PENGELOLAAN KESUBURAN TANAH

Pengel laan Kesuburan Tanah

BUKU AJAR

Prof. Ir. Eko Handayanto, MSc., PhD.

Fakulas Pertanian Universitas Brawijaya 2014

i

Pengantar Tanah merupakan bahan alami yang mempunyai beragam fungsi di dalam ekosistem, mulai dari sebagai penyangga pertumbuhan tanaman, sebagai sarana untuk daur ulang produk limbah, sebagai habitat organisme, sebagai pengendali air dan lingkungan, sampai sebagai bahan konstruksi. Dari sisi produksi pertanian, tanah merupakan sarana produksi yang sangat penting. Namun demikian, seiring dengan pesatnya pertumbuhan penduduk, luasan lahan yang layak untuk produksi pangan semakin hari semakin menyempit karena alih fungsi untuk berbagai kebutuhan manusia. Luasan lahan yang semakin sempit tersebut diiringi dengan makin merosotnya kesuburan tanah. Oleh karena itu, upaya mempertahankan kesuburan tanah, untuk mempertahankan dan bahkan meningkatkan produksi pangan agar bisa memenuhi kebutuhan pangan penduduk yang semakin bertambah, harus tetap terus dilakukan. Agar upaya mempertahankan kesuburan tanah berada pada jalan yang tepat dan benar, diperlukan pemahaman tentang dasar kesuburan tanah dan pengelolaan kesuburan tanah. Buku ini dapat digunakan sebagai salah satu referensi untuk mahasiswa (program sarjana dan program pascasarjana) dan masyarakat umum pemerhati pertanian dan bidang lainnya yang terkait dengan produksi pangan dan pengelolaan lingkungan.

ii

Isi Pengantar ............ .............. ............. ............. ............. ............. .............. .......... i 1

Pendahuluan .............. ............. ............. ............. ............. .............. ......... 1 1.1. Konsep Dasar .................................................................................................1 1.2. KesuburanTanah danProduktivitasTanah ..................................................2

2

Unsur Hara ............. ............. .............. ............. ............. ............. ............. . 4 2.1.Unsur Hara Esensial .......................................................................................4 2.2. Bentuk UnsurEsensialyangTersedia untuk Tanaman .................................6 2.3. Unsur Hara dan Koloid Tanah ........................................................................7 2.4.U nsurHaradanLarutanTanah .................................................................. 11 2.5. PenyerapanUnsurHaraolehTanaman ..................................................... 12 2.6. FaktoryangMempengaruhiKetersediaanUnsurHara ................................ 13 2.6. Sinkronisasi ................................................................................................. 15

3

Karbon ............ ............. ............. ............. ............. .............. ............. ..... 17 3.1. Siklus Karbon .............................................................................................. 17 3.2. Sumber Karbon dalam Tanah ..................................................................... 18 3.3. BentukKarbonOrganikdalamTanah ........................................................ 18 3.5. DekomposisiBahanOrganikdalamTanah ................................................. 19

4

Nitrogen ............ ............. ............. ............. .............. ............. ............. ... 22 4.1.N itrogendanPertumbuhanTanaman ....................................................... 22 4.2.Bentuk Nitrogen ......................................................................................... 23 4.3.Sumber Nitrogen ......................................................................................... 25 4.4. ImobilisasidanMineralisasiNitrogenTanah ................................................ 25 4.5. Denitrifikasi ................................................................................................ 28 4.6.Fiksasi Nitrogen ........................................................................................... 28 4.7.Kehilangan Nitrogen ................................................................................... 30

5

Fosfor .............. ............. ............. ............. ............. .............. ............. ..... 31 5.1.Fosfor dalam Tanaman ................................................................................ 31 5.3.Sumber Pupuk Fosfor ................................................................................. 33 5.4. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ketersediaan Fosfor ........................... 33 5.5.K etersediaanFosfordalamTanah .............................................................. 34 5.6. Fiksasi Fosfor dalam Tanah 5.7. Fosfor dan Lingkungan

6

........................................................................ 35 ............................................................................... 36

Kalium ............. ............. ............. ............. ............. .............. ............. ..... 37 6.1.Kalium dalam Tanaman .............................................................................. 37 6.2.Kalium dalam Tanah ................................................................................... 37 6.3. Sumber Kalium ........................................................................................... 38

7

Unsur Hara Sekunder............. ............. ............. ............. ............. .......... 40 7.1. Kalsium dalam Tanaman ............................................................................ 40 7.2. Magnesiumdalam Tanaman ..................................................................... 40 7.3.Sulfur dalam Tanaman ............................................................................... 41 7.5. SumberPupukKalsium,Magnesium,Sulfur .............................................. 43

iii

8

Unsur Hara Mikro ............. ............. .............. ............. ............. ............. . 45 8.1. Mangan (Mn) .............................................................................................. 45 8.2. (Zn) Seng ..................................................................................................... 45 8.3. Tembaga (Cu) ............................................................................................. 45 (Fe) 8.4. Besi ...................................................................................................... 46 8.5. Boron (B) .................................................................................................... 46 8.6. Khlorin (Cl) .................................................................................................. 47 8.7.Molibdenum (Mo) ...................................................................................... 47

9

Bahan Organik Tanah ............ ............. ............. ............. ............. .......... 48 9.1. PengertiandanSumberBahanOrganikTanah .......................................... 48 9.2.K omponenBahanOrganikTanah ............................................................... 48 9.3. Komponen Bahan Organik Tanah berkaitan dengan fungsinya ................. 50 9.4. KarakterisasiBahanOrganikTanah ............................................................ 52 9.5. FaktoryangMempengaruhiBahanOrganikTanah ................................... 52 9.6. Peran Bahan Organik Tanah terhadap Kesuburan Tanah .......................... 53

10

Kemasaman dan Pengapuran ............. ............. ............. ............. .......... 54 10.1. tanah pH ................................................................................................... 54 10.2.Kemasaman Tanah ................................................................................... 54 10.3.Manfaat Pengapuran ................................................................................ 55 10.4. KetersediaanUnsurHaradanpH ............................................................. 55 10.5. Bagaimana Kapur Menetralisasi Tanah-tanah Masam ? .......................... 55 10.6. BahanPengapurandanKomposisiKimia ................................................. 56 10.7. KebutuhanKapurdanTakaranAplikasi ................................................... 57

11

Evaluasi Kesuburan Tanah ............. .............. ............. ............. ............. . 59 11.1. Tanah Uji ................................................................................................... 59 11.2.Studi Lapangan ......................................................................................... 61

12

Pengelolaan Kesuburan Tanah ............ ............. ............. ............. .......... 62 12.1. Paradigma PengelolaanKesuburanTanah .............................................. 62 12.2. Biologi Kesuburan Tanah .......................................................................... 62 12.3. SepuluhKunciPrinsipKesuburanBiologiTanah ...................................... 62 12.4. KegiatanPengelolaanKesuburanBiologiTanah ...................................... 63 12.5. MasalahKesuburanTanahTropika .......................................................... 63 12.6. PengelolaanBahanOrganikTanah .......................................................... 64 12.7. Pemanfaatan Pupuk Hayati (biofertilizer) ................................................ 65

13

Beberapa Teknik Pengelolaan Kesuburan Tanah ............. .............. ....... 69 13.1. Penggunaan Pupuk Kimia ......................................................................... 69 13.2. Kompos ..................................................................................................... 72 13.3.Pupuk Kandang ......................................................................................... 75 13.4. Pembakaran ............................................................................................. 79 13.5. Pemulsaan ................................................................................................ 80 13.6.Pemupukan Hijau ..................................................................................... 82 13.7. Tumpangsari ............................................................................................. 84 13.8.Periode Bero Hijau ................................................................................... 86 13.9. Agroforestri .............................................................................................. 87

iv

14 Pengelolaan Hara Terpadu .......... ........... ........... ........... ........... ........... .. 94 14.1. Landasan ................................................................................................... 94 14.2. PengelolaanHaraTerpadu(PHT) ............................................................. 94

15

Pertanian Organik dan Biodinamik .............. ............. ............. ............. . 98 15.1. Landasan ................................................................................................... 98 15.2. Konsep Pertanian Organik ........................................................................ 98 15.3. Dampak Pertanian Organik ...................................................................... 99 15.4. PertanianOrganikdanKeamananPangan ............................................... 99 15.5. PengelolaanUnsurHaradalamPertanianOrganik ................................ 100 15.6. KeamanandanKualitasPanganOrganik ................................................ 101 15.7. Pengelolaan Hama dan Penyakit dalam Pertanian Organik ................... 101 15.8. EkonomiPertanianOrganik .................................................................... 102 15.10. Biodinamik .............................................................................................. 102

Daftar Pustaka ............ ............. ............. .............. ............. ............. ............ 105

1

1P 1.1.

endahuluan

Konsep Dasar Tanah adalah media untuk pertumbuhan tanaman dan memasok unsur hara untuk tanaman. Pada umumnya tanah memasok 13 dari 16 unsur hara esensial yang diperlukan untuk partumbuhan tanaman, terutama tanaman pangan. Unsur hara esnsial tersebut harus terus-menerus tersedia dalam takaran yang berimbang/ Tetapi hal ini tidak selalu terjadi pada semua jenis tanah. Beberapa tanah tertentu yang tidak dapat memenuhi tujuan tersebut disebut sebagai tidak tidak subur.Sebaliknya, ada beberapa tanah yang dapat memenuhi tujuan tersebut dan tanah tersebut disebut tanah subur. Oleh karena itu, kesuburan tanah adalah aspaek hubungan tanahtanaman, yaitu pertumbuhan tanaman dalam hubungannya dengan unsur hara yang tersedia dalam tanah. Tanaman bergantung pada tanah tidak hanya tempat untuk bertumpu tetapi unsur hara yang diperlukan untuk proses-proses fisiologi dan pembentukan struktur tanaman. Semua unsur hara yang telah diketahui sebagai unsur hara esensial untuk pertumbuhan tanaman dan produksi diperoleh dari tanah, kecuali karbon yang diperoleh dari udara melalui stomata. Hidrogen dan oksigen diperoleh dari air melalui akar tanaman. Unsur hara lainya, nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, sulfur dan unsur hara mikro diperoleh langsung dari tanah. Oleh karena itu tanaman tergantung pada tanah untuk memperoleh unsur hara. Semua unsur hara tanaman berada dalam tanah. Namun demikian keberadaan unsur hara di dalam tanah tidak selalu dapat diartikan bahwa tanah tersebut subur. Tanaman menyerap unsur hara dalam bentuk ion yang terlarut dalam larutan tanah. Selain itu, untuk mencapai pertumbuhan tanaman yang optimum unsur hara harus tersedia dalam jumlah yang cukup. Oleh karena itu, tanah harus dapat memasok unsur hara dalam jumlah cukup, dalam bentuk yang dapat diserap oleh tanaman selama siklus hidupnya. Jadi, secara sederhana kesuburan tanah dapat didefinisikan sebagai kemampuan tanah untuk menyediakan unsur hara dalam jumlah cukup dalam bentuk yang tersedia. Bentuk unsur hara tersedia adalah dalam bentuk ion yang dapat diserap oleh tanaman yang tumbuh. Namun demikian, karena kandungan unsur hara dan respon tanaman merupakan interaksi dari komponen kimia tanah serta kondisi tanah yang mempengaruhi ketersediaan dan serapan unsur hara, maka sifat fisika, kimia dan biologi tanah semuanya mempunyai peranan terhadap kesuburan tanah. Atas dasar pandangan tersebut maka kajian kesuburan tanah meliputi pengamatan bentuk unsur hara tanaman di dalam tanah, bagaimana unsur-unsur tersebut menjadi tersedia untuk tanaman, dan faktor-faktor yang mempengaruhi penyerapan unsur haraoleh tanaman. Hasil kajian tersebut dapat digunakan sebagai landasan pengelolaan kesuburan tanah untuk memperbaiki pertumbuhan dan produksi tanaman. Kesuburan tanah bersifat ‘site specific’ dan ‘crop specific’, artinya tanah yang subur untuk suatu jenis tanaman belum tentu subur untuk jenis tanaman lainnya. Konsep yang lebih luas berkaitan dengan kemampuan tanah untuk menyangga pertumbuhan tanaman secara berkelanjutan adalah produktivitas tanah, yaitu kemampuan tanah untuk mempertahankan kesuburan tanah dalam jangka panjang.

2 Kesuburan tanah merupakan kunci dari sistem pertanian yang berkelanjutan, yaitu suatu praktek pertanian yang melibatkan pengelolaan sumberdaya alam untuk pertanian untuk memenuhi kebutuhan manusia bersamaan dengan upaya mempertahankan atau meningkatkan kualitas lingkungan dan konservasi sumberdaya alam. Secara umum, terdapat lima prinsip dasar pengelolaan kesuburan tanah dalam kaitannya dengan sistem pertanian berkelanjutan, yaitu

1.2.

1.

unsur hara tanah yang terangkut oleh tanaman harus diganti / ditambahkan,

2.

kondisi fisik tanah harus dipertahankan, yang dalam hal ini berarti bahwa kandungan

3.

humus (bahan organik tanah)harus tetap atau meningkat, harus tidak ada pertumbuhan gulma, hamadan penyakit,

4.

harus tidak ada peningkatan kemasamam tanah ataukonsentrasi unsur beracun, dan

5.

erosi tanah harus dikendalikan agar sama atau lebih kecil dari kecepatan pembentukan tanah.

Kesuburan Tanah dan Produktivitas Tanah Kesuburan tanah dan produktivitas tanah sekilas nampak serupa, tetapi di dalam lingkup ilmu tanah dua istilah di atas mempunyai arti yang berbeda. Tanah subur adalah tanah yang menghasilkan tanaman pada kondisi lingkungan yang cocok. Oleh karena itu, kesuburan tanah dapat didefinisikan sebagai kemampuan tanah untuk menyediakan unsur hara esensial dalam bentuk tersedia dan dalam kesimbangan yang sesuai. Produktivitas tanah pada dasarnya adalah konsep ekonom dan kemampuan tanah untuk menghasilkan tanaman tertentu, atau tanaman dalam sistem manajemen masukan (input) dan kondisi lingkungan tertentu, misalnya kondisi iklim. Produktivitas tanah tidak hanya sifat tanah saja, tetapi merupakan fungsi dari berbgai factor. Produktivitas tanah diukur dalam hal keluaran (output) hasil panen dalam hubungannya dengan factor-faktor produksi untuk suatu jenis tanah tertentu pada sistem nanajemen tertentu. Suatu tanah bisa saja dinyatakan subur, yakni tanah yang mempunyai unsur hara dalam bentuk tersedia tetapi belum tentuk tanah tersebut produktif. Tanah tergenang bisa saja merupakan tanah yang subur tetapi mungkin tidak dapat menghasilkan tanaman karena kondisi fisik yang tidak mendukung. Tanah-tanah berpasir bisa dinyatakan tidak subur, tetapi dengan penggunaan pupuk dan pasokan air tanah pasir tersebut menjadi produktif. Sampai saat ini belum ada standar untuk kesuburan tanah maupun produktivitas tanah karena keduanya tergantung pada tanaman yang ditumbuhkan. Tanah yang produktif untuk kentang bisa saja tidak produktif untuk tanaman pangan lainnya. Sebagai gambaran umum, perbedaan kesuburan tanah dengan produktivitas tanah disajikan pada Tabel 1.

3 Tabel 1. Perbedaan antara produktivitas tanah dan kesuburan tanah

No 1

2

3

4

5

Produkvitas Tanah Diukur berdasarkan nilai produksi tanaman yang dihasilkan dalam rupiah per hektar Produktifitas tanah meningkat dengan meningkatnya harga pasar suatu komoditi, meskipun tingkat kesuburan tanahnya rendah.

Produktifitas tanah dipengaruhi oleh kesuburan tanah, perubahan transportasi, permintaan produksi komoditi tertentu, dlsb Produktivitas tanah adalah kemampuan tanah untuk menghasilkan tanaman yang baik

Produktivitas tanah adalah istilah yang luas. Ini mencakup kondisi fisik tanah, nilai pasar tanaman tumbuh, dan hukum-hukum ekonomi yang berlaku pada bisnis pertanian

Kesuburan Tanah Diukur berdasar jumlah produksi / hasil tanaman, dalam kilogram per hektar Kesuburan tanah tidak meningkat dengan meningkatnya harga pasar suatu komoditi. Kesuburan tanah dapat ditingkatkan hanya melkalui pengolahan tanah yang tepat, aplikasi pupuk dan bahan organik, pengelolaan air yang tepat, dlsb. Kesuburan tanah dipengaruhi oleh kondisi kimia, fisik dan biologi tanah, dan leh jumlah serta keseimbangan unsur hara di dalam tanah. Kesuburan tanah adalah kemampuan yang melekat tanah untuk menyediakanunsur hara penting yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman dalam jumlah yang seimbang dan optimal. Kesuburan tanah merupakan bagian dari produktivitas tanah. Faktor-faktor hukum ekonomi tersebut, permintaan, biaya suplai produksi, menghasilkan nilai dll tidak memiliki peran apapun dalam menentukan kesuburan tanah

4

2U

nsur Hara

2.1.

Unsur Hara Esensial Tanaman memerlukan paling sedikit 16 unsur kimia untuk pertumbuhan normal dalam menuntaskan siklus hidupnya. Unsur kimia yang diperlukan tanaman untuk tumbuh dan hidup disebut unsur hara esensial. Suatu unsur hara dianggap esensial jika, (a) defisiensi unsur hara tersebut menyebabkan tanaman tidak mungkin dapat menyelesaikan stadium vegetatif dan reproduktifnya, (b) defisiensi bersifat spesifik pada unsur yang dimaksudkan, dan hanya dapat diperbaiki dengan menambahkan unsur tersebut, dan (c)

unsur tersebut terlibat langsung dalamunsur hara tanaman, berperan dalam metabolisme atau diperlukan untuk aktivitas enzim.

Unsur yang diperlukan dalam jumlah besar yaitu, karbon, hidrogen dan oksigen, adalah unsur non mineral yang dipasok dari udara dan air. Tiga belas unsur lainnya diserap tanaman hanya dalam bentuk mineral dari tanah atau harus ditambahkan dalam bentuk pupuk. Berdasarkan jumlah yang diperlukan tanaman (bukan jumlahnya dalam tanah), unsur hara esensial dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu unsur hara makro dan unsur hara mikro. Unsur hara makro adalah unsur hara esensial yang diperlukan tanaman dalam jumlah besar; yaitu karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), kalsium (Ca), sulfur (S) dan magnesium (Mg). C, H dan O diperoleh dari udara, sedangkan N, P, K, Ca, Mg dan S diperoleh dari tanah. N, P dan K merupakan unsur hara makro yang paling banyak dibutuhkan tanaman, oleh karena itu tiga unsur ini disebut juga unsur primer. Ca, Mg, dan S, diperlukan tanaman dalam jumlah yang lebih sedikit dibanding unsur primer, maka disebut unsur sekunder. Kalsium dan magnesium biasanya dipasok melalui bahan kapur, sedangkan sulfur melalui pupuk.

Unsur hara mikro terdiri atas tujuh unsur esensial, besi (Fe), boron (B), tembaga (Cu), klorin (Cl), mangan (Mn), molibdenum (Mo) dan seng (Zn). Walaupun jumlah unsur hara mikro dalam tanah maupun dalam tanaman sangat kecil, tetapi perannya sama penting dengan unsur hara makro. Defisiensi satu atau lebih unsur hara mikro dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan tanaman dan penurunan kualitas dan hasil tanaman. Namun demikian, jika unsur mikro berada dalam konsentrasi yang tinggi dapat menyebabkan terjadinya keracunan pada tanaman. Ringkasan peran penting beberapa unsur hara esensial dalam tanaman disajikan dalam Tabel 2, sedangkan kisaran konsentrasi unsur di dalam jaringan tanaman disajikan dalam Tabel 3.

5 Tabel 2. Peran penting unsur hara esensial dalam tanaman

Unsur N P K Ca Mg S Fe Mn

Cu Zn B Mo Cl

Peran Penting dalam Tanaman Penyusun asam amino, protein, asam nukleat (DNA dan RNA), nukleotida dan koenzim Komponen fosfat gula, asam nukleat (DNA dan RNA), nukleotida, koenzim, fosfolipida, asam fitat, ATP, ADP, AMP Aktivator enzim bagi lebih dari 40 enzim, relgulator osmotik, mempertahankan netralitas elektrik. Penyusun lamela tengah dinding sel; diperlukan untuk aktivasi beberapa enzim yang terlibat dalam hidrolisis ATP dan fosfolipida Penyusun molekul klorofil; terlibat tidak langsung dalam transfer fosfat. Komponen asam-asam amino mengandung S, kistein, dan methionin,dan juga beberapa protein / enzim Komponen protein sitokrom dan besi non-heme yang terlibat dalam fotosintesis, fiksasi N 2 , dan respirasi. Diperlukan untuk evolusi O 2 fotosintetik (pemisahan H 2 O); diperlukan untuk aktivasi berbagai enzim seperti dehidrogenase, dekarboksilase, kinase, oksidase, dan peroksidase Komponen penting askorbik oksidase, tisosinase, monoamina oksidase , urikase dan sitokrom oksidase. Penyusun penting dari alkohol dehidrogenase, glutamik dehidrogenase, karbonik anidrase dan enzim-enzim lain. Membentuk kompleks dengan beberapa CHO dan diketahui ada bukti tidak langsung tentang keterlibatan B dalam pergerakan CHO Penyusun nitrat reduktase yang penting untukfiksasi N 2 Diperlukan untuk reaksi-reaksi fotosintetik yang terlibat dalam evolusi O 2 .

Tabel 3. Kisaran konsentrasi unsur di dalam jaringan tanaman

Unsur H K O N K Ca Mg P S Cl B Fe Mn Zn Cu Mo

% bobot kering 6,0 45,0 45,0 1,5 1,0 0,5 0,2 0,2 0,1

mg/kg bobot kering

100,0 20,0 100,0 50,0 20,0 6,0 0,1

μmol

/g bobot kering 59,40 37,50 28,10 1,07 225,00 125,00 82,00 65,00 31,00 2,800 1,800 1,800 0,910 0,310 0,090 0,001

Jumlah Atom Relatif 59.400.000 37.500.000 28.100.000 1.070.000 225.000 125.000 82.000 65.000 31.000 2.800 1.800 1.800 910 310 90 1

Selain unsur hara esiensial, terdapat unsur lain yang dijumpai di dalam tanaman mempunyai fungsi penting walaupun tidak termasuk unsur hara esensial. Unsur-unsur tersebut adalah Cobalt (Co), Vanadium (V), Natrium (Na), dan Silikon (Si). Co diperlukan oleh bakteri Rhizobium. Co juga merupakan salah satu unsur penyusun

6 vitamin B12 dalam tubuh ternak, oleh karena itu keberadaan Co pada rumput dan pakan ternak sangat penting. Unsur V diperlukan bakteri Rhizobium dalam proses fiksasi nitrogen. Selain itu, unsur V dapat menggantikan Mo untukunsur hara + Azotobacter. Na diserap oleh tanaman dalam bentuk kation Na , dan diketahui bahwa dalam kondisi tertentu Na dapat menggantikan kebutuhan K. Penambahan Si dapat meningkatkan produksi tanaman, terutama tanaman tebu pada Oxiol dan Ultisol, karena dapat menurunkan fiksasi P dan meningkatkan penyediaan P. Pemberian Si biasanya dalam bentuk sodium silikat atau kalsium silikat.

2.2.

Bentuk Unsur Esensial yang Tersedia untuk Tanaman Tanaman menyerap unsur esensial melalui sistem perakaran atau melalui daun dalam berbagai bentuk. Sebenarnya tanah mengandung hampir semua unsur dalam jumlah cukup besar, tetapi hanya sejumlah kecil dari unsur-unsur tersebut yang tersedia bagi tanaman. Sebagai contoh, kandungan total unsur besi dalam tanah dapat melebihi 50.000 ppm, tetapi hanya kurang dari 5 ppm yang berada dalam bentuk tersedia untuk diserap tanaman. Unsur hara esensial dapat berada dalam satu atau lebih bentuk fisik, padat, cair atau gas. Uraian berikut ini hanya mengemukakan unsur hara dalam tanah yang berada dalam bentuk padat dan cair, walaupun unsur non-mineral maupun nitrogen dan sulfur juga dapat berada dalam bentuk gas pada kondisi tertentu. Bentuk kimia suatu unsur sangat mempengaruhi bagaimana unsur tersebut bereaksi dengan unsur dan senyawa lainnya yang berada dalam tanah. Masing-masing unsur hara dalam tanah dapat berada dalam berbagai bentuk ion (Tabel 4). Ion adalah unsur kimia atau sekelompok unsur kimia yang berada dalam bentuk partikel bermuatan listrik (charged particles). Kation adalah ion dengan muatan positif, sedangkan anion adalah ion yang bermuatan negatif.

Tabel 4. Bentuk Hara Diserap Tanaman

Simbol C H O N P K Ca Mg S Fe Mn Cu Zn B Mo Cl

Berat Atom 12.01 1.01 16.00 14.01 30.98 39.10 4 0.08 24.32 32.07 55.85 54.94 63.54 65.38 10.82 95.95 35.46

Bentu diserap Tanaman CO 2 H2O CO 2 , H 2 O, O 2 + NO 3 , NH 4 -2 H 2 PO 4 , HPO 4 + K +2 Ca +2 Mg -2 SO 4 +2 +3 Fe ,Fe +2 Mn +2 Cu +2 Zn H 3 BO 3 , H 2 BO 3 -2 MoO 4 Cl

Sumber Alam Utama udara air udara, air bahan organik tanah apatit, bahan organik tanah feldspar,mika,mineralliat batukapur,gipsum dolomit bahan organik tanah khelat oksida Fe, geothite, bahan organik tanah oksida,bahanorganiktanah bahan organik tanah, kalkopirit bahanorganiktanah tourmaline mineral campuran garam

7 Natrium klorida atau garam dapur merupakan bentuk padatan ber ion yang cepat larut dalam air yang kemudian melepaskan kation natrium dan anion klorida. Padatan ber ion umumnya dijumpai dalam tanah termasuk liat silikat, hidroksida besi dan aluminium, dan beberapa senyawa yang mengandung fosfor dan unsur esensial lainnya. Padatan ber ion ini agak kurang larut sehingga tidak segera bisa melepaskan ion-ion nya jika dicampur dengan air. Karena strukturnya yang unik, liat silikat dalam tanah merupakan padatan dengan muatan negatif. Bahan organik mengandung sejumlah besar karbon yang mempengaruhi sifat kimia dan struktur tanah. Tetapi secara mendasar, bahan organik memiliki muatan negatif yang besar. Di dalam tanah, bahan organik juga bereaksi kuat dengan molekul organik yang lebih kecil, seperti pestisida dan eksudat akar. Nitrogen tanah dapat berada dalam bentuk organik dan anorganik, dalam larutan dan dalam bentuk gas, dan sebagai kation dan anion. Akar tanaman hanya menyerap bentuk anorganik. Bentuk umum nitrogen yang dikandung dalam pupuk buatan dan pupuk kandang meliputi amoniak, urea, amonium dan nitrat. Amoniak (NH 3 ) yang berbentuk gas, bereaksi cepat dengan air tanah untuk membentuk kation amonium + yang bermuatan positif (NH 4 ). Urea -CO(NH 2 ) 2 cepat dikonversi dari bentuk padat atau cair oleh enzim urease menjadi amoniak. Jika urea diberikan di permukaan tanah, dapat terjadi kehilangan N dalam bentuk gas amoniak, terutama pada kondisi kering pada tanah dengan pH tinggi. Jika dibenamkan atau dialirkan ke dalam tanah, urea diubah menjadi amonium yang bermuatan positif yang kemudian di tahan oleh muatan negatif tanah. Hal ini mencegah pencucian amonium, kecuali pada tanah dengan kapasitas tukar kation (KTK) rendah.

2.3.

Unsur Hara dan Koloid Tanah Dalam proses pembentukan tanah, pelapukan bahan induk tanah menentukan perubahan sifat fisik dan kimia tanah. Mineral-mineral primer yang mengalami pelapukan, seperti feldspar, hornblende, dan mika, disintesis menjadi mineral sekunder yang lebih stabil. Mika berubah menjadi partikel berukuran liat dengan diamater < 2ųm. Partikel yang sangat kecil ini disebut koloid. Karena nisbah luas permukaan: volume yang sangat besar maka koloid ini sangat reaktif dan berperan penting dalam mempengaruhi ketersediaan unsur hara tanah. Koloid dapat digolongkan sebagai koloid mineral atau koloid organik. Namun demikian, jumlah koloid mineral umumnya lebih banyak dibandingkan koloid organik, kecuali pada tanah organik.

2.3.1.

Koloid Mineral Koloid mineral tanah yang utama terdiri atas liat alumino-silikat, dan oksida dan hidroksida Al dan Fe. Mineral ini memberi muatan positif dan negatif pada tanah. Namun demikian, karena muatan negatif biasanya lebih banyak dibanding muatan positif maka koloid mineral lebih berkontribusi pada muatan negatif koloid tanah. Liat mempunyai dua sumber muatan. Sumber muatan yang pertama adalah substitusi isomorf, yakni substitusi dalam lembar kristalin satu atom oleh atom lain berukuran sama dengan valensi lebih rendah. Dalam hal ini lembar silikon 4+ 3+ tetrahedra, Si (diameter 0,041 nm) digantikan oleh Al (diameter 0,051 nm) 3+ atau Fe (diameter 0,064 nm). Pada tiap tetrahedra dimana peristiwa ini terjadi, tetrahedra akan mempunyai muatan –1. Jenis substitusi yang sama 2+ juga dapat terjadi pada lembar oktahedra aluminium dimana Mg (radius

8 2+

3+

0,066 nm), Fe (diameter 0,070nm) dan Zn (diameter 0,074 nm) dapat 3+ mengganti Al dengan keseluruhan muatan juga –1. Muatan tersebut adalah muatan permanen (permanent charge) dan tidak dipengaruhi oleh pH tanah. Jumlah dan macam mineral liat menentukan jumlah muatan negatif yang di kontribusikan oleh fraksi ukuran liat (Tabel 5).

Tabel 5. Sifat beberapa koloid tanah

Komponen

Vermikulit Mika Montmorilonit Kaolinit Oksida & Hidroksida Bahan Organik

Tipe

2:1 2:1 2:1 1:1

KTK

Luas

Aktivitas

(meq/100g)

Koloid

120-150 20-40 80-120 1-10 1-10

Permukaan 2 (g/m ) 600-800 70-120 800-800 10-20 10-70

Tinggi Sedang Sangat tinggi Rendah Rendah

100-300

800-900

Sedang

Sumber muatan kedua pada liat adalah patahan kisi (broken edges), yang + sebenarnya merupakan kisi lembar alumina dan silika dimana atom H sebagai bagian dari ion hidroksil yang diikat kuat oleh atom O pada kondisi masam. Disini muatan patahan kisi tersebut adalah netral. Tetapi, jika pH tanah > 6 +

2+

2+ atom diikat tersebut agak lemah dan dapat dengan kation Ca dan Mg . H Muatan tergantung pHdipertukarkan (pH-dependent charge ) (Gambar 1). Sebagian besar muatan pada liat tipe 2:1 adalah substitusi isomorf ( permanent charge), sedangkan pada liat tipe 1:1 adalah disebabkan oleh patahan kisi (pH dependent charge).

Gambar 1. Muatan tergantung pH pada oksida

2.3.2.

Koloid Organik Koloid organik di dalam tanah dikenal sebagai humus yang tersusun dari sisa tanaman dan hewan yang telah terdekomposisi. Tidak seperti liat, struktur humus tanah masih belum terungkap jelas (Gambar 2).

9

Gambar 2. Prakiraan struktur humus.

Humus merupakan modifikasi lignin, poliuronida dan senyawa lain yang tersusun dari karbon, hidrogen dan oksigen, serta sebagian kecil nitrogen, fosfor, sulfur dan unsur lainnya. Muatan humus tanah sama dengan muatan pada patahan kisi (broken edges) yang tergantung pH (pH dependent charge), kecuali sumber muatannya gugus karboksil (-COOH) karena gugus ini + berdisosiasi pada pH tanah (Gambar 3). Pada kondisi masam, ion H terikat kuat pada koloid organik sehingga tidak mudah digantikan oleh kation lain. Pada pH yang lebih tinggi, ion dari asam karboksilat secara bertahap diganti oleh kation lain.

Gambar 3. Muatan tergantung pH pada bahan organik tanah Walaupun jumlah koloid organik lebih kecil dibanding koloid mineral, muatan koloid organik lebih besar dibandingkan koloid mineral, dan dapat berkontribusi 30-90% total muatan di permukaan kisi tanah. Karena memiliki struktur terbuka dan kompleks, kemampuan humus untuk menarik air dari atmosfer tanah di sekitarnya mendekati 80-90% beratnya, jika dibandingkan dengan 15-20% untuk liat tanah. Namun demikian, humus tidak segera memfiksasi kation yang dapat dipertukarkan, seperti halnya yang dilakukan liat, tetapi mempertahankan ion-ion tersebut dalam bentuk yang mudah dipertukarkan. Mineralisasi humus tanah melepaskan sejumlah nitrogen, fosfor dan sulfur dari bentuk organik, dan dapat mempengaruhi ketersediaan unsur mikro.

10

2.3.3.

