PROSES TERJADINYA DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK
Penambahan terus-menerus residu tanaman yang membusuk ke permukaan tanah berkontribusi pada aktivitas biologis dan proses siklus karbon di tanah. Kerusakan bahan organik tanah dan pertumbuhan akar dan pembusukan juga berkontribusi pada proses ini. Siklus karbon adalah transformasi berkelanjutan dari senyawa karbon organik dan anorganik oleh tanaman dan mikroorganisme antara tanah, tanaman dan atmosfer
GAMBAR 2  |
Ekosistem tanah (Kotak 1) dapat didefinisikan sebagai sistem pendukung kehidupan yang saling tergantung yang terdiri dari udara, air, mineral, bahan organik, dan makro dan mikroorganisme, yang semuanya berfungsi bersama dan berinteraksi secara erat.
Organisme dan interaksinya meningkatkan banyak fungsi ekosistem tanah dan membentuk jaring makanan tanah. Energi yang dibutuhkan untuk semua jaring makanan dihasilkan oleh produsen primer: tanaman, lumut, lumut, bakteri fotosintetik, dan alga yang menggunakan sinar matahari untuk mengubah CO 2 dari atmosfer menjadi karbohidrat. Sebagian besar organisme lain bergantung pada produsen utama untuk energi dan nutrisi mereka; mereka disebut konsumen
Kehidupan tanah memainkan peran utama dalam banyak proses alami yang menentukan ketersediaan nutrisi dan air untuk produktivitas pertanian. Aktivitas utama semua organisme hidup adalah tumbuh dan berkembang biak. Produk sampingan dari akar yang tumbuh dan residu tanaman memberi makan organisme tanah. Pada gilirannya, organisme tanah mendukung kesehatan tanaman karena mereka membusuk bahan organik, nutrisi siklus, meningkatkan struktur tanah dan mengendalikan populasi organisme tanah, baik menguntungkan dan berbahaya (hama dan patogen) dalam hal produktivitas tanaman
Bagian hidup dari bahan organik tanah mencakup berbagai macam mikroorganisme seperti bakteri, virus, jamur, protozoa dan ganggang. Ini juga termasuk akar tanaman, serangga, cacing tanah, dan hewan yang lebih besar seperti tikus tanah, tikus, dan kelinci yang menghabiskan sebagian hidupnya di tanah. Bagian hidup mewakili sekitar 5 persen dari total bahan organik tanah. Mikroorganisme, cacing tanah, dan serangga membantu memecah residu dan pupuk tanaman dengan menelannya dan mencampurkannya dengan mineral di dalam tanah, dan dalam proses daur ulang energi dan nutrisi tanaman. Zat lengket pada kulit cacing tanah dan yang diproduksi oleh jamur dan bakteri membantu mengikat partikel bersama. Cacing tanah juga lebih kuat teragregasi (terikat bersama) daripada tanah di sekitarnya sebagai hasil dari pencampuran bahan organik dan bahan mineral tanah, serta lendir usus cacing. Dengan demikian, bagian tanah yang hidup bertanggung jawab untuk menjaga ketersediaan udara dan air, menyediakan nutrisi tanaman, memecah polutan dan memelihara struktur tanah.
Komposisi organisme tanah tergantung pada sumber makanan (yang pada gilirannya tergantung musim). Oleh karena itu, organisme tidak terdistribusi secara seragam melalui tanah atau secara seragam hadir sepanjang tahun. Namun, dalam beberapa kasus struktur biogenik mereka tetap ada. Setiap spesies dan kelompok ada di mana ia dapat menemukan persediaan makanan, ruang, nutrisi dan kelembaban yang sesuai (Gambar 2). Organisme terjadi di mana pun bahan organik terjadi (Ingham, 2000). Oleh karena itu, organisme tanah terkonsentrasi: di sekitar akar, di serasah, di atas humus, di permukaan agregat tanah dan di ruang antara agregat. Karena alasan ini, mereka paling lazim di daerah berhutan dan sistem penanaman yang meninggalkan banyak biomassa di permukaan.
Aktivitas organisme tanah mengikuti pola musiman dan harian. Tidak semua organisme aktif pada saat bersamaan. Sebagian besar hampir tidak aktif atau bahkan tidak aktif. Ketersediaan makanan merupakan faktor penting yang mempengaruhi tingkat aktivitas organisme tanah dan dengan demikian terkait dengan penggunaan dan pengelolaan lahan. Praktek-praktek yang meningkatkan jumlah dan aktivitas organisme tanah meliputi: tidak ada persiapan lahan atau persiapan lahan minimal; dan pemeliharaan tanaman dan residu tahunan yang mengurangi gangguan organisme tanah dan habitatnya serta menyediakan pasokan makanan.
