avenue Monroe, LA 71209-2500 Phone: (318) 342-5440 Fax: (318) 342-5446 E-mail: ulmmagazine@ulm.edu
KAJIAN PUSTAKA DAN HIPOTESIS 2.1 Cacing Tanah (Oligochaeta) Cacing tanah merupakan organisme hidup di dalam tanah yang bersifat heterotrof, yaitu mendapatkan energi dengan cara memakan bahan organik. Cacing tanah termasuk hewan yang tergolong ke dalam hewan avertebrata (tidak bertulang belakang).
ataupun tanah ulayat yang dimiliki oleh masyarakat. Hak ulayat merupakan hak masyarakat hukum adat atas segala sumber daya agrarian (terutama tanah) yang ada dalam wilayahnya. Hak ulayat atas tanah merupakan suatu hak atas tanah tersendiri, unik dan berbeda dengan hak-hak atas tanah jenis lainnya dan karena itu pula tanah ulayat tidak termasuk .
Cara pengelolaan tanah dan tanaman, khususnya limbah ternak berupa bahan organik yang tidak tepat serta pembukaan hutan untuk penggunaan lahan non hutan tanpa mengikuti kaidah konservasi menyebabkan tanah lebih cepat terdegradasi (Sudjadi, 1984; Suwardjo et al ., 1984).
Buku Ajar Teknologi Bahan Alam ini disusun sebagai bahan pengajaran . bahan bantu bagi mahasiswa Farmasi dan Kimia untuk memahami tentang kimia bahan alam, teknologi sediaan bahan alam, dan farmakognosi. . , dilanjutkan dengan teknik seleksi dan penyiapan bahan, teknik ekstraksi, te
Foundations of Description Logics 77 1 Introduction Come join the DL vaudeville show! It’s variable-free, although With quantifiers, not, and, or Quite deeply rooted in FOLklore. Still, curing the first-order ailment We sport decidable entailment! Fig.1. The DL logo While formal, logic-based approaches to rep-resenting and working with knowledge occur throughout human history, the advent .