Kapasitas Tukar Kation Jumlah dan tipe muatan pada koloid tanah menentukan kemampuan tanah untuk menahan unsur hara melawan gaya pergerakan air dalam profil tanah. Hal ini mempengaruhi kapasitas tanah untuk memasok unsur hara dari waktu ke waktu. Kapasitas tanah untuk menahan kation-kation NH 4 , K, Ca, Mg, Zn dan kation-kation lain meningkat dengan meningkatnya muatan negatif. Tanah berperan seperti magnet, yang menarik dan menahan ion bermuatan berlawanan, dan memegangnya untuk melawan pergerakan air ke bawah profil tanah (Gambar 4).

Gambar 4. Perukatan kation Unsur hara yang ditahan / dipegang oleh tanah disebut kation dapat ditukar (exchangeable cations) dan hanya dapat diganti atau ditukar oleh kation lain yang mengambil alih posisinya. Kemampuan bahan bermuatan negatif untuk mengikat kation disebut kapasitas tukar kation (KTK) tanah. Tanah dengan KTK tinggi tidak hanya kuat menahan banyak unsur hara, tetapi juga berperan menjadi penyangga (buffer), atau menghindari perubahan cepat konsentrasi unsur hara dalam larutan tanah dengan menggantinya saat larutan tanah berkurang. Umumnya, kesuburan tanah bawaan dan produktivitas tanah jangka panjang sangat dipengaruhi oleh KTK nya. Nilai KTK suatu tanah dinyatakan dengan satuan miliekuivalen per 100 gram tanah (meq/100g tanah), atau dapat juga dinyatakan dalam sentimol (centimole) (satu centimole = 0,01 M) muatan positif atau negatif per kg tanah (yakni cml(+)/kg tanah atau cmol(-)/kg tanah). KTK mempengaruhi cara pengelolaan tanah untuk perbaikan produksi tanaman dan untuk perlindungan lingkungan. Tanah dengan KTK rendah (kurang dari 5 meq/100g) umumnya mempunyai kandungan liat dan bahan organik yang rendah, kapasitas menahan air yang rendah, memperlukan lebih sering panambahan kapur dan pupuk, dan peka terhadap pencucian NO 3 , NH 4 , K dan mungkin Mg. Tanah semacam ini mempunyai protensi produksi yang rendah dibandingkan dengan tanah dengan KTK lebih tinggi pada tingkat pengelolaan yang sama. Tanah-tanah dengan KTK rendah biasanya lebih mudah diolah dibandingkan tanah dengan KTK tinggi karena cepat mengering, dan unsur hara yang ditambahkan sangat tersedia untuk serapan tanaman. Tanah dengan KTK lebih tinggi dari 20 umumnya mempunyai kandungan liat yang tinggi, kandungan bahan organik sedang sampai tinggi, kapasitas

11 menahan air tinggi, kurang sering diperlukan pupuk dan kapur (kecuali N), dan potensi pencucian kation rendah. Namun demikian tanah tersebut sulit diolah untuk mempertahankan aerasi yang baik. Selain itu, tanah-tanah dengan KTK tinggi umumnya peka pada fiksasi K.

2.3.4.

Pertukaran Anion Meskipun jumlah muatan positif jarang sebesar muatan negatif, kisi patahan kaolinit dan mineral besi dan aluminium dalam tanah dapat menghasilkan kisi muatan positif saat pH tanah menurun di bawah 5,5. Muatan positif ini dapat signifikan dalam retensi anion sulfat dan fosfat, terutama dalam lapisan liat tanah bagian bawah dimana pH umumnya tidak terpengaruh oleh pengapuran. Kemampuan bahan bermuatan positif di dalam tanah untuk mengikat ion negatif (misalnya H 2 PO 4 ) disebut kapasitas tukar anion (KTA) tanah. KTA terutama penting pada lapisan bawah tanah-tanah yang telah melapuk lanjut.

2.4.

Unsur Hara dan Larutan Tanah Unsur hara dijerap tanah atau tetap larut dalam larutan tanah, yaitu air yang mengitari partikel tanah. Di dalam larutan tanah, unsur hara berada dalam bentuk ion sempurna dan siap untuk diserap oleh sistem perakaran tanaman. Tetapi larutan tanah hanya dapat memasok unsur hara beberapa hari sebelum larutan tanah hilang. Akar tanaman berada dalam kontak langsung hanya dengan sebagian kecil volume tanah yang tersedia. Diketahui bahwa serapan unsur hara melalui kontak langsung dengan larutan tanah hanya kurang dari 3% serapan total. Oleh karena itu, unsur hara dalam larutan tanah yang dalam kontak langsung dengan sistem akar harus secara konstan diganti dari sejumlah cadangan yang dipegang oleh koloid tanah melalui proses keseimbangan dan pengangkutan. Larutan tanah menahan sebagian besar unsur hara, terutama kation, dalam keadaan seimbang dengan jumlah kation yang ditahan oleh padatan tanah. Tanah menyerap + kation dan anion dari larutan tanah, dan melepaskan sejumlah kecil ion seperti H , OH , and HCO 3 . Reaksi ini menyebabkan ion dalam larutan tanah tidak lagi seimbang dengan ion pada padatan tanah. Sebagai contoh, penyerapan tanaman terhadap + + kation seperti K dari larutan tanah menyebabkan ketidak seimbangan K dalam + larutan tanah dengan yang ada dalam padatan tanah. Maka, ion K dilepaskan dari permukaan tanah, atau dilarutkan dari mineral tanah untuk memulihkan kesimbangan. Proses keseimbangan ini ciri sering disebut yang lebih prosesnya tergantung pada sifat dan tanah. Tanah penyanggaan dengan jumlah(buffering), liat yang rendah cepat terkuras cadangan ion nya, sehingga mempunyai kapasitas penyangaan yang rendah dibandingkan dengan tanah yang mengandung liat tinggi. Mineral liat tertentu mempunyai kapasitas penyanggaan yang lebih tinggi dibandingkan lainnya. Larutan tanah dapat dipengaruhi oleh faktor lain selain serapan tanaman dan reaksi pertukaran. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan perubahan konsentrasi larutan termasuk reaksi yang melibatkan udara tanah, organisme tanah, bahan organik tanah, curah hujan dan evapotranspirasi, pelarutan dan pengendapan mineral, dan penambahan unsur hara dalam bentuk pupuk buatan dan pupuk kandang (Gambar 5).

12

Gambar 5. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan perubahan konsentrasi larutan tanah

2.5.

Penyerapan Unsur Hara oleh Tanaman Tanaman mengambil unsur hara esensial dapat melalui akar(terutama rambut akar), atau daun dan bagian tanaman lainnya, terutama melalui stomata daun. Rambut akar memperoleh unsur hara dari larutan tanah, diserap dalam bentuk air; tetapi sebagian besar ion unsur hara diserap melalui proses yang melibatkan pertukaran ion dari permukaan akar atau rambut akar. Penyerapan unsur hara memerlukan energi. Terbatasnya penyediaan oksigen pada akar akan mengurangi penyediaan energi untuk metabolisme sehingga dapat mengurangi kecepatan penyerapan unsur hara. Proses penyerapan unsur hara oleh tanaman terjadi melalui intesepsi akar, aliran masa dan difusi.

Intersepsi akar, adalah proses dimana ion-ion unsur hara di serap oleh akar pada saat akar tumbuh berkembang di dalam tanah. Intersepsi unsur hara oleh akar terutama terjadi pada unsur Ca dan Mg, meskipun kedua unsur ini juga bergerak ke akar tanaman melalui proses aliran masa. Pada proses aliran massa, unsur hara dibawa oleh air tanah yang bergerak mendekati akar; terjadi karena proses penggantian air dalam tanaman akibat transpirasi. Karena air tanah mengandung unsur hara, maka dalam proses penggantian air ini akan terjadi masukan unsur hara. Jadi jumlah unsur hara yang diambil melalui aliran masa ini berkaitan erat dengan jumlah air yang diambil oleh tanaman. Pada proses difusi ion bergerak sendiri melalui larutan tanah pada posisi dimana ion tersebut dapat diserap oleh akar tanaman terjadi karena pengambilan ion unsur hara oleh akar lebih cepat daripada ion unsur hara yang menggantikannya, sehingga terjadi perbedaan konsentrasi yang menyebabkan ion bergerak dari suatu area dengan konsentrasi tinggi yang jauh dari dari akar ke area dengan konsentrasi rendah yang dekat dengan akar. Pergerakan unsur hara melalui difusi ditentukan oleh kecepatan difusi unsur hara itu sendiri. Fosfat bergerak relatif lambat, dan hanya akan dapat diambil oleh akar tanaman jika berada sangat dekat dengan akar tanaman atau rambut akar. Perkembangan sistem perakaran kurang begitu penting untuk unsur hara yang kecepatan difusinya tinggi (bergerak lebih mudah meskipun dalam kondisi sistem perakaran yang terbatas). Kalium mempunyai kecepatan difusi diantara fosfat dan nitrat; perkembangan akar hanya memberikan pengaruh yang kecil terhadap penyerapan nitrat, pengaruh sedang terhadap kalium dan pengaruh yang besar terhadap fosfat. Aliran masa penting di dalam pergerakan Ca dan S terhadap permukaan akar, sedangkan difusi penting untuk P.

13 Aliran masa maupun difusi semuanya penting untuk K, Mg dan N. Walaupun difusi merupakan proses yang lebih lambat dibandingkan aliran massa, tetapi merupakan berperan penting dalam pengurasan larutan tanah, terutama untuk unsur hara yang bereaksi kuat dengan koloid tanah. Secara ringkas, pergerakan unsur hara ke akar tanaman adalah sebagai berikut

2.6.

Intersepsi Akar Aliran Massa

Ca, Mg : 100% N, Ca, Mg, S, Cl, Mo, Cu, B : 100% Fe, Mn, Zn : 30-50%

Difusi

P dan K bergantung pada difusi, beberapa unsur mikro juga bergerak melalui difusi

Faktor yang Mempengaruhi Ketersediaan Unsur Hara 2.5.1.

Iklim Sebagian besar ion unsur hara berasal darilarutan tanah, sehingga sebaran unsur hara di dalam profil tanah dipengaruhi oleh pergerakan air. Kandungan air tanah mempengaruhi absorbsi air tanaman dan kecepatan pergerakan ion unsur hara melalui aliran masa. Pada saat air bergerak ke permukaan tanah, air membawa unsur hara yang kemudian tertinggal pada permukaan tanah bila air menguap. Pada saat turun hujan, air bergerak ke lapisan tanah yang lebih dalam dengan membawa unsur hara yang berada ditanah lapisan atas. Anion nitrat yang sangat mobil jika berada di lapisan atas pada akhir musim kering akan segera dibawa ke lapisan bawah jika terjadi hujan. Sulfat umumnya dijumpai dalam jumlah besar pada lapisan bawah, dimana kapasitas pertukaran kationnya mungkin lebih besar di lapisan bawah dibanding di lapisan atas. Jika kandungan air tanah dalam keadaan kapasitas lapang, maka tambahan air akan bergerak melalui profil dengan membawa ion unsur hara sehingga hilang melalui pencucian. Kation yang paling mudah hilang karena pencucianadalah kalsium dan magnesium.

2.5.2.

pH tanah Sebagian besar unsur hara tersedia bagi tanaman dalam kisaran pH tanah 5.5-7.5. Semua unsur hara mikro, kecuali molibdenum, lebih tersedia pada tanah masam dibanding pada tanah alkalin. Pada tanah masam dengan pH di bawah 5.5, aluminium bebas biasanya dijumpai dan hal ini dapat menghambat ketersediaan fosfat karena terjadi pembentukan fosfat aluminum yang tidak larut. Tanaman yang tumbuh pada tanah alkalin biasanya memerlukan penyediaan kalsium yang tinggi, sedangkan tanaman yang tumbuhdi tanah masam, misalnya tanaman teh, memerlukan penyediaan aluminium yang tinggi.

2.5.3.

Keseimbangan Unsur Hara Jumlah unsur hara di dalam tanah mempengaruhi penyerapannya oleh tanaman. Dalam keadaan tertentu, suatu kation dapat berkompetisi dengan kation lainnya untuk memasuki jaringan tanaman. Demikian juga halnya dengan anion. Akibatnya dapat terjadi antagonisme antar ion. Hal tersebut terkait dengan nisbah Mg:K, karena konsentrasi ion Mg yang sangat tinggi dapat menghambat penyerapan ion K, dan sebaliknya. Nisbah Mg:K yang baik adalah 2:4. Nilai nisbah

14 yang tinggi mencerminkan rendahnya ketersediaan kalium, sedangkan nisbah yang rendah mencerminkan rendahnyaketersediaan magnesium. Ketidak seimbangan unsur hara juga dapat disebabkan oleh pemberian pupuk yang sebenarnya ditujukan untuk menambah kekurangan suatu unsur hara, tetapi malah menyebabkan munculnya defisiensi unsur hara lainnya. Misalnya pemberian kalsium atau kalium yang terlalu tinggi dapat menyebabkan defisiensi unsur magnesium. Keseimbangan antar unsur mikro juga penting, misalnya jika tembaga (Cu) diberikan dalam jumlah berlebihan dapat menyebabkan defisiensi unsur besi. Perbandingan relatif kation dalam daun dan bagian tanaman lainnya berkaitan dengan perbandingan kation yang tersedia di dalam tanah. Penambahan satu kation ke dalam tanah, misalnya kalium atau kalsium, akan meningkatkan konsentrasinya di dalam daun dan menurunkan konsentrasinya di bagian tanaman lainnya.

2.5.4.

Interaksi Unsur Hara Jika lebih dari satu unsur hara diberikan ke tanaman, mungkin akan terjadi interaksi. Istilah 'penyediaan unsur hara berimbang' berarti penyediaan unsur hara agar tanaman dapat menyerap dalam jumlah yang sesuai dengan kebutuhannya, tanpa ada suatu unsur hara yang menjadi pembatas. Berbagai hipotesis telah dikemukakan dalam kaitannya dengan penyediaan unsur hara dan pertumbuhan serta produksi tanaman. Salah satu hipotesis yang paling lama dikemukakan oleh pakar kimia tanah dari Jerman Justus Von Leibig (1803-1873) yang menyatakannya dalam 'hukum minimum' (Gambar 6). Iaberada berpendapat bahwa pertumbuhan tanaman dibatasi oleh satu faktor yang dalam jumlah minimum, dan perumbuhan tanaman dapat meningkat jika faktor yang minimum tadi diubah/di tingkatkan.

Gambar 6. Unsur hara sebagai faktor pembatas pertumbuhan tanaman Hubungan antara pertumbuhan dan penyediaan unsur hara yang menjadi pembatas dapat digambarkan dalam bentuk kurva yang meningkat di awal ketika penyediaan meningkat, kemudian menjadi datar pada saat penyediaan telah mencukupi, sampai pada akhirnya kurva menurun lagi karena unsur hara berada dalam jumlah tertentu yang menyebabkan keracunan atau menganggu unsur hara lainnya. Beberapa kurva respon pemupukan juga sama dengan dengan pola tersebut, yakni pada awalnya penambahan pupuk akan meningkatkan produksi

15 tanaman, tetapi pada suatu titik tertentu penambahan pupuk berikutnya tidak dapat meningkatkan produksi tanaman (Gambar 7). Hukum tersebut menyatakan bahwa jika dua faktor sama-sama rendah, peningkatan salah satu faktor saja tidak akan memberikan hasil tanpa disertai dengan peningkatan faktor lainnya. Sebaliknya peningkatan kedua faktor akan meningkatkan pertumbuhan dan produksi. Jika peningkatan produksi yang disebabkan oleh peningkatan kedua faktor tersebut jauh lebih besar dibandingkan dengan peningkatan produksi akibat peningkatan satu faktor saja, maka telah jadi interaksi antarakedua faktor tersebut, dan interaksi kedua faktor tersebut memberikan pengaruh yang positif. Sebaliknya jika peningkatan produksi akibat peningkatan kedua faktor tersebut sama dengan peningkatan produksi akibat penambahan satu faktor, maka tidakterjadi interaksi.

Gambar 7. Kurva Respon Hukum Leibig ini mempunyai suatu keterbatasan di dalam penerapannya dan bahkan dapat menyulitkan interpretasi hubungan penyediaan unsur haraproduksi. Jika beberapa faktor rendah misalnya, tetapi tidak ada satu faktorpun yang sangat rendah, maka produksi akan tetap meningkat jika salah satu dari faktor-faktor tersebut di tingkatkan. Di dalam praktek, untuk dapat memperoleh penyediaan unsur hara yang lebih baik dapat diatur dengan tindakan lainnya, misalnya kerapatan tanaman yang lebih tinggi, atau penggantian tanaman yang tidak respon dengan jenis tanaman yanglebih responsif.

2.6.

Sinkronisasi Sinkroni adalah ‘matching’ menurut waktu, ketersediaan unsur hara dan kehutuhan tanaman akan unsur hara. Apabila penyediaan unsur hara tidak ‘ match’, maka akan terjadi defisiensi unsur hara atau kelebihan unsur hara, meskipun jumlah total penyediaan sama dengan jumlah total kebutuhan (Gambar 8).

16

Gambar 8. Keteragan:

Konsep sinkronisas

Bahan-A melepaskan unsur hara telalu cepat, sehingga tidak semuanya dimanfaatkan oleh tanaman, terjadi resiko kehilangan unsur hara; Bahan-B, melepaskan unsur hara terlalu lambat, kebutuhan tanaman kurang tercukupi, Bahan-C, unsur hara yang dilepaskan diimobilisasi, dalam jangka pendek tanaman tidak memperoleh unsur hara, tetapi kandungan bahan organik tanah meningkat.

Tidak terjadinya sinkroni (disebut asinkroni) disebabkan oleh dua hal, 1. jika penyediaan terjadi lebih lambat untuk kebutuhan, dan 2. jika penyediaan terjadi lebih awal dibanding kebutuhan pada situasi dimana unsur hara yang tersedia melebihi kebutuhan tanaman saat itu mempunyai resiko hilang dari sistem atau dikonversi menjadi bentuk yang tidak tersedia. Dalam skala luas, sinkroni dapat ditingkatkan melalui berbagai macam formulasi, penempatan dan waktu pemberian pupuk, dan cara pengelolaan seperti pengolahan tanah, waktu tebar benih.nSampai saat ini, sebagian besar sistem produksi pertanian belum menunjukkan adanya sinkroni, namun demikian belum bisa ditemukan cara yang baik untuk meningkatkan sinkroni dengan perbaikan cara pengelolaan masukan organik.

17

3K 3.1.

arbon

Siklus Karbon Sebagian besar kabon di bumi ini dalam bentuk terikat (terutama dalam bentuk karbonat), baik dalam batuan induk maupun karbon fosil. Pada tanah mineral, bahan organik tanah merupakan cadangan karbon global yang jumlahnya bisa mencapai 2 kali di atmosfer. Oleh karena itu segala perubahan pada pool bahan organik tanah akan sangat mempengaruhi kadar CO 2 global. Peningkatan konsentrasi CO 2 di atmosfer terutama disebabkan oleh pembakaran bahan bakar dari fosil dan pembakaran hutan. Selain itu, CO 2 juga terus menerus dihasilkan oleh organisme heretotrof di biosfer. Di lain pihak, CO 2 difiksasi oleh organisme autotrof, terutama melalui proses fotosintesis. 16 Walaupun cadangan karbon global total sangat besar (lebih dari 10 ton), hanya sebagian kecil yang terlibat aktif dalam siklus karbon. Mikroorganisme tanah menggunakan komponen sisa organik sebagai subsrat untuk energi dan sumber karbon dalam sintesis sel baru. Energi yang diberikan ke sel mikroba melalui oksidasi senyawa organik. Hasil akhir berupa CO 2 yang dilepas kembali ke atmosfer. Secara keseluruhan, dekomposisi (disebut juga respirasi mikroba atau mineralisasi) merupakan salah satu bagian dari siklus karbon (Gambar 9). Dari 2 atmosfer tanaman dan organisme autotrof lainnya (yakni bakteri fotosintesis pool CO dan khemoautotrof) memfiksasi karbon menjadi bentuk organik. Fiksasi karbon tersebut diimbangi oleh dekomposisi heterotrofik yang dilakukan oleh mikroorganisme tanah.

Gambar 9.

Siklus C: fotosintesis menyebabkan asimilasi CO 2 atmosfer yang diimbangi oleh dekomposisi sisa tanaman dan seresah, dan bahan organik tanah (Post et al., 1990).

18

3.2.

Sumber Karbon dalam Tanah Sumber karbon yang utama adalah CO 2 atmosfer yang difiksasi oleh tanaman dan organisme fotoautotrof lainnya. CO 2 atmosfer difiksasi menjadi bentuk karbon organik penyusun jaringan tanaman melalui reaksi: CO 2 +H 2 O  CH 2 O+O 2 . Jaringan tanaman kemudian dikonsumsi oleh herbivora. Sisa tanaman merupakan sumber karbon langsung untuk tanah, sedangkan tubuh hewan herbivora dan limbahnya merupakan sumber karbon yang tidak langsung. Selain sisa tanaman dan hewan, beberapa organisme tanah seperti sianobakteri dan beberapa bakteri fotoautotrof dan khemoautotrof juga memberikan sumbangan karbon ke dalam tanah karena kemampuannya memfiksasi CO 2 . Selain sumber karbon tersebut di atas, karbon juga dapat masuk ke tanah dalam bentuk hidrokarbon aromatik polisiklik dari pembakaran bahan bakar fosil dan dalam bentuk produk industri seperti pestisida. Pada ekosistem yang produktif, pergantian (turnover) karbon umumnya berjalan cepat. Misalnya, hutan tropika basah mempunyai pool karbon tanah lima kali lebih besar daripada ekosistem pertanian. Semakin tidak produktif suatu ekosistem semakin rendah kecepatan turnover karbon dalam tanah.

3.3.

Bentuk Karbon Organik dalam Tanah Separoh dari karbon organik dalam tanah berada dalam bentuk aromatik, 20% berasosiasi dengan nitrogen, dan sekitar 30% berada dalam bentuk karbon karbohidrat, asam lemak, dan karbon alkan. Walaupun karbon organik tanah dapat dalam berbagai bentuk, secara sederhana karbon organik tanah dapat dikelompokkan menjadi 3 pool, yakni, 1. karbon tidak larut (insoluble), 2. karbon larut (soluble), 3. karbon biomasa. Karbon organik tidak larut menyusun sekitar 90% total kabon organik tanah, meliputi komponen utama dinding sel tanaman (selulosa dan lignin) dan komponen utama dinding sel jamur dan eksoskeleton fauna tanah (khitin). Karbon organik tanah tidak larut ini juga termasuk bahan terlapuk dalam bentuk humus tanah. Karbon organik larut sebagai besar dihasilkan oleh akar tanaman dalam bentuk eksudat akar, oleh organisme lain yang menghasilkan eksudat, dan oleh dekomposisi enzimatik pada karbon tidak larut dan karbon biomasa. Di dalam tanah, karbon organik larut ini merupakan substrat antara bagi berbagai mikroba tanah. Karena cepat diasimilasi oleh mikroba tanah, jumlah karbon organik yang larut ini bisanya kurang dari 1% total karbon organik tanah. Karbon biomasa terdiri atas mikroorganisme dan fauna tanah. Turnover karbon biomasa di dalam tanah terutama dilakukan oleh mikroorganisme perombak (decomposer), dan juga fauna tanah. Semua bahan organik melalui pool mikroba dulu sebelum di redistribusikan ke pool lainnya. Oleh karena itu jumlah pool karbon biomasa ini di dalam tanah hanya berkisar 1-2% total karbon organik tanah. Meskipun jumlahnya kecil, karbon biomasa berperan penting dalam siklus karbon dan unsur hara tanah lainnya (Paul dan Voromey, 1980).

19

3.5.

Dekomposisi Bahan Organik dalam Tanah Sisa tanaman (tajuk, akar dan eksudat akar) merupakan penyusun utama karbon yang masuk ke dalam tanah, walaupun mikroba dan fauna tanah juga memberikan kontribusi pada karbon tanah. Pada saat sisa tanaman masuk ke dalam tanah, awalnya dekomposisi berjalan dengan cepat dan kemudian berjalan lambat dan stabil. Hal ini disebabkan oleh dua faktor, yakni 1. ada beberapa komponen penyusun jaringan tanaman yang lebih resisten dibandingkan komponen lainnya, dan 2. terbentuknya senyawa stabil yang mencegah aktivitas lanjutan oleh mikroba tanah. Hasil akhir dekomposisi bahan organik adalah CO 2 , jika kondisi aerasi tanah cukup baik (Gambar 1). Oleh karena itu produksi CO 2 (evolusi CO 2 ) seringkali digunakan sebagai indikator kecepatan dekomposisi, walaupun ini tidak akurat karena CO 2 juga dapat masuk ke dalam tanah melalui cara lain, misalnya respirasi akar tanaman.

Gambar 10. Dekomposisi Bahan Organik

Dekomposisi karbon organik dalam tanah dilakukan oleh organisme perombak yang terdiri atas komunitas mikroorganisme dan fauna yang berperan dalam berbagai macam fungsi dalam ekosistem. Aktivitas organisme perombak menyebabkan terjadinya dekomposisi bahan organik dalam tanah. Aktivitasnya tergantung pada jumlah dan kualitas bahan organik, dan faktor fisik, kimia dan iklim mikro yang ada di dalam subsistem tanah (Swift et al., 1979). Mikroorganisme tanah mengatur siklus unsur hara dengan cara mempengaruhi proses dekomposisi yang mempengaruhi pelepasan dan retensi unsur hara. Selain daripada itu, biomasa mikroorganisme tanah mencerminkan pool bahan organik yang dinamis yang berfungsi sebagai penyedia unsur hara yang tersedia bagi tanaman (Paul dan Clark, 1989). Menurut Swift et al. (1979), dekomposisi sisa tanaman terdiri atas tiga proses yang berkaitan, yakni pencucian l(eaching) senyawa mudah larut, katabolisme c( atabolisms) organisme perombak dan pelumatan comminution ( ) bahan oleh fauna tanah. Proses kehilangan awal yang berlangsung sangat cepat disebabkan oleh pencucian. Hujan yang menimpa sisa tanaman dapat mengkikis senyawa mudah larut hanya dalam beberapa hari. Jumlah bahan yang terlindi ini bisa mencapi 15% dari bobot kering serasah hutan. Aktivitas lainnya berlangsung secara biologi dan dapat dipisahkan antara aktivitas fauna tanah dan mikroorganisme tanah. Mikroorganisme tanah berperan dalam transformasi kimia selama proses dekomposisi. Aktivitas fauna tanah merangsang aktivitas

20 mikroorganisme dalam melapuk sisa tanaman menjadi partikel yang lebih kecil, meningkatkan luas permukaan untuk kolonisasi mikrobadan menambah permukaan baru untuk kegiatan enzim.

3.5.1.

Kinetik Dekomposisi Sisa Tanaman Dekomposisi sisa organik dalam tanah tidak dalam bentuk hubungan linear dengan waktu. Dekomposisi pada awalnya berjalan cepat karena organisme menggunakan bahan yang mudah terdekomposisi dalam substrat dan kemudian berjalan lambat karena mendekomposisi bahan yang resisten. Pola kecepatan penurunan berdasarkan waktu tersebut adalah reaksifirst order; yaitu logaritme natural (ln) dari jumlah substrat yang tersisa pada waktu tertentu adalah proporsional dengan waktu. Konstanta reaksifirst order ini disebut ‘k’ (Gambar 11). Waktu turnover karbon organik adalah 1/k.

Gambar 11. Kecepatan dekomposisi menurut reaksi first-order

Pada Gambar 11 tersebut nilai ln dari konsentrasi substrat diplot pada sumbu vertikal, dan waktu pada sumbu horizontal.Slope dari kurva adalah konstanta kecepatan (k) dimana substrat mulaiberkurang. Jika kita mengetahui konsentrasi awal substrat (A0) dan sisa substrat (At ) pada waktu (t) maka kita dapat menghitung nilai k dari persamaan berikut ini: ln (At /A 0) = -kt Dalam kenyataan di lapangan, dekomposisi sisa organik yang kompleks tidak selalu mengikuti pola reaksi first-order tersebut. Pada keadaan seperti ini, konstanta kecepatan (k) dapat dihitung ganda, yaitu nilai k untuk fase dekomposisi cepat dan nilai kuntuk fase dekomposisi lambat.

3.5.2.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Dekomposisi Setiap faktor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas organisme tanah juga mempengaruhi dekomposisi sisa organik. Faktor-faktor tersebut terutama kelembaban, suhu, pH tanah, penyediaan oksigen, unsur anorganik dan kandungan liat. Berbagai faktor tersebut ditentukan oleh kondisi iklim setempat. Secara umum, kecepatan dekomposisi mencerminkan pengaruh kombinasi antara faktor iklim dan faktor biologi. Faktor biologi yang penting adalah komposisi (kualitas) substrat, yaitu kepekaannya pada degradasi oleh organisme tanah.

21

Kualitas Substrat Jika sisa tanaman tercampur dengan tanah, sekitar sepertiga karbonnya akan hilang pada tahun petama tetapi kemudian dekomposisi berjalan sangat lambat, jadi sekitar lima sampai sepuluh tahun kemudian 10-15% karbon sisa tanaman tersisa dalam tanah (Jenkinson, 1981). Perubahan kecepatan dekomposisi setelah satu tahun tersebut disebabkan oleh adanya sintesis senyawa humik selama stadium awal dekomposisi. Dekomposisi menghasilkan konversi atau mineralisasi hara yang semula terikat dalam bentuk organik menjadi bentuk anorganik, tetapi pada waktu yang sama senyawa anorganik juga diimobilisasi oleh jaringan mikroba. Secara umum, kecepatan dekomposisi bahan organik dipengaruhi oleh kelembaban dan suhu tanah, dan komposisi sifat fisik dan kimia bahan, yang disebut dengan ’kualitas’ (Swift and Sanchez, 1984). Parameter kualitas yang menyebabkan mudah tidaknya bahan terdekomposisi antara lain kandungan nisbah C:N, lignin dan polifenol (Handayanto et al., 1994).

Iklim Faktor utama dalam proses pelapukan fisika dan kimia adalah air dan suhu, di samping faktor-faktor yang lain. Iklim terutama suhu dan curah hujan sangat mempengaruhi jumlah nitrogen dan bahan organik dalam tanah. Rata-rata kandungan bahan organik dan nitrogen meningkat sampai tiga kali setiap kali o suhu rata-rata tahunan turun 10 C. Disamping suhu dan curah hujan, kelembaban tanah efektif juga mempengaruhi kecepatan dekomposisi dan mineralisasi bahan organik.

22

4N 4.1.

itrogen

Nitrogen dan Pertumbuhan Tanaman Nitrogen (N) adalah unsur hara esensial yang digunakan dalam jumlah besar oleh semua bentuk kehidupan. Pertumbuhan tanaman seringkali dibatasi oleh defisiensi nitrogen dibandingkan dengan defisiensi unsur hara lainya, karena nitrogen diperlukan tanaman dalam jumlah yang relatif besar dibandingkan dengan unsur hara lainnya. Sehingga umumnya pupuk nitrogen dibutuhkan dalam jumlah yang lebih besar dibanding pupuk lainnya. Fungsi utama nitrogen adalah, a.

bahan penyusun protein,

b.

merangsang pertumbuhan vegetatif tanaman dan memberikan tanaman warna hijau, dan

c.

mengatur dan mempengaruhi penggunaan unsur hara lainnya.

Kondisi alami nitrogen bukan sebagai penyusun batuan atau mineral, tetapi sebenarnya dalam bentuk gas N 2 dalam atmosfer; 78% udara yang kita hirup ini adalah nitrogen. Namun demikian, N 2 dalam atmosfer tidak tersedia bagi tanaman. Molekul N 2 mempunyai tiga ikatan dan merupakan molekul diatomik yang paling stabil. Agar bisa tersedia bagi tanaman, diperlukan kondisi khusus untuk mengkonversi N 2 atmosfer menjadi bentuk yang bisa digunakan tanaman. Tanaman menyerap nitrogen dalam bentuk anion nitrat dan kation amonium. Nitrat terutama berupa ion dalam larutan tanah, sedangkan amonium berada dalam bentuk kation yang dapat dipertukarkan yang diikat oleh koloid tanah, dan hanya sebagian kecil yang berada dalam larutan tanah. Setelah diserap, di dalam tanaman amonium langsung digunakan oleh tanaman tetapi nitrat ditransformasi menjadi amonium dari penggunaan energi yang dihasilkan fotosintesis. Ion amonium berkombinasi dengan ion karbon untuk membentuk asam glutamik yang kemudian digunakan oleh tanaman untuk menghasilkan asam-asam amino. Asam amino digabung bersama membentuk protein. Protein yang dibentuk berperan untuk mengendalikan proses pertumbuhan tanaman melalui aktivitas enzimatik. Pasokan nitrogen yang baik akan menghasilkan pertumbuhan tanaman yang baik dan daun berwarna hijau tua. Tanaman yang defisiensi nitrogen maka daunnya akan berwarna kekuningan (klorosis) dan perkembangan sistim perakarannya terhambat sehingga tanaman tumbuh kerdil (Gambar 12). Namun demikian, kelebihan pasokan nitrogen dapat menyebabkan tanaman tetap berada dalam fase vegetatif dan menunda pembentukan bunga atau buah. Selain itu, pasokan nitrogen yang berlebihan juga menyebabkan tanaman lunak dan sukulen sehingga tanaman menjadi lebih peka pada penyakit tanaman tertentu.