PROSES DEKOMPOSISI
Residu segar terdiri dari mikroorganisme yang telah mati, serangga dan cacing tanah, akar tanaman lama, residu tanaman, dan pupuk kandang yang baru ditambahkan.
Residu tanaman terutama mengandung senyawa karbon kompleks yang berasal dari dinding sel (selulosa, hemiselulosa, dll.). Rantai karbon, dengan masing-masing atom karbon terhubung ke karbon lain, membentuk "tulang punggung" molekul organik. Rantai karbon ini, dengan jumlah oksigen terlampir yang bervariasi, H, N, P dan S, adalah dasar untuk gula dan asam amino sederhana dan molekul yang lebih rumit dari rantai atau cincin karbon panjang. Tergantung pada struktur kimianya, dekomposisi berlangsung cepat (gula, pati dan protein), lambat (selulosa, lemak, lilin, dan resin) atau sangat lambat (lignin).
Gambar 3 Fluktuasi biomassa mikroba pada berbagai tahap perkembangan tanaman di pertanian konvensional dibandingkan dengan sistem dengan retensi residu dan input bahan organik tinggi |
Fungsi penting yang dilakukan oleh berbagai anggota organisme tanah (biota)
Humus adalah hasil dari langkah berturut-turut dalam dekomposisi bahan organik. Karena struktur kompleks zat humat, humus tidak dapat digunakan oleh banyak mikroorganisme sebagai sumber energi dan tetap berada di tanah untuk waktu yang relatif lama. Selama proses dekomposisi, Mikroorganisme mengubah struktur karbon residu segar menjadi produk karbon yang ditransformasikan di dalam tanah. Ada banyak jenis molekul organik di tanah. Beberapa molekul sederhana yang telah disintesis langsung dari tanaman atau Organisme hidup lainnya. Bahan kimia yang relatif sederhana ini, seperti gula, asam amino, dan selulosa mudah dikonsumsi oleh banyak Organisme. Karena alasan ini, mereka tidak tinggal di tanah untuk waktu yang lama. Bahan kimia lain seperti resin dan lilin juga datang langsung dari tanaman, tetapi lebih sulit bagi Organisme tanah untuk mengurai.
Zat non-humik dan fungsi
Molekul organik non-humik dilepaskan langsung dari sel residu segar, seperti protein, asam amino, gula, dan pati. Bagian dari bahan organik tanah ini adalah fraksi yang aktif atau mudah terurai. Fraksi aktif ini sangat dipengaruhi oleh kondisi cuaca, status kelembaban tanah, tingkat pertumbuhan vegetasi, penambahan residu organik, dan praktik budaya, seperti persiapan lahan. Ini adalah persediaan makanan utama untuk berbagai Organisme di tanah.
Karbohidrat terjadi di tanah dalam tiga bentuk utama : gula bebas dalam larutan tanah, selulosa dan hemiselulosa; polisakarida kompleks; dan molekul polimer berbagai ukuran dan bentuk yang melekat kuat pada koloid tanah liat dan zat humat. Gula sederhana, selulosa dan hemiselulosa, dapat membentuk 5-25 persen dari bahan organik di sebagian besar tanah, tetapi mudah dipecah oleh Mikroorganisme.
Polisakarida (unit berulang molekul tipe gula yang terhubung dalam rantai yang lebih panjang) mempromosikan struktur tanah yang lebih baik melalui kemampuan mereka untuk mengikat partikel tanah anorganik menjadi agregat yang stabil. molekul polisakarida yang lebih berat mungkin lebih penting dalam meningkatkan stabilitas agregat dan infiltrasi air daripada molekul yang lebih ringan. Beberapa zat gula dapat merangsang perkecambahan biji dan pemanjangan akar. Properti tanah lainnya yang dipengaruhi oleh polisakarida termasuk KTK, retensi anion dan aktivitas biologis.
Lipid tanah membentuk kelompok bahan yang sangat beragam, di antaranya lemak, lilin, dan resin membentuk 2-6 persen bahan organik tanah. Signifikansi lipid muncul dari kemampuan beberapa senyawa untuk bertindak sebagai hormon pertumbuhan. Yang lain mungkin memiliki efek menekan pada pertumbuhan tanaman.
Tanah N terjadi terutama (> 90 persen) dalam bentuk organik seperti asam amino, asam nukleat dan gula amino. Sejumlah kecil ada dalam bentuk amina, vitamin, pestisida dan produk degradasinya, dll. Sisanya hadir sebagai amonium (NH 4 - ) dan dipegang oleh mineral lempung.
