Departemen of Soil, Faculty of Agriculture, University of Jember
Agroekologi, dianggap sebagai dasar Agroekologi, dari pertanian berkelanjutan, adalah ilmu dan praktek penerapan konsep ekologi dan prinsip-prinsip untuk studi, desain dan pengelolaan agroekosistem yang berkelanjutan Agroecology, considered the foundation of sustainable agriculture, agriculture, is the science and practice of applying app lying ecological concepts and principles princ iples to the study, study, design and management of sustainable agroecosystems.
Agro-ekosistem: Adalah ekosistem yang dikelola untuk menghasilkan makanan, serat, bahan bakar, atau produk lainnya
Agro-ecosystem
Ekosistem: Adalah unit ekologi fungsional alami yang terdiri dari organisme hidup (masyarakat biotik) dan non-hidup (abiotik kimia atau fisika) yang berinteraksi pada lingkungan mereka untuk membentuk sistem mandiri yang stabil. Contoh: kolam, danau, gurun, padang padang rumput, hutan dll Agro-ecosystem: an ecosystem that is managed to produce food, fiber, fuel, or other products Ecosystem: Is a natural functional ecological unit comprising of living organisms (biotic community) and their non-living ( abiotic or physio chemical) environment that interact to form a stable self-supporting system. Examples: a pond, lake, desert,
1. 2. 3. 4.
Pertanian berkelanjutan harus dipastikan: Tidak ada kontaminasi bahan kimia di lingkungan, Tidak ada kehilangan tanah, Mempunyai dampak yang kecil pada keanekaragaman hayati, dan mengurangi ketergantungan pada sumber daya tak terbarukan (energi, air)
Memenuhi tujuan ekonomi dan sosial
Merancang sistem pertanian yang merespon tujuan layanan produktivitas dan ekosistem ?
Ahli Agroekologi Telah menyarankan bahwa ekosistem alami dapat memberikan model yang tepat untuk kedua tujuan lingkungan dan sosial, yang menyediakan keberlanjutan jangka panjang
Alasan
Pendekatan meniru alam ini didasarkan bahwa struktur dan / atau fungsi ekosistem alami dapat menjadi model untuk ditiru sebagai konsep dalam sistem pertanian
Hipotesis
Bahwa memungkinkan untuk membangun agroekosistem yang berkelanjutan didasarkan pada tiruan dari komunitas alami (Levrov et al. 1999)
Pola pikir
Ide ini didasarkan pada paradigma bahwa model ekosistem alami adalah sistem yang berkelanjutan dan sesuai dengan kendala lokal (Dawson dan Fry 1998).
Mimic Approach Agroecologists
Have suggested that natural ecosystems may provide appropriate models for both enviromental and social objectives, which providing long-term sustainability
Premise
The “mimic” approach is based on that the structure and/or functioning of natural ecosystems can be a model to mimic for the conception of agricultural systems
Hypothesis
That it is possible to build sustainable agroecosystems based on the imitation of the natural communities (Levrov et al. 1999)
Paradigm
This idea is based on the paradigm whereby natural ecosystems are sustainable and adapted to local constraints (Dawson and Fry 1998).
Agroekologi: proses ekologi dalam sistem pertanian
Unsur Ekologi Tanaman Manusia
Agroecological Design (ide baru pendekatan manajemen sesuai dgn kondisi lokasi): Agroekosistem dapat dimanipulasi untuk memperbaiki produksi , memperoleh keberlanjutan, sedikit dampak negatif pada lingkungan dan sosial, dan sedikit masukan eksternal •
interkasi komunitas tanaman & hewan dgn lingk. fisik & kimia dgn campur tangan manusia Ide agroekologi: untuk mengembangkan agroekosistem dengan memperkecil ketergantungan pd agrochemical & energy inputs, yg menekankan pada “complex agricultural systems” …untuk membangun kesuburan tanah, produktivitas, dan perlindungan tanaman dgn kekuatan dari dalam
• •
•
Memahami hubungan ekologis dan proses yg terjadi dalam ekosistem
1. Para ahli agroekologi bersepakat/bulat (unanimously) tidak menolak teknologi atau penggunaan input/masukan dalam kegiatan pertanian, tetapi menilai bagaimana, kapan, dan jika teknologi digunakan dalam kaitannya dgn nilainilai alam, sosial, dan manusia. Agroecologists do not unanimously oppose technology or inputs in agriculture but instead assess how, when, and if technology can be used in conjunction with natural, social and human assets.[2]
2. Diketahui bahwa tidak ada satu formula yg universal utk memperoleh kondisi kesehatan agroekosistem yg baik atau maksimum. Jadi agroekologi tdk ditentukan oleh manajemen praktis tertentu, spt penggunaan natural enemie (musuh alami) untuk menggantikan insektisida, atau polyculture menggantikan monoculture . Agroecology proposes a context- or site-specific manner of studying agroecosystems, and as such, it recognizes that there is no universal formula or recipe for the success and maximum well-being of an agroecosystem.Thus, agroecology is not defined by certain management practices, such as the use of natural enemies in place of insecticides, or polyculture in place of monoculture.