23

Gambar 12. Gejala defisiensi N

4.2.

Bentuk Nitrogen Secara umum, nitrogen dikelompokkan menjadi nitrogen organik dan nitrogen anorganik, tetapi sebagian besar nitrogen dalam tanah berada dalam bentuk organik. Senyawa nitrogen anorganik tidak stabil dan nitrogen secara konstan kembali ke atmosfer dalam bentuk gas. Konversi N 2 menjadi senyawa nitrogen dan dari senyawa + nitrogen kembali ke N 2 disebut siklus nitrogen. N 2 diubah menjadi NH 4 melalui proses fiksasi nitrogen, kemudian nitrogen hasil fiksasi tersebut diubah menjadi bentuk nitrogen lainnya melalui proses amonifikasi, imobilisasi, nitrifikasi dan denitrifikasi. Secara ringkas, siklustahun nitrogen disajikan Gambar 13. sikus Diperkirakan bahwa nitrogen memerlukan 44-220 untuk semuapada nitrogen melalui tersebut.

4.2.1.

Nitrogen Organik Tanah Nitrogen dalam bahan organik tanah berada dalam berbagai bentuk senyawa, tetapi hanya separoh yang telah dapat diidentifikasi. Senyawa nitrogen organik yang terbentuk secara alami di dalam tanah meliputi protein dan asam amino, polimer dinding sel mikroba dan gula amino, asam nukleat, dan berbagai jenis vitamin, antibiotika, serta hasil sementara metabolisme. Karena sebagian besar nitrogen organik dalam tanah tidak diketahui komposisinya, karakterisasi nitrogen organik tanah biasanya dilakukan dengan fraksionasi berdasarkan hidrolisis asam (Tabel 6).

24

Gambar 13. Diagram siklus nitrogen

Tabel 6.

Fraksionasi Klasik nitrogen Organik tanah atas dasar Hidrolisis asam

(Stevenson, 1986) Bentuk Nitrogen Keberadaan N –tidak larut asam Sebagian besar N aromatik. + N-amonia NH 4 dapat ditukar plus N amida. N-asam amino N protein, N peptida, N amino bebas. N- gula amino Dinding sel mkroba.

Kisaran (%) 10-20 20-35 30-45 5-10

Kisaran kandungan nitrogen gula amino pada dinding sel mikroba adalah sama dengan yang dijumpai untuk nitrogen biomasa mikroba, yakni sekitar 5% dari total nitrogen tanah. Tujuan fraksionasi nitrogen organik tanah adalah menentukan fraksi mana yang paling aktif dalam turnover hara. Salah satu metode untuk mengamati turnover nitrogen organik tanah adalah 15 menambahkan nitrogen anorganik yang diberi label N (isotop stabil) dan 15 diamati bagaimana N tersebut terpisah dari fraksi nitrogen organik tanah. Hasil beberapa penelitian tentang nitrogen terimobilisasi menunjukkan bahwa 15 asam amino dan fraksi nitrogen yang dapat dihidrolisa seringkali diperkaya N 15 sedangkan fraksi yang tidak larut asam tidak terlebur dengan N.

4.2.2.

Nitrogen Anorganik Tanah Tidak seperti nitrogen organik, peranan penting nitrogen anorganik dalam ekosistem tanah telah terdokumentasi dengan baik, karena sebagian besar senyawa nitrogen anorganik mudah dipisahkan dan diamati. Pool nitrogen anorganik tanah biasanya sangat kecil dibandingkan dengan nitrogen organik, tetapi sangat penting karena berperan sebagai substrat, media metabolisme, mempengaruhi akseptor elektron, atau produk dari fiksasi nitrogen secara biologi. Beberapa bentuk nitrogen anorganik tanah disajikan pada Tabel 7.

25 Tabel 7. Senyawa nitrogen anorganik yang penting di dalam tanah

Senyawa Amonium Hidroksilamina Dinitrogen Nitro Oksida Nitrik Oksida Nitrit Nitrat

4.3.

Formula + NH 4 NH 2 OH N 2 N 2O NO NO 2 NO 3

Bentuk dalam tanah Dijerap liat, larut, NH 3 Tidak diketahui Gas Gas, terlarut Gas Terlarut Terlarut

Sumber Nitrogen Hampir semua nitrogen yang digunakan oleh tanaman diduga berasal dari udara, dimana 4/5 nya adalah berupa dinitrogen (nitrogen gas, N 2 ). Dalam bentuk ini nitrogen tidak tersedia bagi tanaman dan harus diubah menjadi bentuk amonium atau nitrat sebelum dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Jadi, ketersediaan unsur hara nitrogen dalam tanah tergantung ketersediaan ion nitrat dan amonium tersebut. Nitrogen di dalam tanah bisa berasal dari tiga sumber, yaitu a.

nitrat dari atmosfer yang tercuci kebawah oleh hujan,

b.

nitrogen yang difiksasi melalui proses biologi, dan

c.

dekomposisi sisa tanaman dan hewan dan mineralisasi humus.

Sebagian besar nitrogen total dalam tanah terdapat dalam bahan organik tanah dan tidak tersedia bagi tanaman sampai bahan organik tersebut dimineralisasi dalam bentuk amonium dan nitrat. Jumlah bahan organik di dalam tanah berkaitan dengan vegetasi, iklim, tekstur tanah dan drainase danpengelolaan tanah yang lampau.

4.4.

Imobilisasi dan MineralisasiNitrogen Tanah Nitrogen tanah sangat dinamik dan secara konstan terjadi perubahan antara bentuk organik dan anorganik. Imobilisasi nitrogen diartikan sebagai serapan bentuk nitrogen + tersedia bagi tanaman (NH 4 dan NO 3 ) oleh tanaman dan mikroba serta transformasinya menjadi asam-asam amino dan protein. Bentuk nitrogen ini tidak lagi tersedia bagi tanaman atau mikroba dan telah di imobilisasi dalam jaringan tanaman atau mikroba. Kelak senyawa nitrogen organik akan kembali mengalami proses dekomposisi oleh bakteri, jamur dan organisme lainnya untuk melepaskan bentuk + nitrogen anorganik yang tersedia bagi tanaman (NH 4 , NO 2 dan NO 3 ). +

-

-

Proses dekomposisi dan pelepasan NH 4 , NO 2 dan NO 3 dari jaringan tanaman dikenal sebagai mineralisasi. Imobilisasi dan mineralisasi merupakan proses yang terus berjalan di dalam tanah dan umumnya satu sama lain berjalan seimbang. Artinya, jumlah nitrogen yang dibebaskan ke dalam tanah oleh mineraliasi (dekomposisi bahan organik) sama dengan jumlah yang diimobilisasi (diserap tanaman). Kecepatan dekomposisi bahan organik yang melepaskan N tergantung pada kondisi yang mempengaruhi kehidupan mikroorganisme perombaknya, yakni suhu tanah, kelembaban tanah, pH tanah, sistem pengolahan tanah, sistem budidaya, dan keberadaan unsur hara lainnya. Selain itu, kecepatan proses pelepasan nitrogen anorganik dari bahan organik juga tergantung dari kualitas (komposisi) bahan itu sendiri. Faktor yang menentukan baik atau buruknya ‘kualitas; bahan organik dalam

26 kaitannya dengan penyediaan unsur hara untuk tanaman adalah nisbah C:N, lignin dan polifenol (Handayanto et al., 1994). Sisa organik yang mempunyai nisbah C:N tinggi sangat sulit untuk didekomposisi karena tingginya kandungan karbon. Bahan ini termasuk jerami padi, daun pinus, tongkol jagung, daun kering, serbuk gergajian. Beberapa bahan tersebut bahkan mempunyai nisbah C:N yang melebihi 100:1. Senyawa nitrogen organik yang lebih sulit terdekomposisi termasuk selulosa, lignin, minyak, lemak dan resin. Sisa organik yang mempunyai nisbah C:N rendah yang umumnya mudah terdekomposisi, antara lain pupuk kandang, sisa tanaman legum, rumput muda. Stevenson (1986) menyatakan bahwa agar terjadi mineralisasi, kandungan nitrogen suatu bahan organik harus lebih dari nilai kritis 1,5%-2,5%; di bawah nilai kritis tersebut akan terjadi imobilisasi. Janzen dan Kucey (1988) melaporkan bahwa nilai kritis kandungan nitrogen adalah 1,1%-1,9%. Sesaat setelah pembenaman sisa organik ke dalam tanah, mikroorganisme tanah mulai menyerang dan mendekomposisi bahan tersebut. Mikroorganisme tanah menggunakan komponen karbon sisa organik sebagai sumber energi dan memerlukan nitrogen tersedia agar dapat membentuk protein untuk tubuhnya. Terjadi kompetisi antar mikroorganisme terhadap jumlah nitrogen tanah yang terbatas. Mikroorganisme tidak banya bersaing antar mereka tetapi juga bersaing dengan tanaman untuk mendapatkan unsur nitrogen. Selama proses dekomposisi, jumlah nitrogen tanah yang teredia menurun drastis dan karbon dalam bahan organik dibebaskan dalam bentuk CO 2 ke atmosfer. Pada kondisi lapangan konsep nisbah C:N yang mempengaruhi keseimbangan mineralisasi-imobilisasi tersebut ternyata tidak dapat diberlakukan secara umum karena adanya keragaman fraksi organik yang sukar dirombak oleh organisme tanah. Beberapa peneliti menyatakan bahwa jika suatu bahan organik mempunyai kandungan lignin yang tinggi, meskipun kandungan nitrogen tinggi atau nisbah C:N rendah, lignin akan lebih berperan dibandingkan nisbah C:N dalam mempengaruhi laju dekompisisi dan mineralisasi nitrogen bahan organik tersebut. Makin tinggi kandungan lignin, makin lemah pengaruh kandungan nitrogen atau nisbah C:N terhadap laju dekomposisi bahan organik, dan makin besar jumlah nitrogen bahan organik yang tidak dilepaskan selama proses dekomposisi terjadi (Handayanto et al., 1995). Hal ini diduga karena terbentuknya senyawa derivatif N-lignin (Schubert, 1973). Faktor kualitas lain yang telah terbukti mempengaruhi laju dekomposisi dan mineralisasi nitrogen bahan organik adalah polifenol. Semakin tinggi kandungan polifenol dalam bahan organik, maka akan semakin lambat laju dekomposisi dan pelepasan nitrogen dari bahan organik karena kemampuan protein diikat oleh polifenol aktif (Handayanto et al., 1997). Polifenol adalah senyawa aromatik hidroksil yang mempunyai kemampuan membentuk komplek dengan protein (Haslam, 1989; Handayanto, 1994). Setelah bahan terdekomposisi, mikroorganisme tidak lagi mempunyai sumber makanan dan mulai mati. Dekomposisi mikroorganisme yang mati tersebut kembali + melepaskan NH 4 dan NO 3 yang tersedia untuk tanaman, demikian seterusnya. Proses biologi dapat berperan penting dari waktu ke waktu tergantung pada kondisi tanah. Proses dapat dipercepat dengan aplikasi sumber nitrogen saat pencampuran sisa organik untuk mamasok cukup nitrogen untuk mempertahankan aktivitas mikroorganisme. Dalam proses mineralisasi, senyawa organik komplek dirombak menjadi senyawa organik sederhana, dan senyawa organik sederhana ini pada akhirnya kehilangan karbon nya menjadi NH 4 + anorganik yang dapat dikonversi ke NO 3 .

27 Proses mineralisasi berlangsung secara bertahap melalui proses aminisasi, amonifikasi dan nitrifikasi. Aminisasi dan amonifikasi dilakukan oleh mikroorganisme heterotrof dan nitrifikasi dilakukan oleh bakteri tanah autotrof. Organisme heterotrof memerlukan senyawa karbon untuk sumber energinya, sedangkan organisme autotrof memperoleh enerjinya dari oksidasi garam-garam organik dan karbon dioksidanya dari udara.

4.4.1. Aminisasi Mikroorganisme heterotrof dalam tanah sangat beragam meliputi berbagai kelompok bakteri dan jamur. Tiap kelompok berperan dalam satu atau beberapa tahap proses dekomposisi bahan organik. Produk akhir dari akitivitas suatu kelompok mengurangi susbtrat untuk berikutnya dan seterusnya menurun sampai bahan terdekomposisi. Aminisasi adalah salah satu dari tahap awal dalam dekomposisi bahan mengandung nitrogen. Protein sederhana dihidrolisa (ikatan dipecah dan molekul air ditambahkan) untuk membentuk amina dan asam amino. Prosesnya dapat digambarkan sebagai berikut: protein = R-NH 2 + CO 2 + energi + produk lain

4.4.2. Amonifikasi Amina dan asam amino yang dilepaskan dalam aminisasi digunakan oleh heterotrof tanah yang lain dan dirombak lebih lanjut menjadi senyawa mengandung amonium. Proses digambarkan sebagai berikut:

ini

disebut

amonifikasi

yang

dapat

R-NH 2 + HOH = NH 3 + R-OH + energi Amoniak yang dihasilkan melalui proses ini dapat digunakan melalui berbagai cara di dalam tanah, yaitu dikonversi menjadi nitrit dan nitrat oleh proses nitrifikasi, digunakan langsung oleh tanaman, digunakan langsung oleh mikroorganisme tanah, dan diikat / dijerap oleh liat tanah jenis tertentu.

4.4.3. Nitrifikasi Konversi amonium menjadi nitrat disebut nitrifikasi, yang merupakan proses oksidasi dan pelepasan energi untuk digunakan mikroorganisme tanah. Proses nitrifikasi berlangsung dalam dua tahap yang dilakukan oleh dua organisme tanah yang mengoksidasi amonium menjadi nitrat, dimana nitrogen anorganik berperan sebagai sumber energi untuk bakteri nitrifikasi. Tahap pertama proses nitrifikasi adalah oksidasi amonium, konversi amonium menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri pengoksidasi amonium dari genus “Nitroso”, yang paling dikenal adalah Nitrosomonas. Prosesnya dapat digambarkan sebagai berikut: +

-

2 NH 4 + 3 O 2 = 2 NO 2 + 2 H 2 O + 4 H

+

Kemudian nitrit dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri pengoksidasi nitrit dari genus “Nitro”, yang paling dikenal adalah Nitrobacter. Prosesnya dapat digambarkan sebagai berikut: -

2 NO 2 + O 2 = 2 NO 3 -

-

NO 3 yang dihasilkan sangat mobil di dalam tanah dan mudah hilang dari tanah melalui pergerakan air ke bawah profil tanah. NO 3 merupakan pencemar

28 lingkungan yang berbahaya jika mencapai permukaan air tanah. Penting untuk diingat bahwa proses nitrifikasi memerlukan oksigen, yakni berlangsung sebagian besar pada tanah yang bereaksi baik. Aerasi tanah yang jelek akan menghambat atau menghentikan proses mineralisasi.

Pemasaman Tanah karenaNitrifikasi +

Selama proses nitrifikasi, dua kation H dilepaskan yang kemudian terakumulasi dan dapat menurunkan pH tanah. Aplikasi pupuk yang mengandung amonium pada akhirnya akan menurunkan pH tanah karena proses nitrifikasi. Penggunaan amonium sulfat secara terus menerus dapat secara drastis menurunkan pH tanah pertanian. Amonium nitrat dan urea juga akan menyebabkan penurunan pH tanah, tetapi tidak sedrajad dengan amonium sulfat. Agar tidak memunculkan masalah dengan kemasaman tanah melalui penggunaan pupuk amonium, disarankan dilakukan program pengapuran yang baik dan merupakan bagian dari pertanian terpadu.

4.5.

Denitrifikasi Denitrifikasi adalah reduksi nitrat tanah menjadi gas N 2 dan N 2 O pada kondisi anaerob. Gas-gas tersebut kemudian dilepas ke atmosfer. Reaksi denitrifikasi adalah, -

+

2NO 3 + 5 H 2 + 2 H  N 2 + 6 H 2 O Denitrifikasi dilakukan oleh bakteri denitrifikasi yang jumlahnya di dalam tanah sekitar 0,1-5% dari jumlah populasi bakteri dalam tanah. Bakteri denitrifikasi didominasi oleh genus Pseudomonas dan juga genus Bacillus, tetapi sulit untuk diketahui mana yang aktif. Kehilangan nitrogen melalui denitrifikasi bervariasi sesuai dengan derajad kejenuhan tanah, lama penjenuhan, kandungan bahan organik dan pH tanah. Nampaknya, semakin besar kejenuhan tanah dan makin lama tanah jenuh memacu denitrifikasi. Dari sisi praktis, cara terbaik untuk mencegah kehlangan nitrat dari denitrifikasi adlah mempromosikan peraktek pertanian yang merangsang aerasi tanah yang baik, mengurangi genangan tanah, dan mempertahankan pH tanah pada kisaran 5,5-7,0. Kecepatan denitrifikasi meningkat dengan meningkatnya suhu dan akan menjadi paling cepat pada tanah dengan pH antara 6 dan 8.

4.6.

Fiksasi Nitrogen Nitrogen dapat difiksasi dari atmosfer baik secara alami atau sintesis. Dalam hal keduanya, gas N 2 ditransformasi menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman, seperti + NH 4 or NO 3 .

4.6.1.

Proses Biologi Fikasi secara biologi dapat berupa simbiotik atau non simbiotik. Fiksasi nitrogen simbiotik dilakukan oleh mikroorganisme pemfiksasi N yang tumbuh berasosiasi dengan tanaman inang. Tanaman dan mikroorganisme sama-sama memperoleh keuntungan dari asosiasi ini. Contoh asosiasi simbiotik yang paling terkenal adalah bakteri Rhizobium dengan tanaman legum, seperti kedele, kacang tanag. Bakteri Rhizobium

29 menginfeksi akar tanaman dan membenuk nodul (bintil) (Gambar 14). Bakteri dalam nodul memfiksasi N 2 dari atmosfer dan membuatnya tersedia bagi tanaman. Tanaman legum menyediakan karbohidrat yang digunakan bakteri sebagai sumber energi. Jumlah nitrogen simbiotik yang dapat difiksasi berkisar dari beberapa kilogram per hektar sampai lebih dari 200 kg per hektar. Dari sisi pengelolaan unsur hara, sisa tanaman legum sangat bermanfaat digunakan sebagai pupuk hijau. Selain mengurangi peluang polusi juga mengurangi penggunaan jumlah pupuk. Fiksasi nitrogen non simbiotik dilakukan oleh bakteri hidup bebas dan gangang hijau biru dalam tanah. Jumlah nitrogen yang difiksasi oleh organisme tersebut lebih kecil dibandingkan dengan jumlah yang difiksasi secara simbiotik.

Gambar 14. Nodul (bintil akar) tanaman legum.

4.6.2.

Fiksasi Nitrogen dari Petir Nitrogen dapat difiksasi oleh muatan listrik yang dilepaskan melalui petir di atmosfer. Panas yang dihasilkan petir dapat membentuk NO 3 -N, yang kemudian dibawa ke bumi melalui air hujan. Polusi industri juga berkuntribusi pada kandungan nitrogen dalam air hujan, yang bisa juga penting pada kondisi tertentu. Namun demikian, jumlah nitrogen yang dibawa ke tanah melalui proses ini hanya sekitar 2 ton per hektar per tahun.

4.6.3.

Sintetik atau Proses Industri Fiksasi Nitrogen Proses industri dapat sangat efisien memfiksasi nitrogen dalam bentuk tersedia bagi tanaman. Proses yang paling penting adalah sintesis amoniak (NH 3 ) dari N dan hidrogen (H) adalah sebagai berikut. N 2 + 3 H 2 ---------> 2 NH 3 Hidrogen biasanya diperoleh dari hasil alam dan nitrogen (N 2 ) berasal langsung dari atmosfer. Amoniak (NH 3 ) yang terbentuk merupakan bahan mentah dari berbagai bahan mengandung nitrogen, seperti amonium nitrat, amonium sulfat, natrium nitrat, urea aqua amoniak, larutan nitrogen dan

30 amonium fosfat. Hampir semua pupuk nitrogen komersial berasal dari bentuk NH 3 dari N atmosfer.

4.7.

Kehilangan Nitrogen Nitrogen dapat hilang dari lahan pertanian melalui volatilisasi, pencucian dan limpasan permukaan, dan pengangkutan hasil panen tanaman.

4.7.1.

Kehilangan Nitrogen melalui Volatilisasi Volatilisasi adalah kehilangan nitrogen dalam bentuk gas amoniak yang dapat terjadi pada kondisi tertentu akibat penggunaan pupuk amonium. Pada kondisi tanah dengan pH tinggi, atau pada tanah masam yang baru di kapur, aplikasi pupuk amonium sulfat, urea atau amonium nitrat dapat menghasilkan + transformasi amonium (NH 4 ) menjadi amoniak (NH 3 ) yang kemudian hilang ke atmosfer. Keadaan ini bisa dihindari dengan membenamkan pupuk ke dalam tanah (pada tanah dengan pH tinggi), atau menunggu paling sedikit satu bulan setelah pengapuran (pada tanah masam) jika pupuk ditebarkan di permukaan tanah.

4.7.2.

Kehilangan Nitrogen melalui Pencucian dan Limpasan Permukaan Pencucian dan limpasan permukaan juga bisa menyebabkan kehilangan nitrogen. Pencucian terjadi jika nitrogen bentuk anorganik, terutama nitrit (NO 2 ) dan nitrat (NO 3 ) larut dan dibawa air melalui profil tanah atau melalui limpasan permukaan. Selain secara ekonomi merugikan, nitrit dan nitrat merupakan bahan pencemar air yang berbahaya. Beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya pencucian dan limpasan permukaan nitrit dan nitrat adalah,

4.7.3.

a.

pemupukan nitrogen dosis tinggi dengan satu kali pemberian, terutama pada tanah-tanah berpasir,

b.

pemberian pupuk kandang yang berlebihan,

c.

waktu pemberian pupuk yang kurang tepat, dan

d.

hujan lebat

Kehilangan Nitrogen melalui Pengangkutan Tanaman Kebanyakan bahan tanaman mengandung 2-4% nitrogen bobot kering tanaman. Apabila bahan tanaman tersebut diangkut dari lahan dalam bentuk biji, jerami, daging ternak, dlsb., maka terjadi ketidakseimbangan nitrogen pada lahan pertanian tersebut. Namun demikian, jika sisa tanaman dan pupuk kandang disimpan dan dikembalikan ke tanah, beberapa nitogen akan di daur ulang kembali untuk tanaman berikutnya.

31

5F 5.1.

osfor

Fosfor dalam Tanaman Jumlah kandungan fosfor (P) dalam tanaman berkisar antara 0,1–0,46% bobot kering tanaman, atau sekitar sepuluh kali lebih sedikit dibandingkan N atau K. Walaupun jumlah fosfor yang diperlukan tanaman lebih sedikit dibandingkan unsur hara makro lainnya, unsur fosfor sangat penting dalam pertumbuhan awal dan dalam transfer energi dalam tanaman selama pertumbuhan. fosfor juga penting dalam berbagai proses biokimia yang mengatur proses fotosintesis, respirasi, pembelahan sel, dan beberapa proses perkembangan dan pertumbuhan tanaman. Fosfor berkonsentrasi pada bagian tanaman yang mempunyai pertumbuhan cepat, terutama pada ujung akar. fosfor mempengaruhi periode pemasakan dan dijumpai dalam jumlah besar dalam biji dan buah. Defisiensi fosfor menyebabkan tanaman tumbuh kerdil, perkembangan sistem perakaran buruk; daun tanaman berwarna keunguan; pemasakan terlambat dan pembentukan buah menjadi buruk (Gambar 15).

Gambar 15. Gejala defisiensi fosfor Fosfor diserap tanaman dalam bentuk H2 PO 4- dan HPO4-2. Bentuk yang diserap -2 tergantung pada pH tanah, HPO4 sangat penting pada tanah masam. Di dalam tanaman, konsentrasi fosfor tertinggi dijumpai pada jaringan paling muda yang aktif tumbuh. Ketika tanaman menua, Fosfor cenderung bergerak dan lebih terkonsentrasi dalam biji atau buah. Kecepatan serapan ion fosfat dipengaruhi oleh konsentrasinya di dalam larutan tanah; konsentrasi optimum berkisar antara 0,07 sampai 0,20 ppm, tergantung pada tekstur tanah (setara dengan hanya beberapa gram fosfat dalam larutan tanah dalam satu hektar dengan kadalaman sekitar 1 m). Karena tanaman dapat dengan mudah menyerap 10 kg P /ha, maka jumlah fosfor dalam larutan tanah sangat kecil, maka perlu dilakukan penambahan P. Jika tidak ada faktor pembatas lainnya, kecepatan pertumbuhan tanaman ditentukan oleh kecepatan penggantian fosfor yang diangkut dari larutan tanah. Anion fosfat bersifat tidak mobil di dalam tanah, oleh karena itu ion fosfor harus berada dekat dengan sistem perakaran.

32 Jumlah fosfor yang diambil oleh tanaman bervariasi tergantung pada jenis tanaman, tanah, iklim dan tingkat produksi. Serapan fosfor oleh tanaman bijian dan legum kira-kira < 10kg /ha (produksi rendah sekitar 1 ton kg/ha) sampai 15-35 kg/ha untuk produksi tinggi (4-8 ton/ha). Tanaman umbian memerlukan fosfor dalam jumlah tinggi; untuk produksi 8 ton/ha diperlukan sekitar 35-49 kg P/ha. Tebu dan rumput memerlukan fosfor lebih tinggi lagi, sekitar 20-70 kgP/ha tergantung tingkat produksinya.

5.2.

Fosfor dalam Tanah Fosfor merupakan unsur yang mempunyai mobilitas dan ketersediaan rendah di dalam tanah. Selain itu, fosfor sulit dikelola karena bereaksi kuat dengan fase cair dan padatan tanah. Oleh karena itu, mobilitas fosfor dalam tanah sangat terbatas kecuali pada tanah organik atau pasir tercuci dengan KTK yang sangat rendah. fosfor dijumpai dalam bentuk organik dan anorganik dalam tanah. Bentuk fosfor yang tersedia bagi tanaman terbatas -2 terutama untuk larutan HPO4 dan H 2 PO 4 , dengan bentuk dominan ditentukan oleh pH tanah. Pada tanah dengan nilai pH lebih besar dari 7,0 bentuk yang dominan adalah -2 HPO 4 , sedangkan dalam tanah dengan pH antara 4,3 dan 7,0 bentuk yang dominan adalah H 2 PO 4 . Apapun bentuknya, konsentrasi P tersedia dalam larutan tanah sangat rendah. Lapisan bajak pada tanah pertanian mengandung sekitar 200-800 kg total P/ha, sebagian besar dalam bentuk tidak tersedia. Sumber utama P dalam tanah adalah apatit, kalsium fosfat yang juga mengandung hidroksida atau fluoride. Ini adalah mineral yang dihumpai pada tulang dan gigi. Sumber lainnya termasuk sisa tanaman dan hewan yang melapuk, humus, dan mikroorganisme. Pada tanah-tanah masam, kuat besi dengan dan aluminium dalam larutan dan dalam bentuk oksida dan hidroksida bereaksi P dan mengikatnya sehingga P menjadi tidak tersedia untuk tanaman. Kandungan bahan organik yang tinggi dapat membantu menurunkan reaksi fiksasi P, melalui pengikatan Al, Fe dan Ca dan membentuk komplek larut dengan P. Pada tanah-tanah alkalin, P mudah bereaksi dengan Ca membentuk kalsium fosfat larut. Tidak semua P yang ditambahkan sebagai pupuk akan tetap tersedia untuk tanaman pertama, residunya akan tetap di dalam tanah untuk diserap tanaman berikutnya. Karena P terikat kuat oleh tanah, pergerakannya terutama melalui proses difusi. Kecepatan difusinya sangat lambat, dan pada tanah-tanah kering kecepatan difusi menjadi lebih lambat lagi. Oleh karena itu pentingnya penempatan P dalam daerah perakaran tidak bisa diabaikan. Hanya sedikit bagian P total dalam tanah berada dalam larutan. Konsentrasi dalam larutan tanah berkisar antara 0,1- sekitar 5 ppm saja. Sebagian besar tanaman respon pada penambahan P jika derajad larutan tanah kurang dari 0,1-0,2 ppm. Kandungan P dalam larutan secara konstan tergantikan, sebanyak dua kali per hari selama periode pertumbuhan. Proses keseimbangan (pertukaran dan pelarutan) maupun pelapukan bahan organik dan penambahan pupuk memacu pergerakan P dari cadangan tanah kedalam bentuk larutan. Meskipun P tidak mudah tercuci dari tanah, P dapat menjadi bahan pencemar berbahaya pada air permukaan. P dapat memasuki permukaan air melalui erosi tanah. Meskipun diikat kuat oleh permukaan tanah pada kondisi areasi, ketersediaan P secara cepat meningkat jika diendapkan dalam air. Jadi erosi tidak hanya menghasilkan kehilangan tanah subur yang produktif, tetapi juga berkontribusi pada masalah kualitas air melalui pengkayaan ekosistem yang berkembang pada kondisi P rendah.

33

5.3.

Sumber Pupuk Fosfor Pupuk P dapat berasal dari berbagai sumber (Tabel 8). P larut air mudah dilarutkan dalam air. P larut sitrat adalah P tambahan yang diekstrak oleh sitrat. Jumlah P larut air dan P sitrat disebut P tersedia.

Tabel 8. Sumber Pupuk

Sumber Superfosfat Normal Superfosfat Terkonsentrasi Monoamonium fosfat Diamonium fosfat Amonium polifosfat Asam Fosfor Asam Super Fosfor Batuan fosfat Tulang

% P2O5 16-22 44-52 48-61 48-53 34-37 55 76-85 3-26 22-28

% LaruAtir 90 95-98 100 100 100 100 100 0 –

Sisa P setelah ekstrasi dengan air dan sitrat disebut P tidak larut sitrat, dan meskipun pada akhirnya akan dilepaskan, P ini tidak mudah segera tersedia bagi tanaman saat tanam. P sebenarnya tidak terjadi dalam bentuk P 2 O 5 dalam pupuk atau tanah. Sebagian besar literatur sekarang menggunakan persen unsur P (%) saja. Untuk mengkonversi % P 2 O 5 menjadi %P, dikalikan 0,44.

5.4.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ketersediaan Fosfor Ketersediaan P tergantung pada berbagai kondisi tanah. Beberapa diantaranya terkait interaksi, dan lainnya mempengaruhi kemampuan akar untuk menyerap P dari tanah. •

Jumlah liat: kandungan liat yang meningkat menghasilkan retensi P yang lebih besar di dalam tanah.

•

Tipe liat: kaolinit dan oksida besi menahan P lebih banyak dibandingkan liat tipe 2:1

•

pH tanah: menentukan bentuk P, dan aras Al, Fe dan Ca dalam larutan tanah. Juga mempengaruhi pH dependent charge.

•

Kandungan P tanah: tanah dengan kandungan P tinggi pada akhirnya akan dijenuhi kisi ikatan dan cenderung melepaskan konsentrasi P yang lebih tinggi ke larutan tanah

•

Suhu: pada suhu tinggi dan rendah, kemampuan tanaman untuk menyerap P menurun

•

Pemadatan: menghambat penetrasi akar dan volume tanah yang kontak dengan sistem perakaran

•

Aerasi: aerasi jelek dan tanah berdranase jelek dapat menghambat perkembangan sistem perakaran

•

Kelembaban: kelembaban rendah menghambat pergerakan P dan mempengaruhi perkembangan tanaman, kelemababan berlebihan mempengaruhi perakaran dan memdatasi serapan P

34 •

•

5.5.

Waktu dan metode aplikasi: meningakatnya waktu kontak meningkatkan jumlah P yang ditahan oleh tanah dalam bentuk tidak tersedia. Pada tanah dengan retensi P tinggi, aplikasi lajur dapat meningkatkan ketersediaan P untuk tanaman jika kandungan P tanah rendah. Jika tingkat kesuburan tanah meningkat, penempatan alur kurang bermanfaat, walaupun pupuk awal seringkali menghasilkan perbaikan hasil tanaman karena perbaikan perkembangan tanaman. Aplikasi dengan cara sebar lebih cepat dan murah, tanpa merusak tanaman, dan dapat menghasilkan pencampuran lebih baik dalam seluruh daerah perakaran yang kemudian dapat meningkatkan kedalaman perakaran. Kelarutan dan/atau ukuran partikel: Retensi cenderung meningkatkan seperti jika kelarutan meningkat dan ukuran partikel pupuk yang diaplikasikan menurun

•

Pembenaman atau aplikasi di permukaan tanah: P yang diaplikasi di permukaan biasanya merupakan metode penempatan P yang kurang efisien. Pembenaman melalui lapisan bajak dapat meningkatkan kedalaman perakaran dan serapan yang lebih efektif. Pada kondisi tanpa olah tanah, pembenaman tidak mungkin dilakukan. Oleh karena itu membangun kandungan P yang bagus sebelum memulai sistem tanpa olah tanah sangat direkomendasikan.

•

Unsur hara lainnya: walau ketersediaan P kurang dipengaruhi oleh keberadaan unsur hara esensial lainnya dalam kondisi normal, keberadaan unsur hara lain dapat merangsang serapan P.