Senyawa dan fungsi humus
Bahan organik humus atau humified adalah bagian sisa dari bahan organik yang telah digunakan dan diubah oleh berbagai organisme tanah. Ini adalah komponen yang relatif stabil yang dibentuk oleh zat humat, termasuk asam humat, asam fulvat, asam hymatomelanic dan humin (Tan, 1994). Ini mungkin merupakan bahan yang mengandung karbon organik paling banyak didistribusikan di lingkungan darat dan perairan. Humus tidak dapat terurai dengan mudah karena interaksinya yang intim dengan fase mineral tanah dan secara kimiawi terlalu kompleks untuk digunakan oleh sebagian besar organisme. Ini memiliki banyak fungsi (Kotak 2).
Salah satu karakteristik zat humat yang paling mencolok adalah kemampuannya untuk berinteraksi dengan ion logam, oksida, hidroksida, mineral dan senyawa organik, termasuk polutan beracun, untuk membentuk kompleks yang larut dalam air dan tidak larut dalam air. Melalui pembentukan kompleks ini, zat humat dapat melarutkan, memobilisasi dan mengangkut logam dan organik di tanah dan perairan, atau menumpuk di cakrawala tanah tertentu. Ini mempengaruhi ketersediaan nutrisi, terutama nutrisi yang hadir hanya pada konsentrasi mikro (Schnitzer, 1986). Akumulasi kompleks tersebut dapat berkontribusi pada pengurangan toksisitas, misalnya aluminium (Al) dalam tanah asam (Tan dan Binger, 1986), atau penangkapan polutan - herbisida seperti Atrazin atau pestisida seperti Tefluthrin - di dalam rongga-rongga zat humic (Vermeer, 1996).
Zat humat dan fulvat meningkatkan pertumbuhan tanaman secara langsung melalui efek fisiologis dan nutrisi. Beberapa zat ini berfungsi sebagai hormon tanaman alami (auksin dan giberilin) dan mampu meningkatkan perkecambahan biji, inisiasi akar, penyerapan nutrisi tanaman dan dapat berfungsi sebagai sumber N, P dan S (Tan, 1994; Schnitzer, 1986). Secara tidak langsung, mereka dapat memengaruhi pertumbuhan tanaman melalui modifikasi sifat fisik, kimia, dan biologis tanah, misalnya, peningkatan kapasitas penahanan air tanah dan KTK, dan peningkatan tilt dan aerasi melalui struktur tanah yang baik (Stevenson, 1994).
Sekitar 35-55 persen bahan organik yang tidak hidup adalah humus. Ini adalah penyangga penting, mengurangi fluktuasi keasaman tanah dan ketersediaan nutrisi. Dibandingkan dengan molekul organik sederhana, zat humat sangat kompleks dan besar, dengan berat molekul tinggi. Ciri-ciri bagian materi organik yang terdekomposisi dengan baik, humus, sangat berbeda dari karakteristik molekul organik sederhana. Sementara banyak yang diketahui tentang komposisi kimia umum mereka, signifikansi relatif dari berbagai jenis bahan humat untuk pertumbuhan tanaman belum ditetapkan.
Humus terdiri dari berbagai zat humat:
Asam fulvat: fraksi humus yang larut dalam air pada semua kondisi pH. Warnanya biasanya kuning muda ke kuning-coklat.
Asam humat: fraksi humus yang larut dalam air, kecuali untuk kondisi lebih asam dari pH 2. Warna umum adalah coklat tua sampai hitam.
Humin: fraksi humus yang tidak larut dalam air pada pH berapapun dan yang tidak dapat diekstraksi dengan basa kuat, seperti natrium hidroksida (NaOH). Umumnya berwarna hitam.
Istilah asam digunakan untuk menggambarkan bahan humat karena humus berperilaku seperti asam lemah.
Asam fulvat dan humat adalah campuran kompleks dari molekul besar. Asam humat lebih besar dari asam fulvat. Penelitian menunjukkan bahwa zat yang berbeda dibedakan satu sama lain berdasarkan kelarutan airnya.
Asam fulvat diproduksi pada tahap awal pembentukan humus. Jumlah relatif asam humat dan fulvat dalam tanah bervariasi sesuai dengan jenis tanah dan praktik pengelolaannya. Humus tanah hutan dicirikan oleh kandungan asam fulvat yang tinggi, sedangkan humus pertanian dan padang rumput mengandung lebih banyak asam humat.
Copyright © 2020 INF Studio's
All Right NATURAL FARMING Indonesia
0 komentar:
Posting Komentar
Terimakasih Sudah Berkunjung ke Blog saya