3. Ide agroekologi adalah: mengembangkan agroekosistem dgn ketergantungannya pd agrochemical dan energy input yang minim, memberi tekanan pd sistem pertanian yg komplek dimana interaksi ekologis dan sinergisme antara komponen-komponen biologi membangun mekanisme pd suatu sistem untuk membangun dirinya sendiri mengenai: (1) kesuburan tanahnya, (2) produktifitasnya dan (3) perlindungan terhadap tanaman.
Ekosistem adalah suatu komunitas organisme (tanaman, hewan, mikrobia) dalam hubungannya dengan lingkungan abiotik (udara, air, dan mineral-mineral tanah), yang berinteraksi sebagai suatu sistem.
Komponen biotik dan abiotik mempunyai ikatan secara bersama-sama dalam siklus hara dan aliran energi “
“
Komponen Biotik (Organisme)
Siklus hara dan aliran energi
Komponen Abiotik (Udara, air mineral -mineral, bahan organik)
Kelembaban Temperatur Udara Tekstur struktur
Pollutans Hara pH KTK Bahan organik
Microbes
Cahaya Udara Air dll
CAPITAL STOCK ON THE EARTH natural capital manufactured capital, human capital and social capital (institutional rules, norms)
Menghasilkan aliran barang dan jasa untuk mendukung kesejahteraan manusia
Lithosphere Hydrosphere Atmosphere Biosphere, and Within the most biologically active zones within soils:
Lapisan tipis udara yang mengelilingi bumi
(bagian dari bumi yang mendukung kehidupan )
Bagian padat dari bumi Batuan padat membuat lebih dari 99 % dari total massa bumi
bagian dari permukaan bumi yang terdiri dari air
Critical zone didefinisikan sebagai lapisan terluar bumi mulai dari tajuk tanaman sampai dengan dasar air bawah tanah (groundwater) yang menjaga kehidupan di muka bumi.
Suatu lingkungan dimana batuan, tanah, udara, air, organisme berinteraksi dan membentuk permukaan bumi, yang mengatur tempat tinggal alami dan menentukan ketersediaan sumberdaya yang menjaga kehidupan, termasuk produksi makanan kita dan kualitas air
Air
dan gas atmosfer bergerak melalui critical zone yg porous, dan kehidupan berkembang dalam lingkungan permukaan dan di bawah permukaan, yang diciptakan sepanjang waktu oleh biota, geologi, dan iklim. Semua aktifitas mentransformasi batuan dan biomasa ke dalam komponen utama (sentral) critical zone-soil; dan juga menciptakan salah satu zona paling heterogen dan kompleks di atas bumi.
Perkembangan dan pandangan yg lebih luas tentang ilmu tanah diturunkan dari serangkaian fungsi–fungsi dan jasa kritis yg disediakan oleh tanah yg memasukan dan mengedepankan produksi pangan.
Soil Soil Soil Soil Soil Soil
Tanah merupakan bagian dari biosfer paling aktif secara biologis, tempat tinggal bagi sebagian besar semua kelompok keanekaragaman hayati biosfer
texture temperature pore water structure aggregate
Root zone SUBSOIL Ground water
HIGH MODERATE LOW
Tanah merupakan sistem penyokong sistem kehidupan planet, berfungsi sbg tubuh penyokong kehidupan bumi, suatu lapisan film tipis kehidupan yg menyelimuti sebagian besar permukaan kebumian (terrestrial surface);
Tanah merupakan system daur ulang raksasa, menyediakan sebagian besar kebutuhan kita akan pangan, makanan, serat, dan produksi energi tebarukan melalui biofuel
Tanah mencadang air, yg memainkan peran penting (esensi) dalam sistem iklim melalui pengaruhnya thd air dan pertukaran energi antara permukaan tanah dgn atmosfer
Tanah menyokong siklus biogeochemical global (C, N, P), yg merepresentasikan cadangan karbon organik kebumian (terrestrial) terbesar. Tanah menyedikan jasa ekosistem penting, esensi utk kebutuhan pokok manusia termasuk air minum dan penyediaan pangan, dan cadangan carbon dan pengendalian banjir;
Tanah adalah suatu tubuh alam yg berfungsi kompleks dgn karakeristik unik dan kemunculan wataknya tdk dpt dilihat dari suatu kumpulan penyusunnya atau prosesproses individu, tanah adalah suatu penyatu (integrator) berbagai proses-proses bumi terkait.