Ketersediaan Fosfor dalam Tanah P tersedia adalah P larut yang dapat memasuki larutan tanah dan diserap oleh tanaman. Sebagian besar P dalam tanah berada dalam bentuk tidak larut (disebut P tidak tersedia), dan akan tetap tidak tersedia selama tetap dalam bentuk tidak larut. Dua macam ketidaktersediaan P, yakni (a) bentuk organik, dan (b) bentuk anorganik. P tidak tersedia dalam bentuk organik berada dalam bentuk senyawa organik (termasuk yang berada dalam humus) dan akan menjadi tersedia jika mengalami mineralisasi. Komposisi humus bervariasi tergantung kondisi lokal. Secara umum perbandingan C, N dan P dalam bahan organik tanah adalah 100:10:1. Pada proses mineraliasi, ion ortofosfat dilepaskan ke dalam larutan tanah dan kemudian digunakan oleh tanaman atau organisme tanah, atau membentuk ikatan dengan senyawa lain. Kandungan bahan organik yang tinggi dan kecepatan mineralisasi yang memadai akan menyebabkan pelepasan ion P yang cukup untuk pertumbuhan tanaman, walaupun P yang dilepaskan dengan cara ini berada dalam permukaan tanah. Jika tidak segera dimanfaatkan oleh tanaman atau organisme tanah, P tersebut akan dikonversi dalam bentuk senyawa anorganik (termasuk aluminium fosfat). P tidak tersedia dalam bentuk anorganik terutama dalam bentuk senyawa tidak larut dengan unsur lain, terutama besi, aluminium dan kalsium. Pada tanah masam P umumnya terikat dengan besi bebas atau aluminium bebas untuk membentuk besi fosfat dan aluminium fosfat, yang tidak larut. Pada tanah alkalin, P terikat dengan kalsium membentuk kalsium fosfat. Berbagai senyawa kalsium dan fosfat yang dijumpai dalam tanah dan pupuk, berbeda dalam hal: a.

proporsi kalsium dan fosfatyang dikandungnya,

35 b.

kelarutannya dalam air, jadi ketersediaannya untuk tanaman.

- monokalsium fosfat (Ca (H2 PO 4) 2 yang larut dalam air, dimana terdapat satu ion kalsium dan dua ion ortofosfat,

- dikalsium fosfat (CaHPO4 ), tidak larut, dimana terdapat satu ion kalsium dan satu ion ortofosfat, dan

- trikalsium fosfat (Ca3 (PO4) 2 ), kurang larut, dimana terdapat tiga ion kalsium dan dua ion fosfat. Dari tiga hal tersebut di atas, hanya monokalsium fosfat yang segera larut, tetapi monokalsium fosfat dapat berubah menjadi bentuk lain sehingga menjadi tidak larut. Sumber asli P tanah dan tanaman adalah apatit. Apatit adalah kelompok mineral dengan struktur seperti silikat yang tersusun dari kalsium, fosfor dan komponen ketiga yang mungkin dalam bentuk hidroksil (OH) flourine (F) atau Chlorin (Cl). Jika komponen ketiga adalah F, maka dibentuk fluorapatite; yang paling penting di dalam tanah, dan merupakan penyusun utama endapan batuan fosfat.

5.6.

Fiksasi Fosfor dalam Tanah Fiksasi adalah proses-proses dalam tanah dimana unsur yang tersedia menjadi tidak tersedia bagi tanaman. Dalam kaitannya dengan P, fiksasi terdiri atas transformasi P tersedia menjadi bentuk kalsium, aluminium atau besi fosfat yang tidak larut. Pada tanah berkapur, ion fosfat berada dalambentuk kalsium dan magnesium fosfat yang tidak larut. Dalam tanah yang mengandung kalsium karbonat bebas, dikalsium fosfat atau apatit dapat diendapkan di luarpermukaan partikel kalsium karbonat atau konkresi. Pada tanah-tanah tropika, oksida besi dan aluminium umumnya bereaksi dengan P untuk membentuk aluminium dan besi fosfat. Senyawa ini kemudian di endapkan dalam bentuk partikel kecil atau film, atau dijerap pada permukaan oksida besi dan oksida aluminium, atau pada permukaan partikel liat. Oksida besi dan aluminium sangat berkait dengan mineral liat kaolinit, dan dalam keadaan ini fiksasi P meningkat dengan meningkatnya kandungan liat dalam tanah. Fiksasi juga berkaitan dengan tekstur; fiksasi pada tanah bertekstur berat (banyak mengandung liat) lebih besar dibandingkan tanah tanah bertekstur ringan. Pada tanah masam dengan pH di bawah 5,5, keberadaan aluminium menambah kemungkinan terjadinya fiksasi fosfat (Gambar 16).. Jika fosfat monomerik yang larut ditambahkan ke dalam tanah, misal sebagai pupuk superfosfat, akan bereaksi dengan aluminium dapat 2 H 2 PO 4 . Beberapa fosfat yang di ditukar untuk membentuk aluminium fosfat Al(OH) fiksasi biasanya akan dapat menjadi tersedia dalam waktu yang sangat lama. Pada tanah masam, ketersediaan P dapat dipercepat dengan pengapuran yang memadai. Fosfat juga dapat dilepaskan jika tanah digenangi,seperti halnya pada padi sawah.

36

Gambar 16. Jerapan P

5.7.

Fosfor dan Lingkungan Pelepasan P dari lahan pertanian dalan menyebabkan eutrofikasi (eutrophication), atau peningkatan kesuburan yang luar biasa pada perairan yang semula hanya mengandung P rendah. Percepatan pertumbuhan gangang dan tanaman-tanaman air dapat menyebabkan permukaan air penuh ganggang, berbau, muncul masalah serangga, aliran air terhambat, dan matinya ikan karena oksigen terkuras akibat pelapukan perairan terhadap P dapat dipengaruhi oleh masukan P vegetasi. dari lahanWilayah pertanian, industriyang dan peka limpasan air pemukiman. Ditinjau dari sisi pertanian, pelepasan P sangat berkurang jika erosi tanah dikurangi. Praktek pengelolaan terbaik yang dapat menurunkan pelepasan P meliputi kegiatan yang menurunkan limpasan permukaan dan erosi seperti praktek pengolahan tanah, pembuatan teras, pembuatan saluran air yang berumput, lapisan penyangga, waktu aplikasi yang benar, dan pencampuran pupuk kandang dan pupuk buatan bersamaan dengan pengembalian sisa tanaman, dan mengurangi limpasan P.

37

6K 6.1.

alium

Kalium dalam Tanaman Kalium (K) diperlukan oleh tanaman dengan jumlah yang hampir sama dengan N. K sangat esensial untuk pembentukan dan transfer karbohidrat dalam tanaman, dan untuk + fotosintesis serta sintesis protein. K diserap oleh tanaman dalam bentuk kation ,Kyang dijerap oleh koloid tanah (liat dan bahan organik) bersama dengan kation lainnya yang dapat ditukar. Rambut akar menyerap kation K dari larutan tanah, atau langsung dari koloid tanah. Sebagian besar fungsi K dalam tanaman adalah tidak langsung dimana K diperlukan untuk reaksi kimia lainnya agar berlangsung dengan baik. Sekitar 60 enzim memerlukan keberadaan K, dengan konsentrasi K yang tinggi dijumpai pada titik pertumbuhan aktif dan biji muda. Kalium tidak membentuk senyawa organik dengan + tanaman, tetapi tetap berada dalam bentuk K . Tanaman menggunakan K dalam fotosintesis, dalam pengangkutan karbohidat, dalam pengaturan air, dan dalam sintesis protein. Defisiensi K, terutama jika N rendah, menyebabkan tanaman kerdil, daun menjadi kecil, berwarna kelabuan (Gambar 17), dan mati secara prematur mulai dari ujung daun; ukuran buah dan biji menjadi lebih kecil.

Gambar 17. Gejala defisiensi kalium

Pemberian K yang tepat dapat meningkatkan resistensi terhadap penyakit tanaman, pertumbuhan vegetatif yang baik, meningkatkan toleransi kekeringan. Oleh karena itu, pemupukan K seringkali dikaitkan dengan peningkatan kualitas tanaman maupun sifatsifat penyimpanan.

6.2.

Kalium dalam Tanah Ketersediaan K tanah tergantung pada jenis dan jumlah mineral tanah yang ada di dalam tanah.. Secara umum, K dalam tanah dapat dibedakan menjadi tiga bentuk, yakni (a) K tidak tersedia, (b) Klambat tersedia, dan (c) K tersedia.

K tidak tersedia: adalah K di dalam tanah dalam bentuk senyawa organik atau anorganik yang tidak larut; tetap tidak tersedia sampai senyawa organik di mineralisasi atau senyawa anorganik dilapuk. Cadangan K tidak tersedia yang paling penting adalah dalam

38 mineral tidak lapuk, terutama feldspar dan mika. Mika lebih tahan pelapukan, dijumpai pada tanah-tanah tua. Feldspar lebih mudah et rlapuk.

K lambat tersedia: adalah K yang ketersediaannya diantara tidak tersedia dan tersedia, termasuk K yang secara bergantian difiksasi dan dilepaskan oleh mineral liat tipe 2:1, terutama ilit. Beberapa mineral liat yang berstruktur mirip mika dapat berubah menjadi mika akibat serapan kation K. K yang lambat tersedia dapat dilepaskan melalui pelapukan asam terhadap liat atau dengan pembasahan dan pengeringan. K tersedia adalah K yang dapat segera diserap tanaman, berada dalam bentuk ion +K. K tersedia meliputi adalah: kation K yang dijerap oleh koloidK tanah, ion Ktanah dalambiasanya larutan tanah, dan K dalam bentuk larut. Pengamatan jumlah di dalam dilakukan dengan mengukur kadar K dapat ditukar. Perbedaan antara K tersedia, tidak tersedia dan lambat tersedia tidak jelas, dan ada kecenderungan K untuk berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya dalam upaya mencapai keseimbangan. Dalam kenyataan ini berarti bahwa jika tanaman mengambil K tersedia, ada kecenderungan K untuk bergerak dari lambat tersedia menjadi bentuk yang tersedia untuk menjaga keseimbangan; hal yang sama K bentuk tidak tersedia berubah menjadi bentuk lambat tersedia sebagai akibat serapan Koleh tanaman. Pada sebagian besar tanah, K tidak mudah dipindahkan. Perpindahan atau pergerakan K terutama melalui proses difusi. Jika dibandingkan dengan nitrat N, K kurang mobil, tetapi lebih mobil daripada P. Pada tanah-tanah berpasir dengan KTK rendah, Kalium dapat digerakkan melalui proses aliran massa, dan kehilangan dari tanah permukaan akan terjadi, terutama setelah hujan lebat. Perilaku K yang ditambahkan tergantung pada KTK dan mineral liat tanah. K dapat tercuci dari daerah perakaran sebelum sempat berinteraksi dengan padatan tanah, atau dapat ditukar dengan kation lain pada komplek pertukaran, dan dapat ditahan dalam bentuk tersedia untuk tanaman. Jika di dalam tanah terdapat vermikulit atau montmorilonit yang bermuatan kuat, K dapat difiksasi dalam daerah antar lapisan lempeng liat tipe 2:1, dan secara pelahan dilepaskan ketika mineral liat mengalami pembasahan dan pengeringan. Kemampuan tanaman menyerap K tersedia bervariasi tergantung sifat dan ciri tanah dan tergantung kation lain yang ada di dalam tanah. Tanah dengan KTK rendah lebih cepat menyediakan K dibanding KTK tinggi. Jika 0.1 me K dapat ditukar ditahan oleh tanah dengan KTK 10 me/100 g tanah, maka persen kejenuhannya hanya 1%, dan tanah akan mengalami defisiensi K. Jika 0.1 me K dapat ditukar ditahan oleh tanah dengan KTK 5 me/100 g tanah, maka persen kejenuhan K adalah 2%, yang nampaknya cukup untuk menyediakan kebutuhan tanaman. Walaupuan K tidak banyak menyebabkan masalah lingkungan, dari sisi ekonomi sangat bermanfaat untuk melakukan pengelolaan yang benar untuk meminimalkan kehilangan K. Kehilangan K dapat diminimalkan dengan menerapkan praktek pengendalian erosi yang baik dan benar, mempertahankan pH yang baik untuk meningkatkan KTK tanah, mengembalikan sisa organik, dan menggunakan aplikasi terpisah untuk mengurangi kehilangan melalui pencucian pada tanah-tanah dengan KTK rendah.

6.3.

Sumber Kalium Sumber utama K dalam tanah adalah mineral yang mengandung K, terutama kalium feldspar, penyusun batuan beku dan mika. K dalam mineral tersebut dilepaskan jika

39 mineral mengalami pelapukan kimia. Pada saat terjadi pelapukan, K dibebaskan sebagai ion K dan kemudian: a.

diserap oleh tanaman atau organisme tanah,atau

b. hilang melalui air yang memasuki tanah, atau c.

ditahan oleh kisi pertukaran kation pada koloid tanah, atau

d. dikonversi menjadi bentuk tidak tersedia. Sumber K lainnya berasal dari luar tanah, yaitu berupa pupuk K, diantaranya kalium klorida (60% K2 O), kalium sulfat (50% K 2 O), kalium magnesium sulfat (22% K 2 O), kalium nitrat (44% K 2 O), dan pupuk kandang (1-2% K 2 O) (Tabel 8). Kandungan K dalam pupuk biasanya dinyatakan dalam K 2 O walaupun K tidak berada dalam bentuk ini di dalam pupuk. Untuk mengitung jumlahnya cukup menggalikan K dengan 1,2; untuk menghitung jumlah K dari K 2 O, dikalikan 0,83.

Tabel 9. Sumber Pupuk Kalium

Bahan Kalium klorida Kalium Sulfat Kalium Magnesium Sulfat Kalium Nitrat

K 2O 60-62 50 22 44

Komposisi (%) Mg S 16 11 22 -

N 13

40

7U

nsur Hara Sekunder

7.1.

Kalsium dalam Tanaman Kalsium (Ca) adalah komponen struktur dinding sel tanaman dan dijumpai dalam jumlah besar pada daun. Kebutuhan tanaman akan Ca sangat bervariasi. Ca terlibat dalam pertumbuhan sel, dan juga memacu serapan N nitrat. Karena Ca tidak ditranslokasikan dalam tanaman, maka pasokan yang cukup selama musim tanam sangat penting untuk mempertahankan pertumbuhan tanaman dan akar. Defisiensi Ca menyebabkan terhambatnya pertumbuhan tajuk dan ujung akar, sehingga tanaman menjadi kerdil (Gambar 18). Gejala pada daun sangat bervariasi. Karena Ca bersifat tidak mobil dalam tanaman, tanaman yang kekurangan Ca menghasilkan pertumbuhan daun muda yang tidak normal.

Gambar 18. Gejala defisiensi Ca

2+

Ca diserap tanaman dalam bentuk Ca . Ca umumnya mendominasi kation dapat ditukar pada kebanyakan tanah, tetapi jumlahnya kecil pada tanah masam. Tanaman karet, misalnya, yang memerlukan curah hujan tinggi dan toleran terhadap kemasaman, biasanya hanya memerlukan Ca dalam jumlah sedikit. Beberapa tanah masam di daerah tropika mengalami defisiensi Ca dan dalam hal ini pengapuran dengan kalsium karbonat diperlukan untuk memperbaiki penyediaan Ca untuk tanaman, misalnya tanaman tebu yang tidak toleran terhadap tingkat Ca rendah.

7.2.

Magnesium dalam Tanaman Magnesium (Mg) merupakan penyusun molekul klorofil, sehingga Mg esensial untuk fotosintesis. Sekitar 15-20% Mg dalam tanaman berada dalam klorofil. Tanpa adanya Mg tanaman tidak dapat menangkap energi dari matahari untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Magnesium juga berperan mengaktifkan sejumlah enzim dan berperan penting dalam sintesis protein dan reaksi-reaksi fosfor. Mg adalah unsur yang mobil dalam tanaman, dapat ditranslokasikan dari daun tua ke daun muda, sehingga gejala defisiensi akan nampak pertama kali pada daun tua; menyebabkan terbentuknya klorosis atau warna putih pada jaringan daun (Gambar 19). Tanaman berdaun, seperti tembakau, sangat peka terhadap defisiensi Mg.

41

Gambar 19. Gejala defisiensi magnesium

Defisiensi Mg juga ditengarai pada tanaman kelapa sawit, yang menyebabkan penyakit 2+ oranye. Mg diambil tanaman dalam bentuk Mg . Pada tanah tropika kation dapat ditukar yang dominan adalah Ca, kemudian Mg. Mudah tidaknya tanaman menyerap Mg dipengaruhi oleh jumlah dan macam kation lain yang ada, dan terutama oleh nisbah Mg dapat ditukar/K dapat ditukar. Jika tanah mengalami pencucian, Ca dan Mg dapat ditukar akan tercuci; pada tanah masam Ca lebih cepat tercuci, sehingga nisbah Ca/Mg pada tanah masam umumnya kecil. Defisiensi Mg dalam tanah dapat diperbaiki dengan menambahkan dolomit, yang mengandung magnesium karbonat, atau dolomit yang mengandung Ca dan Mg karbonat.

7.2.1.

Perilaku Kalsium dan Magnesium dalam Tanah Ca dan Mg berperilaku hampir sama di dalam tanah karena persamaan sifatsifat kimianya. Kedua unsur tersebut bervalensi dua, dan ukuran ion keduanya hampir sama. Mobilitas Ca dan Mg rendah, terutama dibandingkan dengan anion atau kation lain seperti Na atau K. Oleh karena itu, kehilangan kation Ca dan Mg akibat pencucian sangat kecil bisa terjadi, terutama jika Ca dan Mg diberikan ke tanah dalam bentuk kapur.

7.3.

Sulfur dalam Tanaman Sulfur (S) merupakan salah satu komponen biokimia tanaman yang mengatur pertumbuhan tanaman. Unsur S sangat diperlukan dalam sintesis klorofil dan dalam reaksi fotosintesis. Bersama-sama dengan Mg, S berperan dalam pembentukan minyak dalam biji tanaman. Gejala defisiensi S ditandai dengan wana daun yang hijau pucat sampai kuning bersama-sama dengan tubuh tanaman yang pendek dan lemah. Gejala defisiensi S sama dengan gejala defisiensi N, tetapi gejala defisiensi N terjadi di dekat bagian bawah tanaman sedangkan gejala defisiensi S di bagian atas tanaman. 2-

Tanaman menyerap S terutama dalam bentuk anion sulfat (SO 4 ) melalui akar; tanaman juga dapat menyerap molekul-molekul mengandung S, misal asam amino. Daun tanaman dapat menyerap sulfur dioksida (SO2 ) langsung dari atmosfer Jumlah S yang digunakan oleh tanaman sangat berbeda tergantung berbagai faktor. Kebutuhan S yang tinggi umumnya terjadi pada tanaman legum dan tanaman penghasil minyak (misalnya kacang tanah). Kebutuhan S yang rendah umumnya terjadi pada tanaman bijian dan rumput. Efisiensi tanaman dalam hal mengekstrak S dari tanah juga berbeda antara satu dengan lainnya; tanaman rumput yang memiliki sistem akar berserabut, memiliki kemampuan ekstraksi S lebih baikdibanding leguminosa.

42 Tambahan S tahunan yang diperlukan untuk perbaikan pertumbuhan tanaman sangat bervariasi tergantung pada: (a) sifat dan ciri tanah serta jumlah S yang dilepaskan, (b) apakah curah hujan menyebabkan pencucian tanah, (c) jumlah yang diangkut oleh tanaman, dan (d) apakah S dikembalikan dalam bentuk sisa tanaman. S dapat merupakan faktor pembatas pertumbuhan tanaman di daerah tropika. Jumlah S yang di serap oleh tanaman kira-kira sebanding dengan P. S adalah unsur esensial yang pada umumnya berasosiasi dengan sintesis protein. S banyak dijumpai pada minyak tanaman, termasuk yang berasal dari kacang tanah. Jika S merupakan faktor pembatas, maka nitrat dapat berakumulasi di jaringan tanaman dan tidak dapat digunakan untuk pembentukan protein. Defisiensi S dalam tanaman menunjukkan gejala sama dengan N (Gambar 20).

Gambar 20. Gejala defisiensi sulfur

7.3.1.

Perilaku Sulfur dalam Tanah -2

S dalam tanah terutama berada dalam bentuk sulfat (SO 4 ). Senyawa mengandung S dapat sebagai sumber unsur S, tetapi harus lebih dahulu mengalami proses oksidasi biologi menjadi sulfat, yang dilakukan oleh bakteri Thiobacillus. Proses ini menghasilkan sejumlah besar asam, dan kadangkadang senyawa sulfur yang dihasilkan digunakan untuk menurunkan pH tanah. Bahan-bahan pupuk mengandung sulfat tidak memasamkan tanah, walaupun pH mungkin sedikit turun dalam jangka pendek. Sulfat yang berada -2 dalam bentuk anion (SO 4 ) ditahan kurang kuat oleh tanah sehingga mudah tercuci. Sampai saat ini defisiensi S tidak banyak dijumpai karena dalam kenyataannya atmosfer cukup banyak mengandung unsur S akibat penggunaan batubara dan proses pembakaran minyak. Selain itu, pupukpupuk komersial yang menggunakan superfosfat juga banyak mengandung S. Namun demikian, peningkatan penggunaan pupuk berkualitas seperti urea dan TSP yang hanya sedikit mengandung S bisa menyebabkan defisiensi S pada beberapa jenis tanah. Anion sulfat ditahan oleh KTA (kapasitas tukar anion) tanah. Hal ini berkaitan dengan fraksi liat dalam tanah (terutama kaolinit, aluminium dan besi oksida). KTA tanah topika lapisan bawah > tinggi dibanding lapisan atas, terutama pada tanah-tanah yang mempunyai horison argilik (misal Ultisol dan Oxisol yang disebut Low Activity Clay soil). Karena kandungan S di lapisan atas rendah, maka tanaman dengan perakaran dangkal seringkali mengalami defesiensi S, sebaliknya untuk tanaman dengan perakaran dalam (tanamanpohon misalnya). Dibanding N, anion S kurang mobil di dalam tanah, tetapi cepat dapat tercuci oleh air yang berlebihan. Oleh karena itu pola pergerakan air di dalam tanah juga mempengaruhi pergerakan sulfat. Pada tanah-tanah masamyang telah melapuk, yang mengandung kaolinit cukup tinggi jarang mengalami kekurangan S, karena tanah ini mempunyai retensi sulfat yang tinggi dan mempunyai KTK yang rendah.

43

7.3.2.

Sumber Sulfur Terdapat tiga sumber utama unsur S: (a) mineral tanah mengandung S; termasuk sulfida dan sulfat, terutama dijumpai pada daerah dengan drainase jelek; sulfat, terutama kalsium sulfat seringkali dijumpai di daerah bercurah hujan rendah dan pada tanah-tanah salin, (b) S di atmosfer: terjadi dalam bentuk SO 2 ; jumlahnya bervariasi dari satu tempat ke lain tempat; jumlahnya umumnya sangat tinggi pada daerah perkotaan dan daerah industri, dimana bahan mengandung sulfur selalu digunakan untuk pembakaran, dan (c) bahan organik tanah: termasuk sisa organik segar dan S dalam humus. Humus merupakan sumber terbesar untuk S jika humus mengalami mineralisasi. Jumlah S yang dilepaskan dalam mineralisasi humus tergantung pada: (a) jumlah bahan organik tanah, (b) kandungan S dalam bahan organik, dan (c) kecepatan mineralisasi bahan organik. Dalam beberapa hal, mineralisasi S kira-kira sebanding dengan mineralisasi N. Kecepatan mineralisasi tergantung pada kelengasan tanah, suhu tanah dan akitivitas mikrobiologi. Dalam kenyataannya, penyedia sulfur terbesar di daerah tropika berkaitan dengan bahan organik. Tanah yang mempunyai kandungan bahan organik cukup tinggi (misalnya lahan baru dari pembukaan hutan) umumnya memberikan produksi tanaman yang tinggi pula. S yang dijumpai di dekat daerah berawa dalam bentuk H2 S.

7.3.3.

Respon Sulfur di daerah tropika Sebelum akhir tahun 50an, sedikit sekali perhatian terhadap sulfur sebagai faktor pembatas dalam produksi tanaman, sampai akhirnya diketahui muncul defisiensi S pada tanah-tanah tropika. Kebanyakan tanah tropika mempunyai kandungan bahan organik tanah rendah, apalagi jika dalam pembukaan hutan selalu digunakan cara tebas dan bakar. Defsiensi S umumnya terjadi pada tanah bertekstur ringan, kandungan bahan organik rendah dan sering mengalami pencucian. Selain itu bertambahnya populasi manusia menyebabkan makin pendeknya masa bero yang menyebabkan menurunnya kandungan bahan organik tanah, sehingga hanya terdapat S yang dihasilkan dari mineralisasi bahan organik. S di daerah tropika kurang mendapatkan perhatian karena petani telah banyak menggunakan pupuk N mengandung S (misal amonium sulfat, dan superfosfat tunggal).

7.5.

Sumber Pupuk Kalsium, Magnesium, Sulfur Tabel 10 di bawah ini menyajikan sumber-sumber Ca, Mg dan S yang digunakan untuk pembuatan pupuk komersial. Selain itu, bahan-bahan lain seperti tulang, abu kayu dan pupuk kandang juga cukup banyak mengandung Ca, Mg dan S.

44

Tabel 10. Berbagai sumber Ca,Mg dan S

Bahan

Formula Kimia

KalsiumKlorida Kapur Bakar, atau Kalisum Oksida Batukapurkalsit Batu kapur dolomit

CaCl 2 CaO CaCO 3 CaCO 3 ,MgCO 3

Gipsum Kapur terhidrasi Magnesium amonium fosfat Magnesium oksida Magnesium sulfat Kalium magnesium sulfat Amonium sulfat Amonium thiosulfat Unsur S Kalium sulfat Asam Sulfat

Ca

Mg % 36 0 70 0 3 32 0.1 6-12 21-30 0.3

CaSO 4 0.4 22 Ca(OH) 2 50 MgNH 4 PO 4 .6H 2 O 0 MgO 0 MgSO 4 .7H 2 O 2 K 2 SO 4 .2MgSO 4 11 0 (NH4) 2 SO 4 0 0.3 (NH4)2S 2 O 3 26 0 S 0 K 2 SO 4 1.0 0.7 H 2 SO 4 0 0

S 0 0

17 0 15 45 10 22 24 0

0 0 0 14

0 18 20-33

45

8U

nsur Hara Mikro

8.1.

Mangan (Mn) 2+

Mangan (Mn) diserap oleh akar dalam bentuk Mn , dan juga dalam bentuk khelat organik. Bentuk-bentuk tersebut juga dapat diserap oleh daun. Di dalam tanaman, Mn berkaitan dengan aktivasi berbagai enzim tanaman. Mn juga bersifat racun jika konsentrasi melebihi tingkatan tertentu. Tingkat meracuni umumnya terjadi pada tanah 4+ dengan pH < 5.5, karena Mn menjadi sangat larut. Kelarutan Mn juga meningkat jika Mn 2+ direduksi menjadi Mn pada kondisi drainase tanah yang jelek. Tanaman yang kekurangan Mn akan menampakkan harus-haris kuning pada daun bagian atas (Gambar 21).

Gambar 21. Gejala defisiensi mangan

8.2.

Seng (Zn) 2+

Seng (Zn) diserap oleh akar tanaman dalam bentuk kation Zn, dan seperti halnya Fe, Mn dan Cu, Zn juga dapat diserap dalam bentuk khelat organik. Zn di dalam tanaman berperan sebagai aktivator berbagai enzim tanaman. Def isiensi Zn umumnya terjadi pada tanah kalkareous, tetapi dapat juga terjadi pada tanah masam yang diberikan pengapuran berlebihan, atau jika pH tanah meningkat secara temporer akibat praktek pembakaran sisa tanaman. Zn juga dapat bersifat racun bagi tanaman jika berada dalam jumlah cukup tinggi di dalam tanah. Defisiensi Zn dalam tanah menyebabkan muncuknya klorosis pada daun muda (Gambar 22).

Gambar 22. Gejala defisiensi seng

8.3.

Tembaga (Cu) 2+

Tembaga (Cu) diserap oleh akar tanaman dan oleh daun dalam bentuk Cu, dan dalam bentuk khelat Cu, atau diberikan dalam bentuk pupuk daun yang disemprotkan. Cu juga

46 berperan penting sebagai aktivator berbagai enzim tanaman. Defisiensi Cu umumnya terjadi pada tanah organik, termasuk gambut. Gejala defisiensi ditunjukkan oleh daun muda yang berwrna kuning dan tanaman tumbuh kerdil. Pada tanaman sayuran, defisiensi Zn menyebabkantanaman layu dan mucul warna hijau kebiruan (G ambar 23).

Gambar 23. Gejala defisiensi tembaga

8.4.

Besi (Fe) 2+

3+

2+

Besi (Fe) diserap oleh akar tanaman dalam bentuk ion Fe atau Fe , walaupun Fe lebih 3+ aktif dalam metabolisme tanaman dibandingkan Fe . Fe juga dapat diserap akar tanaman dalam bentuk senyawa organik yang dikenal sebagai 'khelat', dan diserap oleh daun tanaman akibat pemberian pupuk daun. Fe merangsang aktivitas enzim-enzim yang terlibat dalam produksi khlorofil. Defisiensi Fe umumnya terjadi pada tanah alkalin dan tanah kalkareous, terutama dalam kondisi yang berdrainase baik (Gambar 24).

Gambar 24. Gejala defisiensi besi

Penggenangan menyebabkan Fe menjadi lebih tersedia. Jika tanaman padi ditanam pada tanah kalkareous, defisiensi Fe mungkin dijumpai pada lahan kering, tetapi tidak terjadi defisiensi Fe pada padi sawah. Namun demikian, jika kandungan bahan organik tanah terlalu rendah, defisiensi Fe juga bisa terjadi pada tanah padi sawah. Keracunan besi 2+ bersifat racun dapat terjadi jika tanah digenangi, yang menyebabkan konsentrasi Fe dalam larutan tanah dan dalam tanaman padi. Pemecahan yang umumnya dilakukan 2+ 3+ adalah dengan mendrainase tanah untuk mengoksidasi Fe menjadi bentuk Fe .

8.5.

Boron (B) 2-

3-

Boron (B) diserap oleh tanaman dalam berbagai bentuk anion, termasuk 4BO 7 , H 2 BO , 23HBO 3 , dan BO3 . Namun demikian, fungsinya di dalam tanaman belum diketahui dengan jelas. Defisiensi B menyebabhan terhambatnya pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan tajuk terhambat (Gambar 25).

47

Gambar 25. Gejala defisiensi boron

8.6.

Khlorin (Cl) Khlorin (Cl) telah diketahui sebagai salah satu unsur hara esensial, diperlukan dalam jumlah sangat kecil. Namun demikian fungsinya dalam tanaman masih belum diketahui dengan jelas. Kelebihan Cl dapat memberikan pengaruh yang buruk terhadap beberapa jenis tanaman, terutama tembakau dan kentang (Gambar 26). Gejala defisiensi ditunjukkan oleh terhambatnya pertumbuhan akar, teiapi sulit dilihat di lapangan.

Gambar 26. Gejala kelebihan khlorin

8.7.

Molibdenum (Mo) 2-

Molibdenum (Mo) diserap oleh tanaman dalam bentuk anion MoO 4 . Mo berbeda dengan unsur mikro lainnya dalam hal ketersediaanya yang lebih besar pada tanah alkalin dibandingkan pada tanah masam. Mo diperlukan oleh tanaman dalam jumlah sangat kecil untuk reduksi N dan sintesis protein. Mo diperlukan oleh bakteriRhizobium untuk fiksasi N, sehingga tanaman legum pada tanah masam seringkali diberi tambahan unsur ini. Gejala defisiensi Mo pada tanaman mirip dengan gejala defisiensi N, yaitu terjadi khlorosis pada daun (Gambar 27).

Gambar 27. Gejala defisiensi molibdenum

48

9B 9.1.

ahan Organik Tanah

Pengertian dan Sumber Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah merupakan penimbunan dari sisa-sisa tanaman dan hewan yang sebagian telah mengalami pelapukan dan pembentukan kembali. Bahan organik tanah tersebut berada dalam pelapukan aktif dan menjadi mangsa serangan organisme tanah. Sebagai akibatnya bahan organik tanah berubah terus sehingga harus selalu diperbaharui melalui penambahan sisa-sisa tanaman atau hewan. Sumber primer bahan organik adalah jaringan tanaman berupa akar, batang, ranting, daun, dan buah. Bahan organik dihasilkan oleh tumbuhan melalui proses fotosintesis sehingga unsur karbon merupakan penyusun utama dari bahan organik tersebut. Unsur karbon ini berada dalam bentuk senyawa-senyawa polisakarida, seperti selulosa, hemiselulosa, pati, dan bahan- bahan pektin dan lignin. Selain itu N merupakan unsur yang paling banyak terakumulasi dalam bahan organik karena merupakan unsur yang penting dalam sel mikroba yang terlibat dalam proses perombakan bahan organik tanah. Jaringan tanaman ini akan mengalami dekomposisi dan akan terangkut ke lapisan bawah serta diinkorporasikan dengan tanah. Tumbuhan tidak saja sumber bahan organik, tetapi sumber bahan organik dari seluruh makhluk hidup. Sumber sekunder bahan organik adalah fauna. Fauna terlebih dahulu harus menggunakan bahan organik tanaman setelah itu barulah menyumbangkan pula bahan organik. Bahan organik tanah selain dapat berasal dari jaringan asli juga dapat berasal dari bagian batuan. Perbedaan sumber bahan organik tanah tersebut akan memberikan perbedaan pengaruh yang disumbangkannya ke dalam tanah. Hal itu berkaitan erat dengan komposisi atau susunan dari bahan organik tersebut. Kandungan bahan organik dalam setiap jenis tanah tidak sama. Hal ini tergantung dari beberapa hal yaitu; tipe vegetasi yang ada di daerah tersebut, populasi mikroba tanah, keadaan drainase tanah, curah hujan, suhu, dan pengelolaan tanah. Komposisi atau susunan jaringan tumbuhan akan jauh berbeda dengan jaringan binatang. Pada umumnya jaringan binatang akan lebih cepat hancur daripada jaringan tumbuhan. Jaringan tumbuhan sebagian besar tersusun dari air yang beragam dari 60-90% dan rata-rata sekitar 75%. Bagian padatan sekitar 25% dari hidrat arang 60%, protein 10%, lignin 10-30% dan lemak 1-8%. Ditinjau dari susunan unsur karbon merupakan bagian yang terbesar (44%) disusul oleh oksigen (40%), hidrogen dan abu masing-masing sekitar 8%. Susunan abu itu sendiri terdiri dari seluruh unsur hara yang diserap dan diperlukan tanaman kecuali C, H dan O.

9.2.

Komponen Bahan Organik Tanah Bahan organik tanah dapat dikelompokkan menjadi (1) komponen hidup : jumlahnya jarang sekali mencapai 4% dari C organik tanah total, dapat dikelompokkan lagi menjadi tiga, yakni akar tanaman (5-10%), makroorganisme atau fauna tanah (1530%), mikroorganisme (60-80%), dan (2) komponen mati:menyusun sekitar 98% total C organik tanah, dan dapat dikelompokkan menjadi bahan makroorganik dan humus.

49 Serasah tanaman juga mengandung bahan tanaman mati (dan beberapa hewan). Karena seresah terletak dipermukaan tanah, maka bukan merupakan penyusun bahan organik tanah. Namun demikian, karena seresah tanaman sangat penting dalam siklus hara dan pembentukan humus, lapisan seresah tanaman dinyatakan sebagai bagian integral dari profil tanah. Bahan makroorganik merupakan komponen atau bagian terkecil dari komponen mati, umumnya mengandung 10-30% total C organik tanah. Bahan ini tersusun terutama dari sisa tanaman pada berbagai tingkatan dekomposisi, dan dapat tersaring oleh ayakan 250 µm. Bahan ini dapat disamakan dengan ‘fraksi ringan’ yang diperoleh dengan cara pengapungan pada cairan berdensitas 1.6 - 2,.0 g/cm3. Pada tanah-tanah alofan, sebagian besar fraksi ringan beukuran < 250 um. Jika banyak mengandung 3 pumice (batu apung), densitas 1.2 g/cm biasanya yang dipakai karena sebagian besar pumice tenggelam.

9.2.1.

Humus Humus merupakan komponen bahan organik mati yang tertinggal setelah pemisahan bahan makroorganik atau fraksi ringan, umumnya disebut humus. Humus biasanya berwarna gelap dan dijumpai terutama pada lapisan tanah atas. Definisi humus yaitu fraksi bahan organik tanah yang kurang lebih stabil, sisa dari sebagian besar residu tanaman serta binatang yang telah terdekomposisikan. Humus merupakan bentuk bahan organik yang lebih stabil, dalam bentuk inilah bahan organik banyak terakumulasi dalam tanah. Humus memiliki kontribusi terhadap durabilitas dan bermuatan kesuburan negatif. tanah. Humuslah yang aktif terbesar dan bersifat menyerupai liat, yaitu Tetapi tidak seperti liat yang kebanyakan kristalin, humus selalu amorf (tidak beraturan bentuknya). Humus merupakan senyawa rumit yang agak tahan lapuk (resisten), berwarna coklat, amorf, bersifat koloidal dan berasal dari jaringan tumbuhan atau hewan yang telah diubah atau dibentuk oleh berbagai mikroorganisme. Humus mengandung senyawa-senyawa humik dan non-humik. Senyawa non-humik menyusun sekitar 30% humus yang terdiri atas senyawa-senyawa organik yang telah diketahui jelas seperti, karbohidrat, lipida, asam-asam organik, pigmen dan protein. Senyawa humik yang merupakan penyusun utama dari bahan organik tanah telah dipelajari secara intensif. Namun demikian, karena kompleksitas molekul dan heterogenitas dan polidispersitas molekulnya, sampai saat ini masih belum diperoleh gambaran yang jelas tentang struktur kimia senyawa humik (lihat Gambar 2). Tiga kategori atau fraksi telah dapat diidentifikasi adalah a.

asam fulfik, yang larut dalam asam dan alkali,

b.

asam humik, yang hanya larut dalam alkali, dan

c.

humin, yang tidak larut dalam segala medium.

Adanya humus pada tanah sangat membantu mengurangi pengaruh buruk liat terhadap struktur tanah, dalam hal ini humus merangsang granulasi agregat tanah. Kemampuan humus menahan air dan ion hara melebihi kemampuan liat. Tinggi daya menahan (menyimpan) unsur hara adalah akibat tingginya kapasitas tukar kation dari humus, karena humus mempunyai beberapa gugus yang aktif terutama gugus karboksil. Dengan sifat demikian keberadaan humus dalam tanah akan membantu meningkatkan produktivitas tanah.

50 Beberapa sifat penting humus adalah sebagai berikut

9.3.

a.

bersifat koloidal seperti liat tetapi amorfous,

b.

luas permukaan dan daya jerap jauh melebihi liat,

c.

kapasitas tukar kation 150-300 me/100 g, liat hanya 8-100 me/100 g,

d.

daya jerap air 80-90% dari bobotnya, liat hanya 15-20%,

e.

daya kohesi dan plastisitasnya rendah sehingga mengurangi sifat lekat dari liat dan membantu granulasi agregat tanah,

f.

misel humus tersusun dari lignin, poliuronida, dan protein liat yang didampingi oleh C, H, O, N, S, P dan unsur lainnya,

g.

muatan negatif berasal dari gugus -COOH dan -OH yang tersembul di pinggiran dimana ion H dapat digantikan oleh kation lain.,

h.

mempunyai kemampuan meningkatkan unsur hara tersedia seperti Ca, Mg, dan K,

i.

merupakan sumber energi mikrooganisme, dan

j.

memberikan warna gelap pada tanah .

Komponen Bahan Organik Tanah berkaitan dengan fungsinya Distribusi bahan oraganik tanah sehubungan dengan fungsinya (functional pool) merupakan hal yang sangat penting dalam mempelajari dinamika dan peran bahan organik tanah di dalam ekosistem. Berdasarkan simulasi komputer model, bahan organik tanah dibedakan menjadi bahan organik tanah mudah dilapuk/labik, dan bahan organik tanah sukar dilapuk (Tabel 10).

Tabel 11.

Klasifikasi bahan organik tanah berdasarkan pool fungsi, waktu turnover dan komposisinya berdasarkan estimasi perhitungan komputer model CENTURY (Parton et. al., 1987).

Pool fungsi Bahan Metabolik Bahan Struktural Pool Aktif Pool Lambat

Pool Pasif

Waktu turnover (th.) 0.1 – 0.5 0.3 – 2.1 0.2 – 1.4 8 – 50

400 – 2200

Komposisi

Nama lain

isi sel (cellular contents), selulose lignin, polifenolik

sisa tanaman atau hewan sisa tanaman

biomass microbia, karbohidrat dapat larut, enzim eksoselular BO berukuran partikel (Particulate organik matter, berukuran 50 µm -2.0 mm) asam-asam humik, fulvik, kompleks organo-mineral

fraksi labil

substansi humus

Bahan organik tanah mudah dilapuk/labil (decomposable or labile). Fraksi labil terdiri atas bahan yang mudah didekomposisi berkisar dari beberapa hari sampai beberapa tahun. Komponen labil terdiri atas 3 kelompok, yaitu,

51 a.

bahan yang paling labil adalah bagian sel tanaman seperti karbohidrat, asam amino, peptida, gula amino, dan lipida,

b.

bahan yang agak lambat didekomposisi seperti malam ( waxes), lemak, resin, lignin dan hemiselulosa, dan

c.

biomass dan bahan metabolis dari mikroba ( microbial biomass) dan bahan rekalsitran lainnya.

Bahan organik tanah sukar dilapuk ( resistant), grup ini dapat tersusun dari ‘pool aktif’ (waktu turnover <1 tahun) dan ‘pool rekalsitran’ yang dicirikan dengan sangat lambat waktu turnover nya. Pool ini dapat dibagi menjadi dua yaitu ‘pool lambat’ ( slow pool) dengan waktu turnover 8-50 tahun, dan, ‘pool pasif’ (passive pool ) yang dapat tinggal dalam tanah selama beribu-ribu tahun. Fraksi labil berperan sangat penting dalam mempertahankan kesuburan kimia tanah yaitu sebagai sumber hara tanaman dikarenakan komposisi kimia bahan asalnya dan tingkat dekomposisinya yang cepat. Biomasa mikroba sangat penting dalam mempertahankan status bahan organik tanah yang berperanan sebagai source dan sink bagi ketersediaan hara karena daur hidupnya relatif singkat. Faktor iklim makro yang menentukan kecepatan dekomposisi fraksi adalah suhu dan kelembaban tanah dan keseimbangan biomas microbia. Di daerah tropika basah, suhu isotermik dan isohipertermik serta keragaman ketersediaan air tanah sangat menentukan populasi mikroba tanah sehingga sangat menentukan kecepatan dekomposisi komponen labil. Komponen bahan organik tanah yang paling sulit dilapuk adalah asam-asam humik yang merupakan hasil pelapukan seresah (substansi organik menyerupai lignin) atau kondensasi dari substansi organik terlarut yang terbebas melalui dekomposisi gula, asam amino, polifenol dan lignin. Jadi boleh dikatakan bahwa humus adalah produk akhir dekomposisi bahan organik oleh mikroba. Tahannya susbstansi humik terhadap dekomposisi adalah dikarenakan konfigurasi fisik maupun struktur kimia yang sulit dipecahkan oleh mikroba. Substansi ini secara fisik terikat kuat dengan liat atupun koloidal tanah, dapat juga dikarenakan letaknya di dalam agregat mikro (Hassink, 1995; Matus, 1994) dan ditambah lagi dengan adanya hifa ataupun akar-akar halus. Kontribusi substansi humik terhadap ketersediaan hara masih belum banyak data penelitian tersedia, dikarenakan terlalu panjangnya waktu turnover nya. Namun demikian pool stabil dari bahan organik ini tetap memegang peranan penting sebagai biological ameliorant terhadap unsur beracun bagi tanaman, juga sangat berperan dalam pembentukan agregat tanah dan pengikatan kation dalam tanah. Peranan sebagai pengikat kation lebih diutamakan artinya pada tanah-tanah masam dimana bahan organik tanah merupakan satu-satunya fraksi tanah bermuatan positif. Seperti diketahui bahan organik tanah tersusun dari berbagai komponen baik yang masih hidup maupun yang sudah mati. Hasil berbagai penelitian menunjukkan bahwa C-organik hidup sekitar 4% dari total C tanah, terutama terdiri atas akar-akar halus, mikroba fauna tanah. C-organik mati terutama terdiri atas seresah pada permukaan tanah (surface litter), seresah akar, sisa-sisa metabolik mikrorganisme dan substansi humik. C-organik hidup dan C-organik mati saling berinteraksi, termasuk juga organisme saprofit yang membutuhkan C-organik mati untuk kebutuhan metabolismenya.

52

9.4.

Karakterisasi Bahan Organik Tanah Karakterisasi bahan organik tanah dapat dilakukan melalui berbagai cara, di antaranya analisis kimia: total C dan total N (metode termudah), fraksionasi fisik: berdasar 13 ukuran dan berat jenis, dan penggunaan isotop: C (isotop stabil, bukan radioaktif) 14 dan C (radioaktif). Metode kimia, dapat mendeteksi asam humik dan fulvik, tetapi kurang akurat. Dengan analisis secara kimia, kandungan aromatik dalam humat dinyatakan sekitar 50%, tetapi dengan NMR (nuclear magnetic resonance) dan pirolisis gas kromatografi-spektroskopi masa, dinyatakan bahwa kandungan aromatik tersebut < 50%. Dalam studi bahan organik tanah secara tradisional, bahan organik tanah harus dipisahkan dari matrik koloid mineral (liat) dan seskuioksida, serta didispersi dalam larutan (dengan NaOH atau Na4 P 2 O 7 ). Bahan yang terdispersi dipresipitasi pada nilai pH masam disebut asam humik, sedangkan bahan yang tetap dalam larutan disebut asam fulvik. Metode fisik (fraksionasi fisik) bahan organik tanah dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu berdasarkan berat jenis partikel dan berdasarkan ukuran partikel (Hassink, 1995). Pada prinsipnya fraksionasi bahan organik tanah secara fisik ini melibatkan pemisahan bahan organik dengan partikel tanah. Penetapan fraksi bahan organik tanah berdasarkan berat jenis dapat dilakukan dengan menggunakan bahan suspensi silikat LUDOX yang 3 mempunyai berat jenis (BJ) 1,8 g/cm dan dapat dibedakan menjadi: a.

fraksi

ringan,

merupakan

bahan

yang

telah

atau

hanya

sebagian

3

b. c.

terdekomposisi, BJ <1,13 g/cm 3 fraksi sedang: sebagian terdiri atas humus, BJ 1,13-1,37 g/cm fraksi berat: bahan organik yang terjerap oleh partikel liat dalam bentuk 3 organo mineral, bersifat amorf, BJ >1,37 g/cm .

Fraksi kasar terutama tersusun dari seresah tanamanplant ( debris) yang memiliki nisbah C:N tinggi, fraksi yang bertekstur halus kebanyakan bahan organik yang telah dilapuk lanjut dan berasosiasi dengan debu dan liat. Prinsip penetapan fraksi bahan organik tanah berdasarkan ukuran partikel adalah menentukan jumlah absolut dan proporsi relatif C dan N dari partikel organik dalam tanah. Fraksi bahan organik tanah berukuran pasir (50µm-2,0 mm) biasanya lebih labil daripada bahan organik tanah berukuran liat atau debu (Tiesen and Steward, 1983). Bahan organik tanah yang mempunyai ukuran pasir selanjutnya oleh Cambardella and Elliot (1992) disebut dengan bahan organik berukuran partikel Particulate ( Organik Matter = POM). 14 Teknik radioisotop C, dapat merunut (tracing) umur bahan organik tanah; dengan 13 isotop stabil C dapat membedakan asal bahan organik tanah, dari tanaman bertipe C3 atau C4 (rantai fotosintesis): contoh tipe C3 adalah tanaman hutan, pohon leguminosa; tipe C4: tebu, jagung.

9.5.

Faktor yang Mempengaruhi Bahan Organik Tanah Diantara sekian banyak faktor yang mempengaruhi kadar bahan organik tanah, faktor yang penting adalah kedalaman tanah, iklim, tekstur tanah dan drainase yang saling berkaitan. Kedalaman lapisan menentukan kadar bahan organik dan N. Kadar bahan organik terbanyak ditemukan di lapisan atas setebal 20 cm (15-20%). Semakin ke

53 bawah kadar bahan organik semakin berkurang. Hal itu disebabkan akumulasi bahan organik memang terkonsentrasi di lapisan atas. Faktor iklim yang berpengaruh adalah suhu dan curah hujan. Makin ke daerah dingin, kadar bahan organik dan N makin tinggi. Pada kondisi yang sama kadar bahan organik dan N bertambah 2 hingga 3 kali tiap suhu tahunan rata-rata turun 100C. bila kelembaban efektif meningkat, kadar bahan organik dan N juga bertambah. Hal itu menunjukkan suatu hambatan kegiatan organisme tanah. Tekstur tanah juga cukup berperan, makin tinggi jumlah liat maka makin tinggi kadar bahan organik dan N tanah, bila kondisi lainnya sama. Tanah berpasir memungkinkan oksidasi yang baik sehingga bahan organik cepat habis. Pada tanah dengan drainase buruk, dimana air berlebih, oksidasi terhambat karena kondisi aerasi yang buruk. Hal ini menyebabkan kadar bahan organik dan N tinggi daripada tanah berdrainase baik. Disamping itu vegetasi penutup tanah dan adanya kapur dalam tanah juga mempengaruhi kadar bahan organik tanah. Vegetasi hutan akan berbeda dengan padang rumput dan tanah pertanian.

9.6.

Peran Bahan Organik Tanah terhadap Kesuburan Tanah Bahan organik tanah adalah salah satu kunci keberhasilan sistim pertanian berkelanjutan Untuk produksi berkelanjutan perlu dipertahankan kandungan bahan organik tanah sekitar 2%, tetapi pada daerah tropika kandungan bahan organik umumnya kurang dari 2% karena cepatnya proses dekomposisi. Telah diketahui bahwa salahorganik satu dari yang terpenting dan paling banyak diteliti adalahlama tentang kontribusi bahan tanah terhadap kesuburan tanah. Unsur hara dijebak atau dilepas dari bahan organik tanah melalui dua proses utama yakni a.

proses biologi yang mengendalikan penyimpanan dan pelepasan N, P dan S karena unsur tersebut terkandung dalam satusn struktural bahan organik tanah, dan

b.

proses kimia yang mengendalikan interaksi dengan kation-kation unsur hara makro dan mikro (Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn dan Mn).

Bahan organik tanah memiliki peranan kimia di dalam menyediakan N, P dan S untuk tanaman peranan biologis di dalam mempengaruhi aktivitas organisme mikroflora dan mikrofauna, serta peranan fisik di dalam memperbaiki struktur tanah dan lainnya. Hal ini akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman yang tumbuh di tanah tersebut. Besarnya pengaruh ini bervariasi tergantung perubahan pada setiap faktor utama lingkungan. Beberapa peran penting bahan organik tanah terhadap kesuburan tanah adalah: a.

penyedia unsur hara (melalui dekomposisi dan mineralisasi),

b.

pemacu aktivitas mikroorganisme tanah dan fauna tanah, sehingga memperbaiki agregasi tanah dan mengurangi resiko erosi,

c.

pengikat unsur-unsur beracun pada tanah masam, misal Al,dan

d.

meningkatkan kapasitas penyangga tanah; penggunaan unsur hara (termasuk pupuk).

kaitannya

dengan

efisiensi

54

10 K 10.1.

emasaman dan Pengapuran

pH tanah +

Asam adalah senyawa yang dapat memberikan proton (H ) ke senyawa lainnya. Beberapa contoh umum adalah asam muriatik atau asam klorida (HCl) yang merupakan asam kuat, dan cuka (asam asetat) yang merupakan asam lemah. +

Basa adalah senyawa yang dapat menerima H . Jika ditempatkan dalam air, suatu + asam mengalami ionisasi menjadi hidrogen (H ) dan anion asosiasinya, seperti contoh di bawah ini disosiasi asam klorida: +

-

HCl ↔ H + Cl . +

Jumlah H adalah kemasaman aktif yang ada. Pada asam kuat, semua senyawa dapat + mengalami ionisasi dan melapaskan H . Pada asam lemah, inonisasi hanya terjadi pada sebagian asam yang ada. Hidrogen tidak larut dalam senyawa seperti cuka dapat memberikan 99% asam, yang disebut kemasaman potensial, sedangkan yang aktif hanya 1%. +

pH adalah ukuran konsentrasi H aktif dalam larutan tanah, dan menunjukkan kemasaman atau kebasaan relatif. Keadaan netral terjadi pada pH 7,0. Nilai di atas 7,0 adalah basa, sedangkan nilai di bawah 7,0 adalah asam. Skala pH bersifat logaritmik, yang berarti bahwa tiap unit mempunyai 10 kali lipat peningkatan kemasaman atau kebasaan. Sebagai gambaran, nilai pH 6,0 adalah 10 kali lipat lebih asam dibandingkan nilai pH 7,0, dan pH 5,0 adalah 100 kali lebih asam dari pH 7,0.

10.2.

Kemasaman Tanah +

Semakin banyak H yang ditahan dalam tanah, semakin tinnggo kemasaman tanah. Pada tanah-tanah pertanian, N atau S bentuk organik dan beramoniak dikonversi menjadi nitrat atau sulfat oleh mikroorganisme dan melepaskan asam. Penambahan asam dan pencucian dapat menyebabkan pelarutan mineral ketika pH menurun. Hal 3+ 2+ 3+ ini kemudian melepaskan kation seperti Al , Mn dan Fe yang dapat bereaksi dengan air untuk melepaskan kation H atau mengganti kation-kation basa pada komplek pertukaran. Kation-kation basa yang digantikan tersebut kemudian diserap oleh tanaman, atau tercuci, dan kejenuhan basa menjadi rendah. Tanah berperan sebagai asam lemah, dengan hanya sebagian kecil potensial + kemasamannya dalam bentuk aktif. Jumlah H sebenarnya yang ada dalam larutan tanah merupakan bagian sangat kecil dari kemasaman total sampai pH kurang dari 3. Logam-logam Al, Mn dan Fe yang dapat dipertukarkan, bersama dengan muatan yang tergantung pH pada bahan organik dan kisi liat merupakan penyusun utama sumber kemasaman potensial (juga disebut sebagai kemasaman cadangan atau kemasaman total). Kemasaman cadangan, dalam hubungannya dengan basa-basa yang dapat dipertukarkan membantu menyangga tanah untuk bertahan dari perubahan pH yang cepat. Tanaman yang tumbuh pada tanah-tanah masam harus mampu bertahan pada kandungan Al dan Mn yang tinggi dan ketersediaan P, Ca dan Mg yang rendah. Mikroorganisme tidak bersaing ketat pada kondisi seperti ini, dan digantikan oleh

55 jamur. Karena sebagian besar tanaman tidak tahan pada kondisi ini, maka tanah harus di amelioriasi agar lingkungan perakaran menjadi lebih baik.

10.3.

Manfaat Pengapuran Alasan utama pengapuran adalah menetraliasi unsur-unsur meracun pada tanah-tanah masam, jadi tidak hanya sekedar menaikkan pH tanah. Kation-kation masam, terutama Al dan Mn bersifat fitotoksik pada konsentrasi larutan tanah yang rendah. Jadi, pH terutama sebagai suatu indikator bahwa Al dan Mn bersifat meracun. Pengapuran, 3+ 2+ 3+ melalui penambahan hidroksida (OH ) menurunkan kelarutan Al , Mn , dan Fe (juga Zn dan Cu), menyebabkan unsur-unsur tersebut mengendap seperti pada liat silikat, hidroksida, dan oksida. Kapur juga memasok sejumlah besar Ca dan Mg, tergantung sumbernya. Pengaruh tidak langsung dari pengapuran termasuk meningkatnya ketersediaan P, Mo dan B, dan kondisi yang lebih baik untuk pertumbuhan mikroba yang berperan dalam berbagai reaksi, seperti fikasasi N dan nitrifikasi, serta memperbaiki struktur tanah. Melalui peningkatan pH tanah, pengapuran juga memperbaiki efektifitas berbagai herbisida.

10.4.

Ketersediaan Unsur Hara dan pH Ketersediaan unsur hara sangat terkait dengan aktivitas H, atau pH dalam larutan tanah. Menurunnya pH tanah secara langsung meningkatkan kelarutan Mn, Zn, Zu dan Fe. Pada pH kurang dari sekitar 5,5, tingkat meracun dari Mn, Zn or Al bertambah. Ketersediaan N, K, Ca, Mg dan S cenderung menurun dengan menurunnya pH. Pengaruhnya pH pada P dan B tidak langsung, karena ketersediaan unsur ini tergantung pada pembentukan senyawa kurang larut dengan Al, Fe, Mn dan Ca, yang dipengaruhi oleh pH. Sebagai akibatnya, ketersediaan P dan B menurun, baik pada pH tinggi maupun rendah dengan ketersediaan maksimum pada kisaran pH 5,5-7,0.

10.5.

Bagaimana Kapur Menetralisasi Tanah-tanah Masam ? Kapur tersusun terutama dari kalsium dan magnesium karbonat larut. Beberapa bahan pengapuran mengandung Ca oksida atau Ca hidroksida yang tingkat kelarutannya lebih tinggi. Jika bahan tersebut dicampur dengan air, kapur pelahan-lahan larut. Jika ada sumber asam, pelarutan tersebut berjalan lebih cepat. Banyak orang berpendapat kurang benar bahwa Ca (atau Mg) merupakan bahan yang aktif untuk meningkatkan pH. Sementara Ca membantu mengganti kemasaman dapat ditukar dari tanah. Ca adalah komponen ber ion (karbonat, oksida atau hidroksida) yang bereaksi dengan kemasaman tanah. Karbonat dan oksida larut dalam air membentuk hidroksida. Untuk kalsium karbonat reaksinya terjadi sebagai berikut: 2+

-

-

CaCO 3 (padat) + H 2 O  Ca + HCO 3 + OH . Untuk kalsium oksida reaksinya adalah 2+

CaO + H 2 O  Ca + 2 OH dan asam dalamlarutan dinetralisasi +

-

H + OH  H 2 O.

56 Kation kalsium tetap berada dalam bentuk dapat dipertukarkan untuk dapat diserap tanaman, demikian juga untuk magnesium.

10.6.

Bahan Pengapuran dan Komposisi Kimia Sejumlah bahan tersedia untuk pengapuran tanah-tanah masam (Tabel 12). Pemilihan suatu bahan pengapuran hendaknya didasarkan pada kemampuannya menetralisiasi kemasaman tanah, komposisi kimia, kelembutan ukuran, mudah penanganan, dan biaya. Limestone (batu kapur) adalah batuan sedimen alami yang kaya dengan mineral kalsit (CaCO 3 ) atau dolomit (Ca,Mg(CO 3 ) 2 ).

Tabel 12.

Sumber-sumber bahan pengapuran, dan ekuivalensi netralisasi kalsium karbonat

Bahan BatuKapurKalsit Kapur Dolomit KapurTerhidrasi Kapus Bakar Marl Kayu Slag Dasar

Formula CaCO 3 Ca,Mg(CO 3 ) 2 Ca(OH) 2 CaO CaCO 3 Abu CaSiO 3 , CaO

Kalsium Karbonat Ekuivalen (KKE %) 85-100 95-108 110-135 150-175 50-90 40-80 50-70

Kebanyakan batu kapur terbentuk sebagai endapan tebal, endapan kalkaerus yang kompak dari hewan laut di dasar laut. Deposit kalsit yang relatif murni disebut batu kapur berkalsit, sedangkan bahan mengandung lebih banyak Mg disebut batu kapur berdolomit. Jika kapur dolomit atau kalsit di panaskan, karbonat akan dilepaskan, dan terbentuklan kalsium (magnesium) oksida. Jika diperlakukan dengan air, kalsium oksida membentuk Ca(OH) 2 . Bahan ini sangat reaktif sehingga sulit diterapkan di lapangan untuk mencapai tujuan pH yang dikehendaki untuk budidaya pertanian. Untuk membandingkan nilai netralisasi asam dari berbagai bahan pengapuran, dapat dilakukan uji kalsium karbonat ekuivalen (KKE) menggunakan kalsit murni (CaCO 3 ) sebagai standar dengan kisaran nilai 100%. Nilai KKE > 100 menunjukkan bahwa bahan tersebut dapat menetralisasi asam lebih banyak dibandingkan dengan kalsit dengan berat yang sama. Batu kapur dolomit murni memiliki KKE 108, atau 8% lebih tinggi dibandingkan kalsit murni. Karena Mg lebih ringan dibandingkan Ca, persentase bahan yang lebih besar adalah karbonat yang merupakan bahan aktif dalam kapur.

10.6.1. Kehalusan Serbuk Kapur Karena bahan kapur memiliki tingkat kelarutan yang rendah, kecepatan reaksinya sangat ditentukan oleh kehalusan ukuran partikelnya. Semakin halus, kecepatan reaksinya semakin meningkat. Ukuran partikel ditentukan dengan berbagai ukuran ayakan, yang menyaring partikel yang lebih besar dari lubang ayakan, dan meloloskan partikel yang ukurannya lebih kecil dari lubang ayakan. Nomor ayakan menunjukkan jumlah lubang per inchi persegi. Jadi ayakan ukuran 20 mesh memiliki 20 lubang lubang pada tiap arah, atau 400 lubang per inchi persegi. Partikel yang lolos ayakan 60 mesh adalah berukuran cukup kecil untuk dapat menyebabkan perubahan pH dengan kecepatan yang memadai.

57

10.7.

Kebutuhan Kapur dan Takaran Aplikasi Perhitungan kebutuhan kapur melibatkan analisis pH tanah dan kemasaman dapat ditukar, maupun pengetahuan tentang target pH untuk tanamanyang dikehendaki. pH tanah adalah fungsi dari tipe komplek pertukaran yang ada, proporsi KTK yang ditempat oleh kation basa dan asam. Jika kejenuhan basa dalam tanah meningkat, maka kenaikan pH tanah dapat diprediksikan. Demikian juga jika kejenuhan kation asam meningkat, maka pH menurun. Karena persentase kejenuhan (nisbah basa dapat ditukar dengan KTK total) merupakan faktor penentu, maka hubungan antara pH dan kejenuhan basa bertahan untuk tanah dengan KTK berbeda. Untuk tanah-tanah dengan penukar kation yang sama, hubungan tersebut dapat digunakan untuk memprediksi peningkatan kejenuhan basa yang dikehendaki untuk meningkatkan pH tanah sesuai dengan yang dikehendaki. Perhitungan kebutuhan kapur langsung didasarkan pada hubungan tersebut. Perlu diingat bahwa pH tanah hanya merupakan ukuran intensitas relatif atau nisbah kejenuhan basa dari komplek pertukaran. pH tanah tidak memberikan indikasi jumlah kemasaman total. Oleh karena itu, kemasaman yang dapat ditukar harus diukur. pH tanah hanya memberikan sedikit informast tentang kemasaman total yang ada dalam tanah, tetapi jika digabung dengan pengetahuan tentang sifat dan ukuran tanah lainnya, pH tanah dapat menjadi indikator yang bermanfaat terhadap masalahmasalah potensial. Pada kondisi tersebut pH tanah menunjukkan prekiraan kejenuhan basa (atau asam). Melalui pengamatan kemasaman yang dapat diekstrak pada tingkat kejenuhan basa tertentu, dapat dihitung jumlah kemasaman yang harus dinetralisasi untuk meningkatkan pH tanah sesuai target tertentu untuk tanaman. Sebagai contoh; tanah dengan pH 5,0 dan kejenuhan basa 40%. Pada level ini, hasil pengukuran kemasaman dapat diekstrak adalah 3 meq/100g. Jika kejenuhan basa hendak di tingkatkan menjadi 90% (pH 6.0), Kemasaman yang harus dinetralisasi dapat dihitung pertama kali dengan mengkuting KTK. Karena tanah mempunyai kejenuhan basa 40%, kejenuhan asam harus menjadi 60%. Karena kemasaman dapat diekstrak adalah 3 meq/100g, maka KTK adalah: 3.00/0.6 = 5.0 meq/100 g. Peningkatan kejenuhan basa adalah: 90% - 40% = 50%., limapuluh persen dari 5,0 adalah 2,5me. Sebagian besar laboratorium uji tanah menggunakan larutan penyangga pH untuk menetapkan komponen kemasaman dapat ditukarkan. Jadi istilah pH penyangga, kemasaman dan kemasaman dapat ditukar sangat sering muncul dalam laporan hasil uji tanah. Secara umum, tanah berpasir lebih memiliki kapasitas penyangga yang rendah, ataujumlah kurangbatu mempunyai cadangan kemasaman dibandingkanpH tanah bertekstur halus; maka kapur yang diperlukan untuk meningkatkan tanah berpasir akan lebih rendah dibandingkan untuk tanah berlempung, meskipun kedua tanah tersebut memiliki pH yang sama sebelum pengapuran.

10.7.1. Pengelolaan Aplikasi Kapur Karena bahan-bahan pengapuran kurang larut dan relatif tidak mobil dalam tanah, aplikasi permukaan hanya berpengaruh pada kedalaman 5-8cm, dan hal ini merupakan tindakan pengapuran yang tidak efisien. Pembenaman merata dalam daerah perakaran meningkatkan kecepatan reaksi dan mengena volume tanah yang lebih besar, memaksimumkan manfaat kapur. Pengaruh manfaat pengapuran dicapai jika tanah dan kapur tercampur.

58 Pengapuran yang berlebihan dapat menurunkan ketersediaan unsur mikro. Oleh karena itu, aplikasi kapur hendaknya didasarkan pada uji tanah untuk meyakinkan bahwa tidak akan melakukan pemberian kapur yang berlebihan. Sementara program pengapuran yang baik biasanya menyediakan cukup Ca dan Mg untuk produksi tanaman, ada waktu-waktu tertentu juga dimana tidak direkomendasikan tetapi tambahan Ca dan/atau Mg diperlukan. Sebaiknya menggunakan bahan kapur yang lebih larut seperti gypsum (kalsium sulfat), magnesium sulfat, dan kalium magnesium sulfat untuk memasok unsur hara yang diperlukan tanaman.