Top Soil The most biologically active - detritusphere
Aktifitas dekomposisi dapat dijumpai di seluruh bagian tanah, tetapi yg paling aktif adalah terkonsentrasi di 5 tempat
- porosphere - aggregatusphere - drilosphere - rhizosphere
Tempat penumpukan sampah-sampah daun/organik, lembab dan kaya oksigen, fungi dpt bekerja efisien, mengambil oksigen dan mengeluarkan CO2
Tempat aktifias cacing tanah, meninggalkan liang-liang berbentuk saluran, shg memperlancar transpor air dan nitrat
Tempat masa akar-akar muda dengan aktifitas tinggi
Partikel-partikel tanah-humus membentuk ruangruang tertutup utk bakteri. Banyak proses biokimia terjadi di sini, menghasilkan NO3 -, NH4+, CO2, N2O dan yg lainnya. Bbp senyawa diangkut oleh hyphae halus ke tempat lainnya
Zona di sekitar akar rambut, akar rambut membawa makanan dan oksigen, shg mikroorgnisme bekerja lebih aktif melebihi dari tempat lainnya
Jasa ekosistem (ecosystem service) adalah manfaat yang diperoleh oleh manusia dan mahkluk hidup yg lainnya dari ekosistem Pertanian yg menguntungkan dan kerkelanjutan tergantung pd barang dan jasa dari alam, spt soil, water, air, nutrient cyling, pollination and pest control. Barang dan jasa tersebut disebut jasa ekosistem “
”
Konsep jasa ekosistem dikembangkan untuk membantu pemahaman kita tentang bagaimana manusia menggunakan dan mengelola sumberdaya alam. Kesehatan dan kesejahteraan kita tergantung pada jasa yg disediakan oleh ekosistem dan komponen-komponennya, yaitu: air, tanah, nutrien, dan organisme.
Tanah merupakan dasar semua ekosistem kebumian (terrestrial ecosystems). Kondisi dan tipe tanah menentukan kemampuannya utk berfungsi dan menyediakan jasa ekosistem (ecosystem services).
Kemunduran ekosistem dapat direfleksikan oleh (Toth et al 2007) : 1. Penurunan kesuburan tanah, kandungan bahan organik dan karbon organik. 2. Kehilangan keanekaragaman hayati, 3. Kehilangan kemampuan tanah memegang air. 4. Gangguan siklus air, nutrien dan gas 5. Menurunya kemampuan merombak kontaminan. Soil degradation reduces its ability to provide ecosystem services
Jasa ekosistem yg disediakan oleh tanah terkait erat dengan fungsifungsi kunci tanah itu sendiri. Fungsi-fungsi tersebut meliputi: 1. produksi biomasa 2. pencadangan, filtrasi, dan transformasi nutrien, bahan dan air, 3. penyediaan tempat tinggal spesies dan keanekaragaman genetik 4. penyediaan lingkungan fisik dan kultural utk manusia dan aktifitasnya 5. penyediaan bahan mentah 6. pencadangan dan siklus karbon 7. perlindungan warisan arkeologi
The Millennium Ecosystem Assessment mengelompokan ecosystem servises menjadi 4 grup (kelompok). ECOSYSTEM SERVICE
Provisioning (perbekalan) service
Regulating (pengaturan) service
Supporting (pendukung) service
Cultural (budaya) service
Adalah produk-produk yg diperoleh dari ekosistem, termasuk: 1. makanan, 2. serat, 3. fuel, 4. sumber-sumber genetik, 5. biochemicals, 6. natural medicines, 7. pharmaceuticals, 8. ornamental resources and 9. fresh water
REGULATING SERVICES - manfaat yg diperoleh dari pengaturan ekosistem, termasuk: 1. Pengaturan kualitas udara, 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Iklim, Air, Erosi, Pemurnian air, Hama dan penyakit, Penyerbukan, Bencana alam.