59

11 E 11.1.

valuasi Kesuburan Tanah

Uji Tanah Uji tanah meliputi tahapan, (a) pengambilan contoh tanah (b) analisis contoh tanah di laboratorium, dan (c) interpretasi hasil analisis dan rekomendasi awal. Pengambilan contoh yang salah merupakan sumber kesalahan utama dalam interpretasi hasil analisis. Dua macam pengambilan contoh tanah: (a) pengambilan contoh pada tiap horizon dalam profil tanah (umumnya untuk survei tanah dan klasifikasi tanah), tetapi kurang sesuai untuk evaluasi kesuburan tanah untuk rekomendasi pemupukan, kenapa?, karena hanya menunjukkan tanah pada titik tertentu, dan (b) pengambilan contoh tanah pada plot untuk karakterisasi kesuburan rata-rata dari wilayah tersebut dengan tujuan untuk rekomendasi pemupukan. Untuk tujuan ini, wilayah yang diambil contohnya harus dikelompokkan, paling tidak dalam 10 sampai 20 tempat pengambilan contoh, biasanya cukup pada kedalaman 15-20 cm. Masing-masing contoh kemudian dikompositkan dan diambil subcontoh pewakil sekitar 500 g untuk analisis di laboratorium. Hasil yang diperoleh dari pendekatan tersebut secara hati-hati digunakan untuk menduga kondisi tanah, berkaitan dengan iklim, pertumbuhan tanaman dan tingkat produksi yang diharapkan

11.1.

Filosofi Pengujian Tanah Uji tanah tidak berakhir ketika hasilnya ditetapkan di laboratorium. Hasil analisis harus dikaitkan dengan tingkatan respon tanaman yang diharapkan dan dosis pupuk yang sesuai untuk menghindarfi defisiensi unsur hara. Ada tiga pendekatan yang umum digunakan untuk menetapkan rekomendasi pupuk yang actual berdasarkan hasil analisis di laboratorium dan interpreetasi hasilnya. Tiga pendekatan tersebut adalah nisbah kejenuhan kation basa, perawatan unsur hara, dan konsep tingkat kecukupan.

11.2.

Nisbah Kejenuhan Kation Basa Fisolofi ini menagsumsikan ada nisbah basa dapat ditukar yang ideal di dalam tanah yang akan mengpotimasi penggunaan unsur hara tanaman untuk perbaikan produksi tanaman. Persentase yang umum digunakan adalah 65% kalsium, 10% magnesium, dan 5% kalium. Nilai ini setara dengan nisbah Ca/Mg= 6,5, Ca/K= 13, dan Mg/K= 2. Jika nisbah tersebut tidak ditemui, maka dapat dinyatakan salah salah satu diantara unsur hara tersebut defisien. Persentase tersebut juga menghasilkan kejenuhan basa 80%. Filosofi ini umumnya paling tepat untuk tanah dengan KTK yang tinggi dan pH tinggi. Filosofi ini tidak mengarah pada fosfor, sulfur dan unsur mikro.

11.3.

Pemeliharaan Unsur Hara Filosofi ini berasumsi bahwa tingak kesukupan unsur hara untuk menggantikan yang diangkut tanaman seharusnya dipertimbangkan tanpa memperhatikan

60 tingkat unsur hara tanah. Hal ini tidak termasuk tanah-tanah dimana tingkat kandungan hara sangat tinggi, meskipun bisa menjadi bersifat racun.

11.4.

Tingkat Kecukupan Filosofi ini didasarkan pada kalibrasi uji tanah yang menunjukkan tidak ada respon hasil terhadap aplikasi unsur hara juga hasil uji tanah menunjukkan tingkat hara yang lebih tinggi. Dengan kata lain, jika hasil uji tanah menunjukkan kandungan suatu hara cukup tinggi, tidak perlu dilakukan penambahan unsur hara melalui pupuk.

11.5.

Kalibrasi Uji Tanah Kalibrasi Uji tanah terkalibrasi adalah prosedur ekstraksi tanah yang menghasilkan nilai uji tanah yang dapat dikorelasikan dengan respon tanaman yang positif terhadap pemupukan. Proses kalibrasi melibatkan percobaan-percobaan lapangan yang berulang kali dengan menggunakan berbagai jenis tanah, resim kelembaban, dan kondisi iklim, pada tanaman tertentu. Proses ini tidak ada kejelasan kapan berakhir karena respon kultivar baru seringkali berbda dengan kultivar lama, adanya praktek pengelolaan yang modern, dan makin canggihnya laboratorium.

Skala Penilaian Hasil uji tanah di laboratorium umumnya dikembangkan dengan skala penilaian dalam kaitannya dengan respon tanaman terhadap penambahan unsur hara untuk mempertahankan atau memperbaiki hasil tanaman. Sangat Rendah – Kurang dari 50% potensial hasil tanaman yang dapat diharapkan tanpa adanya penambahan unsur hara yang dimaksudkan. Sejumlah besar unsur hara harus ditambahkan melalui pemupukan. Rendah - 50 sampai 70% potensial hasil tanaman dapat diharapkan tanpa adanya penambahan penambahan unsur hara yang dimaksudkan. Penambahan unsur hara diharapkan dapat meningkatkan hasil tanaman. Sebagian kebutuhan unsur hara perlu ditambahkan melalui pemupukan.. Sedang - 75 sampai 100% potensial hasil tanaman dapat diharapkan tanpa adanya penambahan penambahan unsur hara yang dimaksudkan.

Penambahan unsur hara diharapkan dapat meningkatkan hasil tanaman. Sebagian kecil kebutuhan unsur hara perlu ditambahkan melalui pemupukan. Tinggi – Tidak bisa diharapkan kenaikan hasil tanaman melalui penambahan unsur hara. Tidak diperlukan pemupukan. Sangat tinggi - Tidak bisa diharapkan kenaikan hasil tanaman melalui penambahan unsur hara. Tanah dapat menyediakan unsur hara lebih banyak dibandingkan yang dibutuhkan tanaman. Tidak disarankan dilakukan pemupukan untuk menghindari masalahunsur hara dan dampak lingkungan.

61

11.2.

Studi Lapangan Tahapan setelah memperoleh hasil analisis tanah di laboratorium adalah pengujian di lapangan, bisa dilakukan melalui percobaan pot pada kondisi terkontrol (misalnya di rumah kaca), dapat juga dilakukan dilapangan (petak percobaan) atau keduanya, baik secara simultan maupun berturutan. Percobaan pot melibatkan uji pertumbuhan tanaman dalam pot yang berisi tanah yang di beri perlakuan berbeda. Namun demikian, terdapat permasalahan dalam percobaan pot, karena hanya menggunakan sejumlah kecil tanah, bukan profil tanah yang asli, dan umumnya hanya dilakukan pada pertumbuhan vegetatif tanaman. Percobaan pemupukan di lapangan seringkali dilakukan oleh para peneliti bidang pertanian. Dalam cara yang lama, perhatian utama diarahkan kepada rancangan percobaan dan hasil analisis statistik dan percobaan biasanya dilakukan di lahan percobaan suatu lembaga penelitian. Percobaan kesuburan tanah biasanya melibatkan bahasan tentang kurva repon dan interaksi antar unsur hara. Kecenderungan percobaan lapangan saat ini adalah terutama diarahkan pada lahan petani dengan mengurangi perhatian utama terhadap rancangan percobaan dan uji statistik. Cara ini, yang dikenal dengan ‘on-farm research’ nampaknya lebih memberikan kelayakan aplikasi di lapangan, karena diuji cobakan pada berbagai macam tanah petani dengan kondisi lingkungan yang berbeda. Data dari berbagai studi di lapangan dianalisis secara statistic untuk menentukan apakah perlakuan yang diberikan benar-benar memberikan pengaruh pada hasil pengamatan. Analisis statistik membantu peneliti untuk bisa melakukan percobaan di berbagai kondisi yang bervariasi, dan masih bisa mengukur perbedaan-perbedaan yang ada dengan peluang kebenaran yang tinggi. Hasil dari berbagai studi lapangan tersebut dapat digunakan sebagai nilai indeks untuk jenis tanaman tertentu, dan bahkan jenis tanah tertentu.

62

12 P

engelolaan Kesuburan Tanah

12.1.

Paradigma Pengelolaan Kesuburan Tanah Pengelolaan kesuburan tanah adalah tindakan atau upaya mempertahankan, merawat dan memperbaiki kesuburan tanah untuk dapat mendukung produksi tanaman yang berkelanjutan. Upaya tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan atau menambahkan pupuk buatan (pupuk anorganik) yang di Indonesia teklah umum dilakukan sejak awal tahun 1960-an. Seiring dengan tuntutan yang semakin basar tentang keberlanjutan produksi pertanian, pada tahun 1996, TSBF (Tropical Biology and Soil fertuility Programm e) mulai memperkenalkan paradima kedua pengelolaan kesuburan tanah, yaitu penggunaan teknologi untuk mengelola kesuburan tanagh secara biologi. Paradigma ini lebih mengandalkan pada proses-proses biologi dengan mengadopsi (a) lasma nutfah untuk menyesuaikan kondisi tanah, (b) memacu aktivitas biologi tanah, dan (c) memacu siklus unsur hara untuk meminimumkan masukan eksternal dan memaksimumkan efisiensy penggunaannya.

12.2.

Biologi Kesuburan Tanah Kesuburan tanah merupakan pengaruh kombinasi tiga komponen utama yang saling berinteraksi, yaitu sifat kimia, fisika dan biologi tanah. Sifat kimia dan fisika tanah telah lebih dipahami dibandingkan sifat biologi tanah. Sampai saat ini masih sulit mendefinisikan status biologi tanah yang sesuai karena sifatnya yang dinamis dan perubahan yang terjadi dalam waktu yang relatif singkat dibandingkan perubahan sifat kimia dan fisika dalam tanah. Beberapa aspek biologi tanah dapat digunakan sebagai tanda peringatan dini terhadap degradasi lahan, seperti menentukan jumlah karbon dalam pool mikroba dibandingkan dengan jumlah karbon total dalam tanah. Biologi tanah sangat komplek dan diperlukan pemahaman yang lebih dalam terhadap pengaruh antara yang disebabkan oleh komponen biologi pada kesuburan kimia dan fisika. Sampai saat ini belum ditemukan metoda yang tepat untuk menentukan tingkat aktivitas organisme tanah yang sesuai, jumlah dan diversitas organisme tanah untuk mempertahankan tanah yang subur dan produktif. Karena hal ini akan berubah tergantung pada jenis tanah, maka nilai optimal tunggal menjadi kurang bermanfaat.

12.3.

Sepuluh Kunci Prinsip Kesuburan Biologi Tanah 1.

Organisme tanah banyak dijumpai di tanah lapisan atas

2.

Bahan organik tanah diperlukan untuk siklus unsur hara dan agregasi tanah

3.

Diversitas biologi tanah maksimum tergantung pada diversitas bahan organik dan habitat

4.

Bakteri penambat N membentuk asosiasi spesisifik dengan legum pada kondisi tertentu

63 5.

N dilepaskan selama pelapukan bahan organik, baik di dalam tanah atau di dalam biomasa mikroba tanah

6.

Jamur mikoriza arbuskular dapat meningkatkan serapan fosfor ke dalam tanaman pada tanah-tanah yang kekurangan fosfor

7.

Bahan pembenah tanah mempengaruhi lingkungan fisik dan kimia organisme tanah

8.

Beberapa rotasi tanaman dan tindakan pengolahan tanah menurunkan kesesuaian tanah untuk patogen tanaman

9.

Sistem produksi berbasis kesuburan biologi tanah dapat memberikan keuntungan

10. Proses-proses biologi tanah berkembang lambat, dan waktu yang diperlukan akan

berbeda pada tanah, lingkungan dan tindakan pengelolaan lahan yang berbeda.

12.4.

Kegiatan Pengelolaan Kesuburan Biologi Tanah 1.

Erosi tanah perlu dikendalikan untuk meminimumkan kehilangan organisme tanah

2.

Bahan organik tanah perlu dipertahankan untuk memaksimumkan siklus unsur hara dan proses agregasi tanah

3.

Beberapa pengusikan tanah (misal pengolahan tanah) diperlukan untuk memaksimumkan diversitas biologi tanah

4.

Bakteri penambat N perlu dipilih yang cocok dengan tanaman inang, sifat tanah (seperti pH) dan kondisi lingkungan

5.

Masukan pupuk N perlu diperhitungkan sebagai komplemen siklus unsur hara dari bahan organik

6.

Masukan pupuk fosfor perlu diperhitungkan sebagai komplemen dan pemacuan aktivitas jamur mikoriza arbuskular

7.

Segala bahan yang ditambahkan ke tanah perlu diperhitungkan dalam hal pengaruhnya pada proses-proses biologi tanah dan diversitas biologi tanah.

8.

Rotasi tanaman tindakan pengolahan tanah perlu dipilih untuk menghindari perkembangan kondisi tanah yang memacu pertumbuhan dan ketahanan hidup patogen tanaman

9.

Kapasitas tindakan pengelolaan untuk menghasilkan produk komersial perlu dipertimbangkan seiring dengan kemampuannya untuk mempertahankan dan/atau meningkatkan kesuburan biologi tanah

10. Waktu yang cukup perlu disediakan untuk pemantapan atau restorasi tingkatan

kesuburan biologi tanah yang cocok dengan tanah dan pengelolaan lahan tertentu.

12.5.

Masalah Kesuburan Tanah Tropika Masalah produktivitas tanah (tropika basah) terutama berkaitan dengan kemasaman tanah, toksisitas unsur, defisiensi unsur, degradasi fisik, pertumbuhan gulma dan rendahnya tingkat sinkronisasi / efisiensi penggunaan unsur haratersedia. Sebagian besar permasalahan kesuburan tanah tropika berpangkal dari rendahnya kandungan bahan

64 organik tanah. Beberapa cara pendekatan pemecahan masalah kesuburan tanah tropika antara lain: 1. Pemupukan dan / atau pengapuran yang berimbang; namun demikian karena kandungan bahan organik tanah-tanah tropika umumnya sangat rendah, maka kapasitas penyangga juga rendah dan sebagai akibatnya sebagian pupuk hilang tercuci. Selain daripada itu, kondisi sosial ekonomi dan infrastruktur yang kurang menunjang juga dapat menghambat pemanfaatan pupuk untuk meningkatkan produktivitas tanah. 2. Manipulasi tanaman pengembangan caraadaptasi konvensional tentang pemuliaan dan seleksi(termasuk tanaman dengan melibatkan tanaman pada kondisi yang menyebabkan tanah-tanah menjadi marginal, misalnya keracunan aluminium dan kekeringan). 3. Pengelolaan sumberdaya biologi tanah, termasuk (i) pengelolaan masukan organik, (ii) manipulasi kondisi fisik tanah (meliputi cara pengolahan tanah, misalnya diterapkannya sistem tanpa olah tanah dan olah tanah minimum), (iii) manipulasi lingkungan biologi (meliputi penerapan sistem atau pola tanam yang sesuai dengan kondisi setempat, misalnya sistem tumpang gilir, rotasi tanaman, agroforestry),dan (iv) pemanfaatan ‘biofertilizer’ 4. Pengelolaan terpadu (kombinasi cara pengelolaan (1), (2) dan (3).

12.6.

Pengelolaan Bahan Organik Tanah Sistem pertanian diharapkan dapat berkelanjutan jika kandungan bahan organik di dalam tanah tidak lebih rendah dari 2% (Hairiah et al., 1992). Untuk tanah-tanah daerah tropika basah pada umumnya, jumlah tersebut sulit terpenuhi karena lingkungan tropika yang panas dan basah menyebabkan tingginya laju dekomposisi dan mineralisasi bahan organik. Peran kunci dari proses-proses biologi tanah dalam produksi tanaman konversi senyawa organik menjadi senyawa anorganik yang dikenal dengan istilah mineralisasi (Handayanto et al., 1994). Secara alami, unsur hara mineral yang dilepaskan melalui proses dekomposisi tersebut sebagian digunakan oleh tanaman, sebagian digunakan oleh mikrobia tanah dan sebagian lagi hilang di lingkungan (akibat pencucian, dan atau penguapan). Untuk mempertahankan kandungan bahan organik tanah, diperlukan tambahan bahan organik ke dalam, dapat berupa sisa tanaman atau sisa organik lainnya. Dalam sistem pertanian dengan masukan rendah dan berkelanjutan, masukan bahan organik diharapkan terjadi secara ‘in-situ’, artinya bahan organik dihasilkan pada lahan yang sama dan bukan impor dari lain tempat. Salah satu cara yang sampai saat ini terus dikembangkan oleh para peneliti, adalah penggunaan sistem wanatani atau agroforestry . Penyediaan unsur hara bagi tanaman oleh masukan bahan organik ditentukan kecepatan mineralisasi bahan organik. Kecepatan mineralisasi dipengaruhi oleh (a) jumlah bahan organik yang ditambahkan, (b) kualitas bahan organik yang ditambahkan, (c) cara pemberian bahan organik (dibenamkan atau dimulsakan), (d) waktu pemberian bahan organik, dan (d) kondisi lingkungan (Handayanto et al., 1997). Salah satu faktor penting yang sampai saat ini makin menarik perhatian para peneliti adalah kualitas bahan organik yang digunakan. Parameter kualitas yang penting adalah rasio C:N, kandungan lignin dan kandungan polifenol serta kapasitas pengikatan protein oleh polifenol (Handayanto et al., 1997).

65

12.6.1. Manipulasi Kualitas Bahan Organik Kecepatan dekomposisi dan mineralisasi N bahan organik dapat dikendalikan dengan cara mengubah kualitas bahan organik melalui dua cara yakni menumbuhkan tanaman dalam media yang telah diubah (manipulasi) tingkat kesuburannya dan dengan cara mencampur bahan organik berkualitas tinggi dengan bahan organik yang berkualitas rendah. Sebagai contoh, dengan cara mencampur pangkasan Leucaena leucocephala dan Senna siamea, Mulongoy et al. (1993) melaporkan bahwa umur paroh pelepasan N dari pangkasan Leucaena prunings meningkat 60% sedangkan waktu paroh pelepasan N dari pangkasan Senna menurun 43%. Demikian pula konstanta kecepatan dekomposisi pangkasan Leucaena menurun sekitar 40%, sedangkan pangkasan Senna dalam campuran meningkat 50% Dalam hal polifenol, pengaruh negatifnya terhadap mineralisasi N dapat dikurangi dengan memanipulasi kandungan polifenol dalam jaringan tanaman melalui pemupukan, atau dengan mencampur bahan organik yang berbeda kandungan polifenolnya (Handayanto et al., 1997).

12.6.2. Metode Aplikasi Bahan Organik Selain kualitas, praktek pengelolaan juga dapat memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap keberhasilan sinkronisasi antara N yang dilepaskan dari bahan organik yang mengalami dekomposisi dengan saat tanaman membutuhkan N. Secara umum, laju dekomposisi dan mineralisasi N bahan organik yang diletakkan di permukaan tanah (mulsa) jauh lebih lambat dibandingkan bahan organik dibenamkan ke dalam tanah (Wilson dan Hargrove, 1986). Costa et al. (1990), misalnya, melaporkan bahwa Mucuna atterima yang dibenamkan pada tanah Oxisol di Brasilia melepaskan N 60% lebih banyak jika dibandingkan dengan yang diletakkan di permukaan tanah. Salah satu masalah pemulsaan adalah adanya volatilisasi N sebagai amoniak (Costa et al., 1990). Proses volatilisasi N sebenarnya juga dapat terjadi pada bahan organik yang dibenamkan ke dalam tanah karena pada fase awal proses dekomposisi mungkin terjadi pelepasan sejumlah senyawa organik yang cukup berpotensi untuk meningkatkan pH tanah secara lokal, yang dapat menyebabkan volatilisasi amonia, meskipun pada tanah yang bereaksi masam (Fox et al., 1990). Namun demikian, sampai saat ini hanya sedikit sekali informasi kuantitatif tentang mekanisme kehilangan N melalui proses volatilisasi, karena masih belum tersedianya metode pengamatan yang baku.

12.7.

Pemanfaatan Pupuk Hayati (biofertilizer) Pengertian biofertilizer secara umum adalah pemanfaatan strain- strain unggul baik berupa sel hidup ataupun dalam bentuk latent dari mikroba penambat N (N), mikroba pelarut fosfor (P) atau mikroba perombak selulosa yang diberikan ke biji, tanah ataupun tempat pengomposan dengan tujuan meningkatkan jumlah mikroba dan mempercepat proses tersedianya hara bagi tanaman. Di Indonesia penggunaan "biofertilizer" belum memasyarakat di kalangan petani meskipun dalam peningkatan produksi kedelai telah dimasukkan Rhizogin/Legin mikroba penambat N. Pemanfaatan biofertilizer yang dikombinasikan dengan pupuk anorganik dan organik memberikan prospek cukup baik untuk memperbaiki dan meningkatkan produktivitas tanah.

66

12.7.1. Pemanfaatan Mikroba Penambat Nitrogen Proses penambatan N adalah reduksi N atmosfer menjadi amoniak, yakni senyawa N yang secara biologi sangat bermanfaat. Karena N atmosfer sangat stabil, maka reaksi penambatan tersebut sangat mahal jika ditinjau dari energi yang diperlukan. Reaksi penambatan N dilakukan oleh ensim Nase yang mengandung molybdenum (disebut Mo nitrogenase). Pengembangan proses penambatan N secara biologis merupakan suatu sumbangan besar bagi penghematan enersi.

Simbiosis Rhizobium- Tanaman Legum Penggunaan Rhizobium sebagai bakteri yang dapat menambat N secara biologis, dapat meningkatkan kandungan N tanah, meskipun pengaruhnya sangat tergantung pada sifat-sifat tanah dan kondisi lingkungan. Hasil penelitian pada lahan kering menunjukkan bahwa inokulan Rhizogin disertai pemberian bahan organik dan Mo dapat menghasilkan kedelai 1,9 ton di Negara Bumi dan 1,6 ton/ha di Bunga Mayang Lampung (Prihatini et al., 1996). Azotobacter

Populasi Azotobacter dalam tanah kira-kira 103/kg tanah. Azotobacter mengekskresikan sejumlah kecil senyawa N ke dalam media tumbuhnya (Brotonegoro dalam Prihatini et al., 1996). Percobaan di laboratorium menunjukkan bahwa inokulasi tanah Wanaraja Garut dengan inokulan Azotobacter meningkatkan kandungan N total mulai minggu ke 4 setelah inokulasi, sedangkan pada tanah Terbanggi Lampung yang mempunyai pH lebih masam peningkatan N baru terjadi pada minggu ke 6 (Ariyani dalam Prihatini et al., 1996). Terdapat respon yang berbeda pada dua varietas gandum RR 21 dan Lerma-52 yang diinokulasi dengan Azotobacter. Lebih jauh diungkapkan bahwa inokulasi Azotobacter yang dibarengi dengan pemberian kompos akan memberikan tambahan hasil lagi sebesar 6% (Joshy dalam Prihatini et al., 1996).

12.7.2. Pemanfaatan Mikroba Pelarut P Mikroba ini merubah bentuk P di alam untuk mencegah terjadinya proses fiksasi P. Proses pelarutan P oleh mikroba berhubungan dengan diproduksinya asam-asam organik jadi sangat erat hubungannya dengan proses metabolisme. Jumlah bakteri pelarut P di dalam tanah sekitar 104 sampai 106 tiap gram tanah. Beberapa species dari Pseudomonas, Bacillus, Aspergillus dan lainnya dilaporkan bersifat aktif dalam proses konversi P. Penelitian menunjukkan bahwa ada peningkatan efisiensi pupuk P alam bila dilakukan inokulasi dengan inokulan bakteri pelarut P. Untuk "menambang P" pada tanah-tanah berstatus P tinggi, mulai tahun 1994/1995 Puslitannak melakukan penelitian di laboratorium, rumah kaca dan lapang bertujuan mendapatkan inokulan bakteri pelarut P yang efektif dalam meningkatkan ketersedian P tanah sawah yang berstatus P tinggi. Dari Jawa Barat, Jawa Tengah dan Jawa Timur telah diperoleh 26 isolat yang mempunyai potensi sebagai inokulan bakteri pelarut P (Prihatini et al., 1996).

67

12.7.3. Asosiasi Mikoriza-Tanaman Kebanyakan akar tanaman mengadakan asosiasi dengan Vesicular Arbuscular Mycorrhiza (VA Mycorrhiza) dari kelompok jamur tanah Phycomycetes yang termasuk Endogonaceae. Peran utama Mycorrhiza dalam mengatasi kekahatan P adalah kemampuannya untuk mentranslokasikan P tanah ke dalam tanaman. Hal ini disebabkan Mycorrhiza membentuk hifa yang tumbuh pada akar tanaman dan berfungsi sebagai perluasan dari permukaan akar di samping daerah yang dijelajahi oleh rambut akar. Hifa ini dapat menyebar ke daerah-daerah yang kahat P dan mengangkutnya ke dalam akar dan dapat dimanfaatkan tanaman untuk pertumbuhan. Di samping meningkatkan serapan P, Mycorrhiza juga dapat meningkatkan serapan hara mikro seperti Zn dan Cu. Tanaman mempunyai variasi respon yang berbeda-beda terhadap inokulasi VA Mycorrhiza, karena perbedaan dalam hal kebutuhan P dan kemampuan akar untuk menjelajah. Kebutuhan tanaman akan Mycorrhiza juga tergantung pada tingkat ketersediaan fosfat tanah. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Puslitannak pada Ultisol Rangkasbitung menunjukkan bahwa inokulasi Glomus fasiculatum efektif dalam meningkatkan hasil tanaman bila diikuti dengan pemberian bahan organik pada tanah. Inokulasi Mycorrhiza memberikan pengaruh yang sama dengan pengapuran terhadap status P tanaman (Prihatini et al., 1996). Tingkat efektivitas VAM dalam memacu pertumbuhan, meningkatkan kualitas bibit dan produktivitas tanaman dapat dimanipulasi dan di tingkatkan melalui serangkaian penelitian di laboratorium dan pengujian di lapangan. Dengan cara tersebut maka dapat diseleksi dan dihasilkan isolat unggul yang teruji dan dapat diproduksi serta dikemas dalam bentuk inokulum yang dapat digunakan sebagai pupuk hayati. PAU-BIOTEK IPB secara intensif telah berhasil mempelajari karakteristik biakan VAM yang berhubungan dengan kecocokan inang, kelayakan substrat, kondisi greenhouse, kisaran pH, dan kebutuhanunsur hara optimal dari masing-masing isolat yang telah berhasil dimurnikan dari spora tunggal dan teruji efektif. Dengan ditemukannya pembuatan inokulum high propagule density (HPD) yang dapat dikombinasikan dengan teknik prainokulasi (semai, setek, dam plantlet diinokulasi pada seed bed sebelum dipindahkan ke kantong plastik atau lapangan), maka kendala penyediaan inokulum VAM dalam skala lapang dapat di atasi. Teknik ini tidak saja praktis dan efektif, tetapi dapat mengurangi bobot dan jumlah inokulum yang diperlukan sampai 60%.

12.7.4. Mikroba Perombak Selulosa Bahan organik berfungsi sebagai sumber energi bagi organisme makro dan mikro fauna. Sejumlah bakteri, actinomycetes dan fungi dalam tanah berhubungan dengan kandungan humus tanah. Cacing tanah dan fauna lainnya sangat erat ditentukan oleh jumlah materi dan sisa-sisa tanaman yang dikembalikan ke tanah. Cacing tanah membangun rongga-rongga di dalam tanah sehingga tanah menjadi remah, aerasi dan drainase diperbaiki, sehingga selain sebagai sumber enersi, pupuk organik dapat meningkatkan populasi dan aktivitas mikroba di dalam tanah. Senyawa-senyawa amino seperti protein, peptida, asam amino dan gula amino yang disintesis oleh microorganisme, sebagian bersifat stabil terhadap perombakan oleh mikroba. Hal ini berarti

68 terjadi pengkayaan sementara substansi N organik di dalam tanah, yang berperan sebagai pupuk N yang bersifat "slow-release" bagi tanaman. Kandungan bahan organik pada tanah-tanah mineral di Indonesia pada umumnya rendah. Kandungan C organik pada tanah lapisan atas berkisar antara 0,9 - 2,0 %. Pada saat ini jerami masih merupakan bahan yang umum digunakan sebagai sumber bahan organik pada tanah sawah. Jerami mengandung selulosa yang sangat tinggi sehingga memerlukan proses dekomposisi yang relatif lama. Beberapa mikroba seperti Trichoderma, Aspergillus dan Penicillium mampu merombak selulosa menjadi senyawa-senyawa monosakarida, alkohol, CO 2 dan asam-asam organik lainnya dengan dikeluarkannya enzim selulase. Penelitian di laboratorium mikrobiologi Puslittanak menunjukkan bahwa inokulasi Trichoderma pada jerami yang dibenamkan ke dalam tanah akan mempercepat proses dekomposisi jerami tersebut (Yussan dalam Prihatini et al., 1996. Trichoderma sp. juga bersifat efektif dalam mempercepat proses dekomposis gambut (Komariah et al.,1995).

12.7.5. Pemanfaatan Teknologi Effective Micro-organisms Beberapa tahun lalu di Indonesia telah diperkenalkan suatu biofertilizer dengan nama Effective Micro-organisms (EM) adalah suatu kultur campuran mikroorganisme yang mengandung bakteri fotosintetik , Lactobacillus sp, Azotobacter, Actinomycetes dan ragi yang dapat memberikan pengaruh yang menguntungkan pertumbuhan produksi ternak dan ikan tanpa mencemaribagi lingkungan serta dan bersifat akrabtanaman, lingkungan (Anonymous, 1995). Teknologi EM diprakarsai oleh Mokichi Okada pada tahun 1930 dan dikembangkan Teruo Higa pada tahun 1980. Kombinasi EM dengan bahan organik seperti pupuk kandang atau serasah tanaman menghasilkan inokulan dengan nama "bokashi" yang dapat dimanfaatkan untuk menyuburkan tanah. Di Indonesia, teknologi EM telah digunakan dalam skala kecil oleh beberapa kelompok tani di Jawa Barat dan terbukti penggunaan EM dapat meningkatkan produksi tanaman pangan, hortikultura dan perkebunan. Namun teknologi yang telah diterapkan di tingkatkan petani tersebut perlu didukung oleh hasilhasil penelitian yang mendasar.

69

13 B 13.1.

eberapa Teknik Pengelolaan Kesuburan Tanah

Penggunaan Pupuk Kimia Unsur hara dapat langsung ditambahkan melalui aplikasi pupuk kimia ke dalam tanah. Namun demikian, penambahan pupuk kimia saja tidak cukup untuk mempertahankan tingkat kesuburan tanah yang mencukupi, Jika bahan organik dalam tanah menurun, hasil tanaman juga turun, meskipun ditambahn banyak pupuk. Hal ini terjadi karena degradasi struktur tanah, penurunan kapasitas tanah menahan air dan unsur hara, dan meningkatnya kemasaman. Untuk tanah-tanah tropika yang miskin unsur hara dan telah melapuk lanjut nampaknya tidak cukup untuk meningkatkan kandungan bahan organik tanah. Pada kondisi seperti itu lebih baik menggunakan pendekatan terpadu tang memadukan aplikasi pupuk kimia dengan upaya peningkatan kansungan bahan organik.

13.1.1. Metode Aplikasi Pupuk kimia dapat diaplikasikan melalui berbagai cara antara lain: 1. Sebar: pupuk disebarkan merata di seluruh lahan, dan kemudian seringkali dibajak dibenamkan ke dalam tanah. 2. Aplikasi Lajur: pupuk diaplikasikan dalam lajurdi samping atau di bawah biji. Jika pupuk kimia diaplikasikan sesaat setelah tanaman mulai tumbuh, disebut ’top dressing’. Top dressing dapat juga diaplikasi dengan cara sebar atau pada lajur. Cara sebar biasanya dilakukan pada tanaman yang ditanam rapat pada wilayah yang luas dan pada pohon buah yang sudah dewasa. Aplikasi lajur seringkali digunakan untuk tanaman yang ditanamdalamlajur, atau jika hanya persediaan pupuk kimia sangat terbatas untuk tanah yang tidak subur. Pupukkimia harus ditempatkan paling tidak 5cm dari biji karena jika terlalu dekat akan merusak biji dan akar muda.

13.1.2. Jenis Pupuk Kimia Dikenal berbagai jenis pupuk kimia. Beberapa yang umum digunakan dengan kandungan haranya disajikan pada Tabel 13. Sebagai contoh, 100 kg urea mengandung 45 kg nitrogen (N), sedangkan yang 55 kg berupa bahan pengisi. Di-amonium fosfat mengandung 21 kg nitrogen dan 23 kg fosfor per 100 kg pupuk; jadi di dalam 1oo kg di-amonium fosfat mengandung 56 kg bahan pengisi. Selain yang disebutkan pada Tabel 12, pupuk campuran juga sering digunakan. Pupuk campuran tersebut mengandung berbagai jenis pupuk kimia. Pupuk campuran mempunyai nisbah khusur dari unsur nitrogen (N), fosfor (P) dan kalium (K). maka seringkali disebut sebagai pupuk NPK. Kantong pupuk NPK selalu dituliskan kandungan masing-masing untuk N,P dan K. Suatu pupuk NPK yang berlabel 10:10:10 mengandung 10 kg N, 10 kg P 2 0 5 dan 10 kg K 2 0 per 100

70 kg. Jadi setiap 100kg pupuk NPK mengandung 70kg bahan pengisi yang tidak mengandung NPK.

Tabel 13.

Jenis pupuk kimia, kandungan unsur hara dan jumlah kapur yang diperlukan untuk netralisasi pengaruh kemasaman dari pupuk.

Pupuk Kimia

Formula Kimia

Kandungan (%)

CaCO yang diperluk an*

Amonium sufat (AS) Kalsium amonium nitrat (CAN) Urea Mono-amonium foosfat (MAP) Di-amonium fosfat (DAP) Super fosfat (SSP) Triple super phosphate TSP Slag basa Batuan fosfat alam Kalium klorida Kaliumnitrat Potassium sulphate Potassium magnesium sulphate

N - 21 20

-

-45 20 11

-

80 -

23 21

-

-

Ca(H 2 PO 4 ) 2 Ca(H 2 PO 4 ) 2

822-

-

-

(CaO) 5 *P 2 O 5 *SiO

-

3-8

-

(NH 4 )S2 4O (NH 4 NO 3 )*CaCO 3 CO(NH 2 ) 2 NH 4 HP2 O 4 (NH 4 )P2

O 4

P -

11-17 KCl KNO 3 -14 37 SK 2 -24 4 O K 2 SO 4* MgSO4 - 81

K 110 -

-

-

50 -

*Jumlah CaCO yang diperlukan untuk netralisasi pupuk kimia

13.1.3. Waktu dan Aplikasi Unsur Hara Setiap jenis pupuk kimia mempunyai karakteristik tertentu yang yang harus dipertimbangkan dalam memutuskan kapan dan bagaimana aplikasi pupuk tertentu. Beberapa pupuk dijerap oleh partikel tanah. Hal ini berarti bahwa partikel tanah menjaga pupuk tetap pada tempatnya untuk dapat digunakan oleh tanaman sementara pada saat yang sama partikel tanah tersebut dapat melepaskan pupuk ketika dibutuhkan oleh tanaman. Jika pupuk difiksasi oleh partikel tanah, maka partikel tanah tersebut mengikat kuat pupuk tersebut sehingga pupuk berada di luar jangkauan akar tanaman permanen. Beberapa pupuk dapat menguap dan larut dalam air tanpa memberikan manfaat bagi tanaman. Selain itu, penting untuk mempertimbangkan ketika tanaman memerlukan paling banyak hara yang dipasok oleh pupuk.

Nitrogen Sebagian besar tanaman semusim memerlukan sedikit nitrogen pada periode pertumbuhan awal. Tanaman tahunan membutuhkan nitrogen banyak saat periode pembentukan anakan dan pertumbuhan yang cepat. Amonium (NH 4 +)

71 dijerap oleh partikel tanah. Oleh karena itu cara terbaik adalah mencampur dengan sempurna pupuk ammonium dengan tanah. Urea juga harus dicampur baik dengan tanah, daripada diaplikasikan di atas tanah di mana karena dapat dapat hilang melalui volatilisasi. Amonium dan urea mungkin tidak dapat mencapai 5 cm dari bibit. Urea diubah menjadi amonium dalam tanah dan kemudian dijerap. Namun demikian, amonium dalam tanah kemudian dengan cepat diubah menjadi nitrat (NO 3 ) yang tidak dijerap tanah. Hal ini berarti bahwa nitrogen dalam bentuk nitrat dapat dengan mudah tercuci dalam kondisi basah. N-nitrat juga dapat menguap dalam kondisi basah melalui denitrifikasi. Melalui cara ini nitrogen hilang sepanjang musim tanam. Oleh karena itu lebih baik membagi waktu pemberian pupuk nitrogen, daripada menggunakan semuanya sekaligus. Selain aplikasi di awal musim tanam, aplikasi dapat diberikan pada saat pembentukan anakan dan / atau tahap pembungaan. Jika amonium dan urea diberikan dengan cara disebar, saat aplikasi terbaik adalah sebelum menabur benih untuk mencegah kerusakan benih.

Fosfat Fosfat berperan penting dalam perkembangan akar tanaman muda. Oleh karena itu forfat harus dapat diakses oleh akar muda pada awal musim tanam. Super fosfat dan amonium fosfat larut dalam air, yang berarti bahwa fosfat langsung tersedia bagi tanaman. Terkait dengan hal ini, fosfat diterapkan tepat sebelum atau saat menabur benih tanaman. Namun demikian, jika fosfat dijerap olehpencegahan partikel tanah, maka tidak lagiuntuk tersedia bagi tanaman. Oleh karena itu upaya harus dilakukan meminimalkan kontak antara yang super fosfat dengan tanah. Cara terbaik adalah mencampur super fosfat dengan bahan organik sebelum mengaplikasikannya. Dalam beberapa kasus, fosfat sebaiknya tidak tebarkan, tetapi sebaiknya diaplikasikan dalam baris di sebelah deretan benih. Fosfat tidak melakukan infiltrasi ke akar tanaman, maka akar harus tumbuh dekat fosfat. Inilah sebabnya mengapa fosfat tidak diterapkan jauh dari benih. Fosfat dari bautan tidak larut dalam air dan ketersediaannya untuk tanaman sangat lambat. Maka harus diaplikasi beberapa minggu sebelum tanam. Pupuk fosfat jenis ini cocok untuk tanah asam, karena asam membantu melarutkan batuan fosfat. Cara terbaik adalah untuk menaburkan pupuk. Batuan fosfat juga bermanfaat dalam menurunkan kemasaman tanah. Pengaruh pupuk fosfat lambat tersedia ini biasanya belum bisa diketahui sampai dua atau tiga musim setelah aplikasi.

Kalium Kalium Kalium juga penting bagi pengembangan sistem akar dan selama periode pertumbuhan tanaman. Kalium harus tersedia selama musim tanam keseluruhan. Karena kalium dijerap oleh partikel tanah maka tidak akan hilang melalui limpasan permukaan atau pencucian seperti nitrogen. Kalium yang dijerap tanah masih tetap tersedia bagi tanaman. Oleh karena itu, jumlah pupuk kalium yang diperlukan dapat diberikan dalam satu aplikasi di awal musim. Pupuk Kalium harus diberikan minimal 4 cm dari benih. Kalium klorida tidak cocok untuk tanah liat atau tanah yang memiliki drainase yang buruk.

72

13.2.

Kompos Kompos merupakan pupuk yang ideal. Untuk memnuat timbunan kompos, bahan organik (misalnya sisa tanaman, jerami, pupukkandang, limbah dapur dlsb) dikumpulkan dan disimpan bersama. Dalam timbunan ini mikroorganisme mendekomposisi bahan-bahan organik tersebut. Sasarannya adalah setelah aplikasi di lahan kompos dapat menyediakan unsur hara dan meningkatkan kandungan bahan organik dalam tanah.

13.2.1. Kondisi Lokal Di daerah dengan curah hujan tinggi,mulsa dan pupuk hijau biasanya digunakan bersama dengan tanaman permanen. Dekomposisi berjalan cukup cepat di lapangan. Oleh karena itu tidak ada gunanya mengkomposkan sisa tanaman. Namun demikian, pengkomposan sangat sesuai untuk daerah yang lebih kering dimana proses dekomnposisi sisa tanaman berjalan lambat di lapangan. Pada kondisi ini, pengkomposan dapat memberikan hasil panen yang lebih tinggi. Pada daerah yang sangat kering pengkomposan agak sulit karena keterbatasan bahan organik dan air. Bahan organik yang tersedia juga digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga (untuk memasak di dapur). Kompos masih tetap merupakan alternatif yang baik di samping pemulsaan, yang kurang popular di daerah kering karena seringkali menimbulkan berkembangan rayap. Kompos juga memberikan hasil lebih baik dibanding pupuk kimia karena kompos mengandung lebih banyak unsur hara dan secara kimia memimilik komposisi yang lebih seimbang dibanding pupuk kimia. Disamping komposisi kimianya, kompos juga mampu meningkatkan kapasitas tanah menahan air dan memperbaiki struktur tanah. Jika di suatu daerah nampak jelas perbedaan musim hujan dan musimkering,maka pengkomposandapat dilakukan di awal musim hujan di lokai pengkomposan yang telah disiapkan.

13.2.2. Keuntungan Pengkomposan Kompos meningkatkan kandungan bahan organik dalam tanah, yang memberikan pengaruh positif pada organisme tanah, struktur tanah, infiltrasi, kapasitas tanah menahan air dan stabilitan agregat. Kompos kaya akan unsur hara yang siap tersedia untuk tanaman. Keuntungan kompos dibandingkan mulsa atau pupuk hijau antara lain: 1. melalui pengkomposan, hama dan penyakit maupun biji gulma dihancurkan karena suhu dalam timbunan kompos sangat tinggi bagai hama, penyakit dan biji gulma untuk bisa bertahan hidup. 2. Tikus dapat membuat sarang pada lapisan mulsa yang tebal, tetapi hal ini tidak terjadi pada kompos. 3. Jika pupukhijau dibenamkan ke dalam tanah di daerah yang memiliki musim hujan, nitrogen yang dimineralisasi dapat tercuci atau mengalami volatilisasi dan denitrifikasi. 4. Beberapa bahan mempunyai nisbah C:N yang tinggi yang dapat menyebabkan terjadi imobilisasi nitrogen. Setelah pengkomposan, nisbah C:Nmenurun dan sebagian besar bahan organik di dekomposisi.

73 5. Unsur hara dan bahan organik dapat hilang ketika sisa tanaman atau vegetasi bero dibakar. Pengaruh positif dari abu seringkali hanya terjadi pada satu musimsaja. Melalui pengkomposan Unsur hara dan bahan organik tetap tersimpan dan pengaruh posityif bisa berlangaung lebih lama.

13.3.3. Kelemahan dan Kendala Pengkomposan 1. Pengkomposan merupakan kegiatan yang memerlukan banyak curahan tenaga kerja. Jika tenaga kerja hanya tersedia dalam jangka pendek, maka tenaga kerja akan menjadi faktor pembatas, Di sisi lain, kompos merupakan pupuk organik yang sangat berharga yang dapat memberikan keuntungan lebih dari curahan tenaga kerja yang digunakan. Timbunan kompos juga dapat dibuat pada periode jika tidak cukup banyak pekerjaan lain yang harus dilakukan (sebagai pekerjaan sampingan). 2. Kendalam pengkomposan yang lain adalah keterbatasan bahan organik yang akan dikomposkan, karena digunakan untuk keperluan lain, misalnya untuk bahan bakar rumah tangga. Hal ini bisa di atasi denganmenanam pohon untukkayu bakar,misalnya sebagai tanaman pagar. Pengkomposan tanpa adanya kotoran hewan memang agak sulit, tetapi tetap bisa dilakukan. 3. Timbunan kompos dapat menarik bau menyengat,terutama jika digunakan limbah dari dapur. Hal ini bisa mengganggu lingkungan jika proses pengkomposan dilakukan di lahan dekat pemukiman.

13.3.4. Metode dan Rekomendasi Tumpukan Kompos Sesuai dengan Metode Indore Tumpukan kompos dengan metode indore dibangun di atas pondasi cabang dan ranting. Lapisan ini, sekitar 10-20 cm, untuk memastikan bahwa tumpukan mendapatkan cukup udara, ventilasi dan drainase. Lapisan berikut ini ditambahkan di atas pondasi tersebut (Gambar 28). •

bahan baku tanaman (10-15 cm);

•

bahan basah yang layu (7-8 cm);

•

Kotoran (5 cm).

Lapisan tersebut dibasahi dan kemudian ditaburi dengan campuran urin, tanah, dan arang ditumbuk halus atau abu. Proses ini diulang tujuh kali sampai tumpukan kompos mencapai tinggi 1,3-1,5 meter. Kemudian tumpukan ditutupi dengan lapisan tanah. Tongkat tipis dimasukkan ke dalam tumpukan sampai ke lapisan kedua. Dengan memutar tongkat tersebut akan terbentuk lubang udara untuk ventilasi. Setelah dua minggu seluruh tumpukan harus dibalik, lapis demi lapis. Bahan dekat ke luar harus ditempatkan lebih dekat ke pusat. Setelah dua minggu tumpukan diaduk lagi dengan cara yang sama. Setelah tiga bulan kompos telah matang dan siap untuk digunakan di lahan.

74

Gambar 28. Struktur tumpukan kompos Indore (Müller-Sämann dan Kotschi, 1994) a: ventilasi, b: tanah penutup g: ranting dan cabang, c: kotoran, urin dan tanah, d: ruang untuk mengaduk tumpukan / membangun bagian berikutnya , e: bahan tanaman muda dan sukulen (kaya nitrogen)

Jika salah satu dari bahan-bahan diatas tidak tersedia, tumpukan kompos masih dapat dibuat dengan bahan lain, tapi waktu yang dibutuhkan untuk matang akan berbeda. Membalik tumpukan selalu memacu dekomposisi; semakin banyak tumpukan dibalik, semakin cepat bahan yang terdekomposisi. Tapi harus ditunggu beberapa hari setiap kali sebelum membalik bahan berikutnya untuk memungkinkan tumpukan mencapai suhu yang baik. Bahan lembab segar terurai dengan mudah. Bahan tua dan keras seperti jerami dan kayu lebih sulit untuk melapuk. Semakin besar proporsi bahan terakhir dalam heap, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk kompos siap pakai. Kotoran hewan juga memiliki efek positif karena tanpa kotoran hewan dekomposisi berlangsung lebih lambat. Rasio C: N yang tepat dalam kompos sangat penting. Sebagai aturan praktis, rasio 1 bagian pupuk kandang untuk sisa tanaman tiga bagian, satu bagian atau bahan tanaman tua untuk satu bagian bahan muda lebih disukai. Rasio C:N ratio yang terlalu rendah menyebabkan hilangnya nitrogen dalam bentuk amonia. Hal ini dapat diatasi dengan menambahkan tanah atau serbuk gergajian kayu. Jika rasio C: N terlalu tinggi, suhu di tumpukan akan rendah dan dekomposisi akan sangat lambat. Metode terbaik adalah dengan menggunakan berbagai bahan, yang tidak lebih dari 10% harus bahan kasar (cabang, ranting, batang, dll). Akan lebih baik jika lebih dauhulu mempersiapkan jenis bahan, misalnya dengan merendam semalam atau dengan menggunakannya dalam kandang. Jika sapi berbaring di atasnya untuk satu malam juga dapat menyerap urin yang membantu dekomposisi. Sebaiknya bahan kasar dipotong kecil-kecil (kurang dari 20 cm) sebelum ditambahkan ke tumpukan.

13.3.5. Pertimbangan Penting Terkait Pengkomposan Tingkat Kelembaban Tumpukan kompos harus tetap dalam kondisi relatif lembab. Tetapi tidak terlalu basah, karena akan membusuk daripada terdekomposisi. Dalam tumpukan yang terlalu kering, bakteri dan jamur tidak dapat berkembang

75 dengan baik. Tingkat kelembaban yang tepat biasanya dapat diperoleh dengan membasahi semua bahan sebelum memulai pembuatan tumpukan. Tumpukan harus ditempatkan di tempat teduh atau di bawah naungan untuk menghindari kekeringan. Naungan adalah yang terbaik karena juga mencegah tercucinya unsur hara akibat hujan deras. Di daerah kering, atau di musim kemarau, tumpukan dapat dimulai dalam sebuah lubang sedalam 60-70 cm sehingga membuatnya tetap lembab. Tetapi hal ini tidk bisa dilakukan di daerah basah atau di musim hujan, karena air yang berlebih akan membuat kompos menjadi basah di bagian bawah.

Ventilasi Bakteri dan jamur membutuhkan oksigen untuk berkembang dan bernapas. Ventilasi yang baik dapat dicapai dengan mencampur bahan halus dan kasar. Setiap titik dalam tumpukan harus berada dalam jarak 70 cm dari titik ventilasi.

Suhu Suhu di tengah-tengah tumpukan yang baik berkisari 60-70°C pada hari-hari pertama setelah penumpukan atau pembalikan. Untuk mencapai suhu tersebut, tumpukan harus setidaknya satu meter lebar dan satu meter tinggi. Namun, tumpukan tidak boleh lebih tinggi dari 1,5 m, atau lebih luas dari 2,5 m, karena suhu kemudian dapat menjadi terlalu tinggi. Hal ini juga sulit untuk membentuk ventilasi tumpukan yang baik.

Kebersihan Secara teori, semua bahan organik dapat digunakan untuk kompos. Namun, kotoran manusia membutuhkan perlakukan hati-hati untuk memastikan bahwa penyakit dan virus yang ada benar-benar dihancurkan. Untuk hal tersebut, akan sangat membantu dengan menambahkan tanah, kompos lama atau bahan lain yang merangsang pertumbuhan mikro-organisme seperti pupuk kandang dan molase. Kapur atau abu juga dapat digunakan jika dalam bentuk halus.

13.3.

Pupuk Kandang Pupuk kandang terdiri atas kotoran hewan, biasanya tercampur dengan jerami atau daun. Jumlah dan kualitas kotoran tergantung pada pakan ternak. Pupuk yang baik mengandung lebih dari sekedar kotoran dan urin. Jerami dan daun ditambahkan dan akan melapuk. Pelapukan diperlukan untuk menahan semua unsur hara. Penggunaan kotoran lama merupakan metode yang ideal untuk mempertahankan dan meningkatkan kesuburan tanah. Tujuan penerapan aplikasi pupuk kandang adalah untuk: •

Meningkatkankandungan bahan organik;

•

Meningkatkan unsur hara yang tersedia ;

•

Memperbaiki struktur (pembentukan agregat) dan retensi air tanah.

Unsur hara dari pakan ternak sebagian disimpan dalam tubuh hewan. Dengan menyebarkan kotoran dan urin ternak ke lapangan unsur hara tersebut menjadi tersedia bagi tanaman. Pupuk organik menambah bahan organik ke dalam tanah, sehingga memperbaiki struktur tanah dan kapasitas untuk menahan air. Organisme tanah juga terpacu tumbuh, yang kemudian juga memperbaiki struktur tanah. Jika

76 ternak merumput dengan bebas mereka maka dapat mengumpulkan makanannya sendiri, dan kotorannya tersebar secara acak di lapangan. Sejumlah besar nitrogen kemudian tercuci atau diuapkan. Kalium juga sebagian tercuci. Untuk menggunakan kotoran sebagai pupuk maka lebih baik untuk menjaga stabilitas hewan. Unsur hara dalam pupuk kandang kemudian dapat terlindungi dari pencucian dan kehilangan.

13.3.1. Kondisi Lokal Di daerah dengan curah hujan tinggi (daerah tropika basah) petani seringkali tidak memiliki cukup ternak untuk menghasilkan jumlah pupuk kandang yang cukup. Namun, terdapat alternatif lain dalam bentuk pupuk hijau, masa bera intensif dan agroforestri. Di daerah dengan sedikit hujan dan musim kering (daerah sub-humid), kondisinya lebih baik untuk memelihara ternak dan pupuk kandang kurang dibutuhkan untuk meningkatkan kesuburan tanah, karena dekomposisi bahan organik berlamngsung lebih lambat. Di daerah semi-arid dan arid ebih sulit untuk mempertahankan staabilitas ternak, karena pakan langka, dan sulit untuk menumbuhkan oakan ternak. Salah satu pilihan dalam situasi ini adalah untuk membiarkan hewan untuk merumput di siang hari, dan untuk menjaga mereka di kandang di malam hari. Kotoran tersebut kemudian disimpan dalam kerucut kotoran agar tidak cepat mengering.

13.3.2. Keuntungan Menyimpan Pupuk Kandang Pupuk kandang segar sangat tidak cocok untuk langsung. C: N ratio kotoran segar tinggi, sehinggaa dapat menyebabkan imobilisasi nitrogen. Jika materi organik sangat kasar yaitu mengandung banyak serat dan sedikit daun segar berair maka C: N rationya tinggi. Mikroorganisme kemudian harus bekerja keras untuk mencernanya dan memungkinkan unsur hara untuk menjadi tersedia bagi tanaman. Selain itu mikro-organisme menggunakan unsur hara untuk membangun tubuh mereka sendiri yang kadang melebihi jumlah yang mereka hasilkan. Juga, dalam tahap awal dekomposisi, senyawa yang dilepaskan dapat menghambat pertumbuhan tanaman. Jika pupuk kandang tebar di lahan kosong maka banyak unsur hara yang akan tercuci. Menyimpan dan mematangkan pupuk kandang memiliki sejumlah keuntungan: •

Rasio C: N menurun dalam proses pematangan.

•

Senyawa berbahaya yang dekomposisi dapat dihindari.

•

Biji gulma mengalami dekompoisisi atau kehilangan daya tumbuhnya.

•

Hanya sedikit unsur hara yang hilang melalui run-off atau volatilisasi.

•

Pupuk kandang yang matang kebih mmudah untuk diangkut

dilepaskan

pada

tahap

pertama

13.3.3. Kelemahan Menyimpan Pupuk Kandang Terlepas dari kenyataan bahwa pupuk kandang yang matang adalah pupuk yang ideal dengan karakteristik pernaikan tanah, tidak selalu digunakan di lahan. Di daerah dengan sumber bahan bakarnya terbatas, pupuk kandang

77 kering dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak. Sumber bahan bakar alternatif dapat dibuat dengan menanam pohon untuk kayu bakar sebagai pagar hidup atau sepanjang jalan. Mengurusi pupuk kandang juga dapat dilihat sebagai pekerjaan kotor dan memalukan, dan pupuk timbunn pupuk sebagai tidak sehat jika dilakukan di dekat lahan pertanian. Jika ternak petani biasanya merumput dengan bebas, maka kegiatan kemudian menyimpan supaya stabil akan membutuhkan tenaga kerja tambahan untuk mengumpulkan jerami dan membersihkan kandang. Terkadang alternatif kain bisa membiarkan ternak merumput di sisa tanaman setelah panen, dan kemudian mengumpulkan kotoran dari lapangan. Mengangkut pupuk ke lapangan juga memerlukan banyak tenaga kerja. Sehingga pupuk kandang seringkali dibawa ke lapangan pada waktu senggang tenaga kerja, seperti sebelum persemaian. Namun, jika pupuk kandang tersebut segera disebarkan ke lapangan, tanah bisa terlalu kering untuk bercampur dengan pupuk kandang, dan unsur hara bisa hilang. Lebih baik menjaga pupuk kandang di tumpukan di lapangan dan mencampurnya dengan tanah sebelum tanam. Dengan cara ini unsur hara tidak akan tercuci atau menguap.

13.3.4. Metode dan Rekomendasi Ada sejumlah cara yang berbeda untuk menjaga kotoran dan memungkinkan untuk usia. Tiga cara yang umum disajikan di bawah ini.

Kotak Longgar Mememeliharan ternak dalam kandang dapat menghasilkan pupuk berkualitas tinggi. Atap kandang dapat berfungsi sebagai pelindung dari hujan dan matahari (Gambar 29).

Gambar 29. Loose box in Nyabisindu (Rwanda) (Müller-Sämann dan Kotschi, 1994)

Setiap hari jerami jerami atau daun segar yang ditebarkan ke kandang. Ternak merubah jerami menjadi pupuk. Jerami atau dedaunan juga menyerap urin dan hara. Bahan jerami perlu selalu ditambahkan untuk menghindari campuran tidak menjadi basah. Pupuk kandang otak longgar pada akhirnya dapat mencapai ketinggian 2 meter setelah 3 atau 4 bulan. Karena lapisan

78 dekomposisi yang tidak sama, maka tumpukan harus dicampur secara menyeluruh sebelum diaplikasikan ke lapangan. Metode ini membutuhkan jerami atau daun dalam jumlah besar.

Tumpukan Pupuk Kadang Jika kandang dibersihkan setiap dua hari maka jerami atau daun yang diperlukan menjadi tidak terlalu banyak. Pupuk kandang kemudian digunakan untuk membuat tumpukan pupuk kandang dengan ukuran lebar 2 meter (Gambar 30). Tumpukan ini dibangun secara bertahap. Salah satu bagian yang ditumpukkan secepat mungkin hingga sampai 2 meter, kemudian ditutup dengan tanah agar tidakketinggian mengering.1,5 Setiap kali satu bagian sudah selesai , kemudian dimulai tumpukan baru dan seterusnya.

Gambar 30. Tumpukan pupuk dengan lapisan dan potongan (Diadaptasi dari (Müller-Sämann Dan Kotschi, 1994). Pupuk harus dipadatkan dengan baik, terutama jika sangat longgar, dan harus tetap dalam kondisi lembab. Jika tumpukan terlalu kering, akan muncul becak putih; jika terlalu basah akan mucul warna hijau kekuningan. Tumpukan pupuk yang baik memiliki warna coklat atau hitam yang konsisten. Tumpukan kotoran harus terletak di bawah naungan sehingga terlindung dari hujan dan kering. Tumpukan pupuk kandang sangat cocok di daerah basah atau selama musim hujan.

Kotoran Pupuk Kandang Pupuk kandang di daerah kering mengandung kurang jerami sehingga menghambat proses pematangan. Suatu alternatif yang cocok untuk daerahdaerah tersebut adalah kerucut pupuk kandang (Gambar 31). Kerucut pupuk kandang dimulai sebagai lingkaran dengan diameter 1,5 sampai 2 meter. Setiap hari lapisan kotoran ternak ditambahkan sekitar 30 cm tebal. Setiap lapisan memiliki diameter yang lebih kecil. Pada ketinggian 1,5 meter, puncak

79 timbunan dibulatkan. Lapisan permukaan kemudian ditutupi dengan lapisan tanah liat, dan kemudian dilapisi dengan jerami atau daun kasar untuk melindungi kerucut dari hujan dan kekeringan. Setelah 4 atau 5 bulan pupuk di kerucut siap untuk digunakan.

Gambar 31. Kerucut Pupuk Kandang (van Scholl, 1998).

13.4. Pembakaran Pembakaran vegetasi dalam persiapan lahan tanam seringkali dilakukan oleh petani. Kegiatan ini memang memberikan manfaat yang cukup besar karena pembakaran vegetasi bero dan sisa tanaman dengan gulma dapat menghemat banyak tenaga kerja. Vegetasi bero atau rumput akan cepat hilang sehingga tidak memerlukan upaya untuk menebas / membersihkan. Abu hasil pembakaran juga mengandung banyak unsur hara dalam bentuk yang tersedia bagi tanaman. Hasil panen pertama setelah kegiatan pembakaran vegetasi tersebut biasanya bagus. Namun demikian setelah beberapa musim, pengaruh negatif pembakaran mulai muncul terkait dengan menurunnya kandungan unsur hara dan tingkat kesuburan tanah. Hal ini disebabkan oleh banyak hal. Selama pembakaran, sejumlah besar unsur nitrogen dan sulfur dilepaskan, sehingga unsur hara tersebut menjadi tidak lagi tersedia bagi tanaman. Setelah pembakaran, semua unsur hara yang semula tersimpan dalam vegetasi menjadi tersedia dalam larutan tanah, tetapi unsur-unsur tersebut tidak semuanya bisa digunakan sekaligus semuanya oleh tanaman. Pada saat terjadi hujan lebat, sejumlah besar nitrogen akan tercuci. Fosfat dalam bentuk mineral menjadi terfiksasi pada partikel tanah dan kemudian menjadi tidak tersedia bagi tanaman. Pembakaran sisa tanaman secara terus menerus menurunkan pasokan bahan organik segar sehingga menyebabkan rendahnya kandungan bahan organik dalam tanah, yang pada gilirannya akan membawa efek negatif terhadap kesuburan tanah dalam jangka panjang. Setelah pembakaran, tanah menjadi tidak terlindungi sehingga peka terhadap pembentuk ‘crust’ dan peka terhadap erosi air dan angin. Abu hasil pembakaran dengan mudah terbawa hanyut oleh air dan angin. Bersama-sama dengan pengangkutan abu tersebut ada unsur hara yang juga terangkut sehingga menyebabkan tanah tidak mempunyai cadangan persediaan unsur hara untuk musim tanam berikutnya. Karena tanah tidak terlindungi, suhu tanah di siang hari menjadi sangat tinggi, yang menyebabkan kondisi tidak nyaman bagi organisme tanah dan untuk perkecambahan biji. Tanah juga cepat menjadi kering. Sebagai akibatnya, tanah menjadi panas, kering dan tidak dihuni organisme tanah.

80 Selain hal di atas, pembakaran sisa tanaman dan vegetasi bero dalam persiapan lahan juga menyebabkan meningkatnya emisi gas rumah kaca (CO2 , CH 4 dan N2 O) dan aerosol (asap dan partikel debu), yang mempengaruhi refleksi dan absorbsi radiasi (Handayanto, 1995) yang pada gilirannya dapat menimbulkan pengaruh tambahan terhadap iklim dan hidrologi.

13.5. Pemulsaan Pemulsaan adalah kegiatan penutupan tanah dengan bahan organik, seperti sisa tanaman, jerami atau daun, atau dengan bahan lainnya seperti pastik atau batu kerikil. Tujuan pemulsaan adalah untuk (a) memperbaiki infiltrasi, (b) melindungi tanah dari erosi angin dan air dan dari dehigrasi, (c) mencegah suhu tinggi pada tanah, dan (d) meningkatkan tingkat kelengasan dalam tanah. Jika permulsaan dengan bahan organik, maka ditujukan untuk (a) meningkatkan atau menahan kandungan bahan organik dalam tanah, (b) meningkatkan penggunaan unsur hara dari pupuk kimia, dan (c) menstimulasi organisme tanah

13.5.1. Keuntungan Pemulsaan 1. Menutupi tanah dengan lapisan mulsa dapat melindungi tanah dari terjadinya pembentukan kerak tanah. Pemulsaan dapat meningkatkan infiltrasi air hujan sehingga menurunkan peluang terjadinya erosi oleh air. Lebih dari itu, lapisan mulsa dapat melindungi partikel tanah dari pangangkutan oleh angin kencang; jadi menurunkan peluang terjadinya erosi oleh angin. 2. Lapiran mulsa dapat melindungi tanah dari dehidrasi. Bersama-sama dengan meningkatnya infiltrasi maka kandungan lengas dalam tanah menjadi lebih tinggi dibandingkan tanah yang tanpa lapisan mulsa. Jadi peluang tanaman kekurangan air pada musim kering dapat diperkecil. 3. Suhu tanah tanpa mulsa bisa menjadi sangat tinggi pada siang hari (Gambar 32). Aplikasi lapisan mulsa melindungi tanah dari sinar matahari sehingga suhu tanah di siang hari menjadi lebih rendah, dan sangat cocok untuk perkecambahan biji, pertumbuhan akar tanaman, serta untuk pertumbuhan mikroorganisme. 4. Lapisan mulsa mencegah kontak pupuk kimia fosfat dengan partikel tanah yang dapat memfiksasi fosfat. Jadi pupuk fosfat menjadi lebih efektif jika diaplikasikan pada permukaan lapisan mulsa dibandingkan dengan aplikasi pada tanah yang tidak terlindungi mulsa.

81

Suhu Tanah 25-30°C!

Suhu Tanah 40-45°C!

Gambar 32. Perbedaan antara tanah yang terlindungi dengan tanah yang tidak terlindungi mulsa (Wijewardene dan Waidyanatha, 1984)

13.5.2. Kelemahan dan Kendala Pemulsaan 1. Beberapa organisme dalam tanah selain memperoleh manfaat sangat banyak dari kandungan bahan organik tanah yang lebih tinggi juga memperoleh perlindungan dari suhu yang tinggi. Di bawah lapisan mulsa, siput dapat berkembang biak dengan cepat. Di daerah sub humid di Indonesia, pemulsaan dapat menyebabkan peningkatan pupulasi rayap yang dapat menggangu tanaman, misalnya tanaman kopi. Pada kondisi seperti ini, pemberian mulsa dapat dikombinasikan dengan penggunaan kompos. 2. Penggunaan sisa tanaman sebagai mulsa, misalnya sisa tanaman jagung, sorgum, tebu dan kapas dapat meningkatkan resiko munculnya hama dan penyakit. Terutama jika tanaman-tanaman tersebut selama masa pertumbuhannya ditanam secara monokultur dan terus menerus (tanpa rotasi tanaman). Organisme perusak seperti penggerek batang dapat hidup dengan baik dalam batang dan kemudian dapat menimbulkan masalah pada musim berikutnya. Pengaruh ini dapat diminimalkan dengan membenamkan sisa tanaman ke dalam tanah, membiarkan ternak untuk memakannya, menambahkan kompos atau dengan rotasi tanaman.

13.5.3. Metode dan Rekomendasi Mulsa sebaiknya diaplikasikan sebelum mulai musim hujan agar tanah tidak terlanjur rusak. Biji tanaman dapat ditanam pada lapisan mulsa dengan

82 membuat lubang kecil di tempat penanaman biji. Setalah penanaman tiap biji, lubang kecil harus ditutup, jika tidak akan dimakan burung, atau hewan lainnya. Lapisan mulsa tidak perlu terlalu tebal, tetapi secukupnya selama dapat menutup seluruh permukaan tanah. Jika lapisan mulsa terlalu tebal maka kecambah tanaman akan sulit untuk mencapai permukaan tanah. Biji tanaman juga dapat disemaikan dalam barisan yang telah dibersihkan dengan membenamkan atau memindahkan mulsa.

13.6.

Pemupukan Hijau Pemupukan hijau adalah kegiatan pembenaman tanaman atau bagian tanaman tidak berkayu. Bahan tanaman yang dibenamkan tersebut dapat berasal dari tanaman yang ditumbuhkan setelah atau antara tanaman utama, atau dapat juga berasal dari gulma yang tumbuh selama periode bero. Bahan tanaman juga dapat berasal dari tanaman atau pohon naungan yang pangkasannya atau seresah daunnya bisa dibenamkan ke dalam tanah. Tujuan dari pemupukan hijau adalah untuk: 1. Membuat unsur hara tersedia untuk tanaman utama 2. Memperbaiki struktur tanah 3. Meningkatkan atau mempertahankan kandungan bahan organik dalam tanah 4. Meningkatkan kemampuan tanah untuk mempertahankan kelembaban 5. Melindungi tanah dari erosi angin dan erosi air, dehidrasi dan fluktuasi suhu ekstrim pada saat jika tidak tanaman, 6. Jika menggunakan tanaman leguminosa sebagai pupuk hijai, ditujukan untuk memfiksasi nitrogen dari udara yang menjadi tersedia untuk tanaman utama setelah bahan tanaman leguminosa tersebut dibenamkan ke dalam tanah.