SUPPORTING SERVICES Adalah jasa yg diperlukan utk proses produksi bagi semua jasa ekosistem lainnya termasuk : 1. pembetukan tanah, 2. fotosinthesis, 3. produksi utama, 4. siklus nutrien dan 5. air tawar
Cultural services - manfaat nonmaterial yg diperoleh oleh manusia dari ekosistem melalui: 1. pengayaan spiritual, 2. perkembangan kognitif, 3. rekreasi, 4. pengalaman estetika (dengan memperhatikan nilai-nilai bentang lahan). Kognitif
(kemampuan berfikir, pemahaman , penerapan, analisis dsb)
SUPPORTING SERVICE
Jasa Ekosistem Nutrient cycling to support plant growth (primary production) including food and fibre production
Proses-proses yg terjadi Soil biota recycle dead organic matter into a mineralized form usable by plants and required for vegetative cell formation and growth
Faktor-faktor yg berperan Nutrient availability from organic matter is a function of biological activity levels. Chemical fertilizer availability is a function of the dissolved (aqueous) nutrient concentration, adsorption by clays and OM. Prevalence of roots and mycorrhizal fungi and other soil biota
PROVISIONING SERVICE
Jasa Ekosistem Sumber biokimia dan obat-obatan
Proses-proses yg terjadi Berbagai biota tanah dpt sbg sumber obat-obatan baru (contoh: penicillin adalah bakteri tanah)
Faktor-faktor yg berperan Struktur tanah dan kandungan bahan organik , lengas, pertukaran gas, dan ketersediaan nutrien
Jasa Ekosistem Pengaturan gas rumahkaca
REGULATING SERVICE
Proses-proses yg terjadi Biota tanah mempengaruhi laju aliran (fluxes) CO2, CH4 and N2O. Faktor-faktor yg berperan Rezim lengas tanah (saturation), nutrien (organic matter), temperatur, tingkat aktifitas mikroba.
Jasa Ekosistem Remediation of soil contaminated by diffuse airborne pollution Proses-proses yg terjadi Soil biota metabolize contaminants through oxidative or reductive processes Faktor-faktor yg berperan Microorganisms require nutrients (mainly C, N, P, and others in minor or trace amounts), moisture (generally at 40-60% field capacity), and appropriate pH (5.5-8.5, best at 7.0) and appropriate temperature (15-45°C), plus oxygen for the oxidative processes. Processes will not proceed if too many inhibiting or toxic compounds are present.
Proses-proses yg terjadi Rainfall, infiltration and storage in soils reduces the rates of surface run-off, reducing and delaying peak flows, and reducing flood risk. •
•
Decreased surface run-off also results in lower rates of erosion, reducing sediment load in flood waters (reducing their volume)
Dari semua jasa yg disediakan oleh tanah, pd dasarnya proporsi terbesar adalah jasa yg diberikan oleh komunitas biota tanah, yg terkonsentrasi pada topsoil Keanekaragaman hayati tanah merupakan aspek kritis terhadap fungsi ekosistem dan keberlanjutan manajemen lahan Pentingnya kelompok fungsional biota tanah diberikan pada diagram berikut ini.
Key Functional Group Microsymbionts Decomposers Element transformer Ecosystem engineers
Selected soil processes Microsymbiosis Decomposition Element transformation Soil structure modification
Soil-Born Pest and deseases
Herbivory, Parasitism
Microregulators
Predation Parasitism Grazing of decomposers
Selected ecosystem services Nutrient uptake Nutrient cyling Nutrient cycling Regulation of soil erosion, Csequestration, water floe and storage Biological control of pests and diseases Nutrients cycling
Good loam
Theaming = pengaturan/suasana untuk tempat atau kegiatan
BEBERAPA FUNGSI EKOSISTEM TANAH YANG SEHAT
1. Merombak (dekomposisi) bahan organik menjadi humus 2. Menyediakan N dan nutrien lainnya 3. Merekatkan partikel-partikel tanah membentuk struktur yg baik 4. Melindungi akar tanaman dari kerusakan dan gangguan parasit 5. Membuat nutrien terpegang dan menjadi tersedia bagi tanaman 6. Mampu memegang air 7. Memproduksi hormon-hormon yg dpt membantu pertumbuhan tanaman