13.6.1. Keuntungan Pemupukan Hijau 1. Selama periode pertumbuhannya, tanaman pupuk hijau memnediakan manfaat yang sama dengan mulsa. Jadi kadang-kadang mereka disebut mulsa hidup. 2. Keuntungannya dibandingkan mulsa adalah bahwa tanaman pupuk hijau menyerap unsur hara, maka unsurutama. hara tersebut bisa tercuci periode pertumbuhan tanaman Setelahtidak tanaman pupukselama hijau dibenamkan ke tanah, unsur hara tersebut menjadi tersedia melalui proses dekomposisi. 3. Pemupukan hijau juga berpengaruh positif pada struktur tanah karena penetrasi sistem perakarannya, pupuk hijau menambah bahan organik, dan pupuk hijau menstimulasi pertumbuhan organisme tanah. Bahan organik memacu pertumbuhan organisme tanah yang juga memperoleh manfaat dari kandungan air yang tinggi danketerbatasan suhu ekstrem di siang hari.

83

13.6.2. Kelemahan dan Kendala Pemupukan Hijau 1. Jika petani tidak terbisaa menanam pupuk hijau, petani mungkin belum siap menerima metode ini. Sementara petani yang telah mencurahkan waktu dan tenaganya tidak memperoleh keuntungan yang nyata, ditinjau dari segi uang dan pangan. Keuntungan langsung dalam bentuk peningkatan produksi tidak selalu segera nampak. Lebih lanjut, membenamkan pupuk hijau merupakan kerja berat terutama jika dilakukan secara manual dengan tangan. 2. Suatu alternatif yang lebih mudah dikenalkan adalah pola tumpangsari (Bab 4) dengan tanaman pupuk hijau. Tanaman pupuk hijau ditanam dalam kombinasi dengan tanaman utama. Untuk mencegah kompetisi unsur hara, tanaman pupuk hijau sebaiknya ditanam setelah tanaman utama. Hal ini dapat dilakukan walau dalam musim tanam yang pendek karena tanaman pupuk hijau tidak harus sampai masak / tua penuh. Salah satujenis tanaman yang yang telah digunakan cukup berhasil untuk tujuan ini adalah mucuna (Hairiah et al., 1992) di bawah tanaman jagung (Gambar 33).

Gambar 33. Jagung dengan Pupuk Hijau Mucuna.

13.6.3. Metode dan Rekomendasi

1. Pemilihan spesies yang cepat menutup permukaan tanah mempunyai sistemtanaman perakaran intensif dan dalam merupakan hal serta yang sangat penting. Sistem perakaran yang intensif dan dalam dapat membawa unsur hara dari lapisan tanah bawah ke tanah lapisan atas. Tanaman penutup tanah yang tumbuh cepat dapat mencegah pertumbuhan gulma karena menanungi gulma. Namun demikian, pupuk hijau mungkin tidak tumbuh cepat dan mudah berkembang ke lahan lain dinama ada tanaman berbeda yang tumbuh. Juga mungkin tanaman ini tidak bisa tahan untuk terus tumbuh setelah dibenamkan ke dalam tanah. 2. Beberapa spesies yang sering digunakan sebagai pupuk hijau adalah Crotolaria juncia, Sesbania aculeata, Vigna unguiculata, Vigna mungo, dan Vigna radiata. Jika spesies-spesies tersebut tidak tersedia, spesies lain

84 yang tumbuh baik di daerah setempat dapat juga digunakan selama dapat memenuhi persyaratan di atas Pupuk hijau yang biasanya dibenamkan ketika masih hijau dan sukulen. Bahan tanaman tersebut kemudian melapuk cepat oleh organisme tanah, dimana unsur hara menjadi tersedia untuk tanaman utama. Dalam beberapa bulan bahan tanaman pupuk hijau tersebut telah habis terdekomposisi.Jadi hanya sedikit tambahan kandungan bahan organik dalam tanah. Bahan yang muda dan sukulen hendaknya dibenamkan ke dalam tanah paling sedikit dua bulan sebelum tanaman baru di tanam karena di awal proses dekomposisi senyawasenyawa yang dilepaskan dapar merusak tanaman muda atau dapat menyebabkan akar peka terhadap perusakan oleh patogen. Jika bahan pupuk hijau dibenamkan ketika sudah tua dan keras maka akan melapuk lambat. Dalam hal ini penambahan bahan pupuk hijau tersebut tidak menambah kandungan bahan organik dalam tanah. Karena unsur hara sangat lambat tersedia pengarunya dalam musim pertama lebih kecil dibandingkan jika menggunakan bahan pupuk hijau yang muda dan sukulen (segar).Namun demikian pengaruhnya akan nampak selama bebera musim. Jika tanah mempunyai kandungan bahan organik yang rendah, maka lebih baih baik membiarkan tanaman pupuk hijau cukup tua dan kuat sehingga ada penambahan kandungan bahan organik tanah. Kandungan bahan organik dalam tanah pada akhirnya merupakan indikator penting untuk kesuburan tanah. Bahan yang tua dan keras biasanya sulit melapuk. Banyak organisme tanah diperlukan untuk melakukan dekomposisi ini. Sebelum organisme dapat memulai melapuk bahan organik organisme tanah tersebut harus tumbuh sendiri. Menumbuhkan organisme menggunakan nitrogen seperti yang dilakukan tanaman (hal ini juga disebut imobilisasi nitrogen). Hal ini berarti bahwa jika tanaman tumbuhpada waktu yang samadengan organisme maka tanaman akan kekurangan nitrogen. Oleh karena itu lebih baik yang pertamakali membiarkan organisme tanah untuk tumbuh dahuku dan mendekomposisi bahan organik sebelum tanaman ditanam. Jadi pupuk hijau harus dibenamkan 5-6minggu sebelum tanaman utama ditanam.

13.7. Tumpangsari Tumpangsari adalah menumbuhkan dua atau lebih tanaman bersama-sama pada lahan yang sama. Melalui kombinasi tanaman yang mempunyai pola pertumbuhan berbeda, air,udara dan unsur hara tersediadapat digunakan dengan lebih baik. Sasaran penting tumpang sari adalah: 1. Peningkatan produksi secara langsung dibandingkan dengan monokultur (jika cukup tersedia air), karena 2. Penutupan tanah yang lebih baik 3. Penggunaan sinar matahari yang optimum 4. Pertumbuhan akar yang lebih efisien 5. Tambahan nitrogen (jika menggunakan organisme pemfiksasi nitrogen) 6. Mengurangi resiko gagal panen karena banyak tanaman; jika satu tanaman gagal maka tanaman lain masih menghasilkan; pengaruh terbatas dari hama dan penyakit karena satu hama atau penyakit umumnya spesesialisasi pada

85 satu jenis tanaman tertentu akan mninggalkan tanaman lainnya tidak terganggu.

13.7.1. Keuntungan Tumpangsari 1. Di beberapa wilayah Indonesia, sistem tumpangsari merupakan metode budidaya pertanian tradisional. Kombinasi yang umumnya dijumpai adalah tanaman biji-bijian ditaman bersama-sama dengan tanaman kacangkacangan. Tanaman biji-bijian biasanya tumbuh tinggi dan rimbun sementara tanaman kacang-kacangan tetap tumbuh rendah dan menjalar di permukaan tanah. Kombinasi semacam ini melindungi tanah lebih dari yang terjadi pada tanaman biji-bijian yang ditanam monokultur.Tanaman biji-bijian umumnya memerlukan sinar matari sebanyak mungkin, sementara tanaman kacang-kacangan dan tanaman leguminosa lainnya dapat tumbuh baik dalam naungan. Jadi sinar matahari yang tersedia dapat digunakan secara optimal oleh dua jenis tanaman tersebut. 2. Jika satu tanaman gagal, misalnya karena curah hujan tidak menentu atau karena penyakit,maka tanaman yang lain masih dapat memberikan hasil. Dengan cara ini petani meminimalkan terjadi resiko gagal panen. 3. Dengan beberapa tanaman tiap tanaman memiliki pola perakaran sendiri, air dan unsur hara dapat diserap dari berbagai lapisan dan tempat. Oleh karena itu air dan unsur hara tersebut dapat digunakan lebih efisien dibandingkan hanya oleh satuu jenis tanaman (Gambar 34).

Gambar 34. Tanaman dengan berbagai sistem perakaran (van Noordwijk et al., 1993)

4. Pola tumpang sari dapat memiliki pengaruh pembatas pada penyebaran hama dan penyakit. Sebagai contoh, tanaman biji-bijian dapat berperan sebagai ‘barrier’ penyebaran serangga pada tanaman kacang-kacangan. 5. Serangga atau hama lainnya yang merusak tanaman tertentu dapat di halau oleh senyawa-senyawa yang diproduksi oleh tanaman lain, atau oleh daya tarik tanaman lain pada serangga untuk memakan organisme tanah atau insekta perusak. Metode ini terutama digunakan dalam budidaya sayuran, seperti menanam bawang merah dan wortel berdampingan.

86 6. Keterbatasan tenaga kerja seringkali merupakan masalah pada puncak musim seperti waktu penanaman dan panen. Jika periodepenanaman dan panen dari berbagai tanaman tersebut bervariasi, akan lebih mudah untuk menyebarkan tenaga kerja yang tersedia di seluruah musim untukmenghindari puncan kesibukan yang tinggi.

13.7.2. Kelemahan Tumpangsari 1. Satu

kelemahan

tumpangsari

adalah

kerapatan

tanaman

yeng

menyebabkan secara fisik lebih sulit untuk mengendalikan hama, penyakit dan gulma. 2. Mekanisasi sistem tumpangsasi sulit dicapai. Namun demikian, hal ini sebenarnya bukan merupakan masalah serius karena petani-petani kecil melaksanakan sistem tumpangsari tanpa mekanisasi.

13.7.3. Metode dan Rekomendasi 1. Kombinasi yang paling sering digunakan adalah tanaman biji-bijan dengan kacang-kacangan. Tanaman kacang-kacangan adalah tanaman pemfiksasi nitrogen, yaitu dapat memfiksasi ekstra nitrogen dari udara. Tanaman kacang-kacangan juga bagus dalam melepaskan fosfat yang terfiksasi. Waktu penanaman tanaman yang berbeda dalam hubunganannya satu sama lain perlu diperhatikan karena jika tanaman pemfiksasi nitrogen telah masak dan dipanen lebeh dahulu,maka nitrogen dan fosfat yang ditambahkan menjadi sebagian tersedia untuk tanaman tumpangsari yang lain. Jika tanaman pemfiksasi nitrogen tersebut masak setelah tanaman lain dalam tumpangsari, maka nitrogen dan fosfat hanya akan tersedia untuk tanaman musim berikutnya. 2. Apakah hama dan penyakit distimulasi atau lebih disukai di blok oleh tumpangsasi tergantung pada tanaman,iklim dan juga apakah hama dan penyakit tersebut umum dijumpai di daerah setempat. Oleh karena itu akan lebih baik jika dilakukan percobaan dahulu dalam skala kecil. 3. Jika petani mempunyai keberatan yang serius untuk menanam berbagai jenis tanaman secara bersama-sama padasatu lahan, maka pilihan lain adalah rotasi tanaman. Dalam hal ini berbagai jenis tanaman ditanam setelah tanaman lain pada lahan yang sama. Dengan memilih tanaman yang memiliki pola perakaran berbeda dan yang tidak membawa penyakit yang sama, beberapa keuntungan pola tumpangsari masih tetap dapat diperoleh.

13.8.

Periode Bero Hijau Dalam periode bero hijau, spesies ditanam yang mempunyai kualitas lebih baik dibanding sepesies yang biasanya tumbuh normal secara prontan dalam periode bero. Sasaran bero hijau ini adalah memulihkan kesuburan tanah secara cepat. Secara tradisional, periode bero digunakan untuk memulihkan kesuburan tanah setelah masa pertanaman, atau untuk menekan pertumbuhan gulma yang umumnya tumbuh diantara tanaman. Banyak jenis gulma semacam ini tidak bisa berkompetisi dengan gulma yangtumbuh selama periode bero. Jika petanihanya memiliki lahan yang sempit, periode bero menjadi sangat pendek untuk memulihkan kesuburan tanah.Hal ini

87 sering merupakan masalah dalam transisi dari sistem ladang berpindah ke sistem permanen.

13.8.1. Keuntungan Periode Bero Keuntungan periode bero hijau adalah bahwa pemulihan kesuburan tanaah akan berlangsung lebih cepat. Periode bero dapat lebih pendek,terutama pada daerah dimana tekanan atas lahan sangat intensif.

13.8.2. Kelemahan Periode Bero Petani akan harus menyediakan waktu danuang untuk menanam spesies yang mungkin tidak memberikan hasil dan pendapatan. Walaupun sebenarnya ada juga jenis tanaman untuk periode bero hijau yang dapat dijuam.

13.8.3. Metode dan Rekomendasi Periode Bero Hijau Metode terdiri atas stimulasi ataupenanaman spesies yang mempunyai karakteristik sebagai berikut: 1. Tanaman penutup tanah yang tumbuh cepat 2. Produksi biomasanya tinggi 3. Fiksasi nitrogen 4. Pengembangan sistem perakaran yang dalam dan ekstensif 5. Tidak ada bahaya penyebaran pada lahan di dekatnya,misalnya karena penyebaran biji 6. Mudah dibenamkan ke tanah 7. Lebih disukai bisa menghasil produk yang bermanfaat (buah, pangan, obat-obatan) Tanaman-tanaman tersebut dapat ditanam sebelum atau selama panentanaman utama, dalamvegetasi bero, atau ditanam dulu pada petak persemaian dan kemudian di transplantasikan ke lahan utama. Semua spesies yang memenuhi persyaratan di atas cocok untuk tujuan ini. Mucuna utilis adalah spesies yang populer dalam membantu menekan pertumbuhan Imperata (alang-alang)pada periode bero. Kemungkinan lainnya adalah mentolerasi pertumbuhanspesies tertentu yangnampak sementara tanaman utama tetap tumbuh, dan membiarkan tanamanini menua setelah tanaman utama dipanen.

13.9. Agroforestri Agroforestri (atau dikenal dengan istilah Wanatani), adalah sistem penggunaan lahan dimana tanaman tahunan (pohon / tanaman berkayu) ditanam bersama-sama dengan tanaman semusim, atau ternak dalam susunan yang beraturan, dalam bentuk rotasi, atau keduanya, menciptakan interaksi ekologi dan ekonomi antara tanaman pohon dan semusim. Agroforestri memiliki dua fungsi utama yaitu fungsi produksi dan fungsi jasa. Sebagai fungsi produksi, kontribusi nyata yang diberikan oleh sistem agroforestri adalah

88 mendapatkan produk dari lahan, termasuk kayu bakar, pakan ternak, buah Ijika tanaman tahuan adalah pohon buah), kayu untuk bangunan, dan produk-produk hutan lainnya, yang mengarah kepada keuntungan ekonomi dan dan ketahanan pangan. Fungsi jasa termasuk sebagai naungan (untuk manusia dan hewan), pengendali kecepatan angin, pengendali erosi, memperbaiki dan mempertahankan kesuburan tanahm pengelolaan tanah. Terdapat dua sistem paduan tanaman sela dan pohon dalam agroforestri yaitu, (i) sistem sekuen; pohon dan tanaman sela menempati lahan yang sama dalam waktu yang berbeda; contohnya sistem budidaya lorong, dan (ii) sistem simultan; pohon dan tanaman sela menempati lahan yang sama dalam waktu yang sama; contohnya campuran tanaman kopi atau kakao dengan pohon pelindungnya. Dalam dua sistem tersebut di atas, tanaman sela (tanaman semusim atau tahunan), memperoleh unsur hara dari pohon agroforestri. Sampai saat ini sebenarnya hanya ada dua sistem agroforestri yang diakui secara resmi, yaitu ‘tumpangsari’ dan ‘pekarangan’. Tumpangsari dikenalkan pada awal abad 20 oleh Departemen Kehutanan di Jawa untuk memperbaiki pengelolaan hutan jati. Pekarangan sebenarnya merupakan kebun di sekitar rumah yang ditumbuhi pohon, dan sistem ini merupakan salah satu sistem paling kebun rumah yang paling modern di dunia. Sasaran penting agroforestri adalah: 1. Mencegah kehilangan unsur hara 2. Menyediakan perlindungan dari erosi angin dan air 3. Menyediakan bahan mulsa organik 4. Menghasilkan produk yang bernilai 5. Membuat lingkunganlebih cocok untuk peternakan

13.9.1. Keuntungan Agroforestri 1. Keuntungan dari sistem agroforestri adalah peran pohon dalam memperbaiki dan mempertahankan produktivitas tanah, karena peningkatan kandungan bahan organik tanah, peningkatan unsur hara, perbaikan struktur fisik (agregat lebih stabil, meningkatkan kandungan air tersedia, menurunkan berat jenis isi, perbaikan infiltrasi), pengurangan erosi dan limpasan permukaan, dan perbaikan status kelengasan (kadar air tersedia) yang pada gilirannya akan meningkatkan atau memperbaiki pertumbuhan dan produksi tanaman sela. 2. Menanam spesies berkayu bersama-sama dengan tanaman lainnya dapat mengurang kehilangan unsur hara. Pohon umumnya memiliki sistem perakaran yang kuat dan dalam yang dapat menyerap berbagai unsur hara yang mungkin bisa hilang karena tidak bisa diserap tanaman pangan yang mempunyai perakaran dangkal. Selain itu unsur hara juga disimpan di dalam spesies berkayu. Melalui cara ini unsur hara akan terlindungi dari pencucian ketika tidak ada tanaman yang ditanam. Setelah daun atau pangkasan gugur ke tanah, unsur hara dapat menjadi tersedia kembali untuk tanaman pangan melalui proses dekomposisi. Pengaruh spesies berkayu ini seringkali disebut ‘pompa unsur hara’.

89 3. Pohon dan tanaman semak dapat membentuk pagar yang melindungi tanaman utama dan tanah dari erosi angin dan erosi air pada permukaan tanah. 4. Daun dan pangkasan pohon berkayu ini juga berperan sebagai mulsa. 5. Jika pohon yang ditanam, maka akan dapat memberi produk tertentu. Pohon buah menghasilkan nilai tambah yang tinggi, daun atau buahnya dapat juga dipakai sebagai pakan ternak, dan kayunyabisa dipakai untuk kayu bakar. Beberapa spesies berkayu mengandung senyawa tertentu yang dapat digunakan obat-obatan. Jika kayu sudah cukup tua, bisa juga digunakansebagai sebagaibahan kayu perkakas rumah tangga. 6. Ternak juga memperoleh manfaat dari pohon yang ditanam di padang rumput, karena pohon memberi naungan dan menyebabkan suhu lebih rendah, sehingga ternak tidak terlalu banyak memerlukan air minu

13.9.2. Kelemahan dan Kendala Agroforestri Seperti yang diuraikan di atas, spesies berkayu memiliki sistem perakaran yang tebap dan dalam, Keadaan ini bisa menimbulkan kompetisi dengan tanaman pangan utama untuk memperoleh air dan unsur hara.

13.9.3. Metode dan Rekomendasi Ada berbagai cara untuk mengkombinasikan spesies pohon dengan tanaman pangan atau ternak. Beberapa kemungkinan kombinasi disajikan berikut ini. Seringka tidak mungkin diimplementasikan sepersi yang dideskripsikan. Namun demikian, untuk mencegah terjadinya kompetisi dengan tanaman utama, sangat penting melakukan pemangkasan secara periodik dan mengurangi sebaran akar pahon dengan memotongnya sampai sekitar satu setengah meter keliling. Penggunaan pohon untuk kayu bakar, misalnya, mungkin lebih menguntungkan dibandingkan untuk mulsa. Semua contoh di atas tentunya harus disesuaikan dengan kondisi serta kebisaaan masyarakat setempat.

13.9.4. Sistem Agroforestri di Daerah Kering (Arid dan Semi-Arid) Penggunaan Acacia albida Acacia digunakan di daerahrimbun semi arid di Afrika Barat.sebagai Acacia adalah albida jenis umumnya pahon besar yang daunnya bisa bergungsi naungan untuk ternak pada musim kering, dan gugus di awal musim hujan. Pola ini mencegah kompetisi dengan tanaman utama dalam hal cahaya, air dan unsur hara.

Acacia meningkatkan kesuburan tanah dengan menyediakan, 1. bahan organik dalam daunnya; 2. fiksasi nitrogen; 3. sebagai pompa unsur hara karena sistem perakarannya yang ekstensif 4. naungan untuk ternak di musim kering; pada gilirannya kotoran ternak juga meningkatkan kesuburan tanah.

90 Acacia juga menyediakan pakan bagi ternak dalam bentuk buah, daun dan tajuk muda.

Pematah Angin Di daerah arid dan semi arid angin kencang dapat mengangkut lapisan tanah atas. Telah diketahui bahwa tanah lapisan atas merupakan bagian tanah yang paling subur, tempat aplikasi pupuk kimia dan tempat menyemaikan biji tanaman. Pematah angin dalam bentuk barisan pogon atau tanaman semak dapat mengurangi kehilangan lapisan tanah atas tersebut. Secara fisik, barisan pohon mengangkat angin sehingga hanya ada sedikit angin dibalik barisan pohon tersebut (Gambar 36).

tertutup

Tembus/terbuka Gambar 35. Example of wind breaks and effect of wind turbulence (van Scholl, 1998).

Sebagian angin masih bisa menembus barisan pohon, tetapi kekuatannya berkurang sehingga menurunkan jumlah partikel tanah yang terhembus angin. Karena jumlah angin berkurang, kelembaban di udara tetap tinggi dan evaporasi air dari tanah dan tanaman juga berkurang. Keadaan ini terutama penting di daerah kering yang kekurangan air. Pematanh angin tidak akan menjadi penahan udara karena angin kemudian jatuh di balik karena itu pematah dinding dan berkayu atau pastik menjadi tidak efektif pada kondisi ini.

Pagar Hidup Pohon dan vsemak dapat digunakan sebagai pagar hidup. Ponon yang tumbuh cepat dapat dinaman dengan jarak tertentu sehingga berperan sebagai pagar. Pada waktu yang sama tanaman pagar tersebut bisa menyediakan pakan ternak, kayu bakar, pupuk hijau atau mulsa. Tanaman pagar yang cocok untuk tujuan ini adalah leguminosa. Pagar tanaman yang rapat dapat menjadi batas petakan lahan atau memagari lahan tanaman sayuran. Lebih dari itu, jika

91 tanaman pagar berupa tanaman perdu yang lebat, maka menjadi pagar yang tidak bisa diterobos hewan pengganggu. Agar supaya tanaman pagar dapat memberikan banyak manfaat, lebih baik digunakan spesies yang dapat juga menjadi penyedia pakan ternak, buar atau kayu bakar.

13.9.5. Sistem Agroforestri di Daerah Basah (Sub-Humid dan Humid) Pagar Hidup Pagar hidup dapat digunakan di wilayah ini dengan cara yang sama dengan di daerah arid seperti diuraikan di atas. Selain itu, di daerah yang basah pagar tanaman yang rapat dapat digunakan sebagai pemisah atau pembatas lahan. Kompetesi air antara tanaman utama (biasanya tanaman pangan) dengan tanaman pagar bukan menjadi masalah penting di daerah humid. Tanaman pagar dalam sistem ini juga sebagai penyedia mulsa, kayubakar atau pakan ternak.

Pohon Naungan di Perkebunan Tanaman perkebunan seperti kopi, the, panili, merica lebih menyukai tumbuh di wilayah yang ternaungi dibandingkan dengan willayah yang langsung terkena sinar matahari. Oleh karena itu di beberapa daerah biasanya ditanam pohon naungan diantara tanaman-tanaman tersebut di atas. Jumlah naungan yang diberikan tergantung pada jarak tanam antar pohon, bentuk daun, kerapatan tajuk dan tinggi pohon. Selain naungan, pohon juga menghasilkan produk seperti kayu perkakas rumah tangga,kayu bakar dan pakan ternak. Karena adanya seresah yang berupa dauun-daun yang gugur maka terjadi penambahan bahan organik ke tanah, serta terjadi pembentukan mulsa di permukaan tanah. Tanaman pemfiksasi nitrogen juga memberikan tambahan sejumlah nitrogen. Pohon naungan kurang sesuai untuk daerah yang hanya memiliki sedikit curah hujan karena bisa terjadi kompetisi antara tanaman utama dengan pohon naungan dalam merebutkan air. Beberapa jenis pohon naungan yang sering digunakan adalah: Albizzia varieties, Acacia, Leucaena glauca, Gliricidia sepium, Erythrina varieties, Sesbania grandiflora, Prosopis, dan Cassia.

Penutup Tanah pada Perkebunan Dalam perkebunan karet muda, kelapa sawit, kopi, teh dan kakao, tanaman penutup tanah yang dapat menambak nitrogen berperan penting dalam pengendalian erosi. Tanaman tersebut melindungi tanah dari dampak hujan dan dehidrasi, dan tanaman tersebut juga menambah bahan organik dan unsur hara. Dalam areal perkebunan kelapa sawit dan karet, spesies merayap Centrosema pubescens, Pueraria phaseoloides dan Calopogonium mucunoides sering digunakan. Namun, penggunaannya tidak cocok untuk perkebunan kopi, teh dan coklat muda yang phonnya umumnya rapat, karena tajuk tanaman merayap tersebut bisa merambat pada batang-batang pohon muda. Oleh karena itu, lebih cocok digunakan lapisan mulsa dari tanaman pagar yang terdiri dari jenis Crotalaria dan Tephrosia dan Leuceana glauca dengan Flemingia congesta. Tanaman pagar dipangkas sebelum musim kemarau, sehingga pangkasannya berfungsi sebagai mulsa. Dengan pemangkasan tanaman pagar sebelum musim kemarau, persaingan untuk air selama waktu

92 musim kemarau diminimalkan. Jika tanaman pagar dipangkas terlalu pendek (kurang dari 20 cm), maka membutuhkan waktu lama untuk pulih sehingga produksi mulsa.

13.9.6. Budidaya Lorong atau Sistem Budidaya Pagar 1. Dalam sistem budaya tanaman pagar, tanaman semusim ditaman pada jalur antar deretan tanaman tahunan (Gambar 36). Tujuan dari sistem ini adalah untuk mempertahankan kesuburan tanah jika masa bero (seperti dalam perladangan berpindah) menjadi semakin pendek atau dihentikan sama sekali. 2. Tanaman tahunan ditanam dalam baris paralel, dengan jarak 2-4 m antara baris dan 0,5 m antara tanaman. Pada awal musim hujan pohon-pohon dipangkas hingga ketinggian 0,5 sampai 1 m. Ranting dan daun diletakkan di jalur sebagai mulsa, cabang-cabang digunakan sebagai kayu bakar atau kayu ajir. Tanaman ditanam dalal jalur lapisan mulsa. Selama musim tanam pohon harus dipangkas secara teratur, untuk mencegah naungan tanaman semusim (Gambar 37). Untuk pohon yang cepat menghasilkan tajuk, ketinggian 0,5 m yang terbaik; pohon yang tumbuh lebih lambat dapat dipangkas lebih tinggi. Daun dapat diaplikasikan untuk tanaman semusim sebagai 'top-dressing', atau dapat diberikan kepada ternak. Setelah tanaman telah dipanen, tajuk pohon dibiarkan tumbuh, sehingga pohon dapat memberikan cukup naungan untuk menghambat pertumbuhan gulma.

Gambar 36. Budidaya Lorong (Alley cropping) (Wijewardena dan Waidyanatha, 1984)

93

Gambar 37. Interaksi pohon-tanah-tanaman pada sistem agroforestri (Van Noordwijk et al., 1993)

Tanaman tahunan yang digunakan sebagai tanaman pagar harus memenuhi persyaratan sebagai berikut. 1. Mudah ditumbuhkan 2. Tumbuh cepat 3. Menghasilkan biomasa 4. Tahan terhadap pemangkasan 5. Tanaman penambati nitrogen 6.

Mempunyai sistem perakaran dalam

Keuntungan 1. Keuntungan yang paling penting dari sistem adalah bahwa tanaman pangan dipasok nitrogen, dan kandungan bahan organik dalam tanah meningkat. 2. Keuntungan lain adalah penekanan gulma oleh naungan di musim kemarau, dan oleh ranting dan daun di musim tanam. Erosi air juga dapat dicegah.

Kekurangan / pengamatan 1. Sistem ini memerlukan banyak tenaga kerja. Jika pohon-pohon diabaikan (tidak dipangkas tepat waktu), maka produksi tanaman semusim akan lebih rendah. 2. Di wilayah sengan kelerengan curam, tanaman pagar harus mengikuti garis kontur tanah. Ranting, gulma dan bahan lain yang tercuri ke bawah lereng akan terjebak di bagian bawah batang pohon, menciptakan akumulasi bahan organik yang akhirnya membentuk teras. Dengan cara ini erosi dicegah.

94

14 P

engelolaan Hara Terpadu

14.1.

Landasan Penurunan kesuburan tanah dan salah kelola unsur hara tanaman menyebabkan telah upaya menyediakan makanan untuk penduduk dunia pada tahun 2020 dan selanjutnya menjadi lebih sulit. Konsekuensi negatif dari kerusakan lingkungan, keterbatasan lahan, tekanan jumlah penduduk, dan kekurangan kelembagaan serta terbatasnya pemahaman proses biologi yang diperlukan untuk mengoptimalkan siklus unsur hara, meminimalkan penggunaan input luar, dan memaksimalkan efisiensi penggunaan input, khususnya di bidang pertanian tropis. Tetapi beberapa upaya masih dapat dilakukan untuk menghadapi kesulitan tersenut. Upaya tersebut dilakukan melalui pendekatan pengelolaan hara terpadu (PHT). Pelaksanaan PHT memerlukan upaya bersama para pelaku dari berbagai sektor, termasuk sektor swasta dan publik, lembaga ilmiah dan kebijakan, serta Negara-negara industri dan negara-negara berkembang.

14.2.

Pengelolaan Hara Terpadu (PHT) 14.2.1. Tujuan PHT Produksi pertanian berkelanjutan menggabungkan gagasan bahwa sumber daya alam harus digunakan untuk menghasilkan peningkatan output dan pendapatan, terutama bagi kelompok berpenghasilan rendah, tanpa menghabiskan sumber daya alam. Dalam konteks ini, PHT mempertahankan tanah sebagai gudang unsur hara tanaman yang penting untuk pertumbuhan vegetatif. Tujuan PHT adalah untuk mengintegrasikan penggunaan semua unsur hara dari sumber alam dan buatan manusia, sehingga produktivitas tanaman meningkat dengan cara yang efisien dan ramah lingkungan, tanpa mengorbankan produktivitas tanah generasi mendatang. PHT bergantung pada sejumlah faktor, termasuk aplikasi unsur hara yang tepat dan konservasi serta transfer pengetahuan tentang praktik PHT kepada petani dan peneliti.

14.2.2. Aplikasi Hara Tanaman Aplikasi pupuk yang berimbang dan tepat adalah komponen utama dari PHT. Pupuk perlu diaplikasikan pada tingkat yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman optimal berdasarkan kebutuhan tanaman dan pertimbangan iklim pertanian. Pada saat yang sama, eksternalitas negatif harus diminimalkan. Aplikasi pupuk yang berlebihan, walaupun murah bagi petani Negara maju, dapat memacu, tidak menyebabkan serapan hara tanaman meningkat dan tidak memberikan hasil yang tinggi. Malahan aplikasi unsur hara yang berlebihan tersebut tidak ekonomis dan dapat merusak lingkungan.

95 Sebalilnya, apikasi pupuk yang kurang, dapat menghambat pertumbuhan tanaman dan hasil yang lebih rendah dalam jangka pendek, dan dalam jangka panjang membahayakan keberlanjutan pertanian karena melalui penambangan hara tanah dan erosi tanah. Salah jenis aplikasi unsur hara dapat juga merugikan. Di Ngadas, Jawa Timur, misalnya, aplikasi pupuk kimia lebih dari 1.000 kilogram per hektar tidak bisa mencegah penurunan hasil panen kentang. Hasil panen kentang malahan menurjn 50% dibandingkan dengan hasil panen kentang yang meneraokan teknik pengelolaan tanah dengan menggunakan pupuk hijau. Perbaikan pasokan hara yang tidk berimbang dapat mempengaruhi hasil oanen. Di Kenya aplikasi pupuk nitrogen pada tanah yang miskin nitrogen meningkatkan hasil panen jagungnya 4,5-6,3 ton per hektar, sedangkan aplikasi pupuk fosfat kurang sesuai peningkatan hasil hanya 4,7 ton per hektar. Pemupukan berimbang juga harus mencakup unsur hara makro sekunder dan unsur mikro, yang keduanya sering banyak tersedia dari pupuk organik seperti kotoran hewan dan pupuk hijau. Pengelolaan hara dan tanah yang efektif dapat membantu memperbaiki lahan terdegradasi untuk penggunaan jangka panjang. Aplikasi pupuk dengan dosis tinggi pada tanah terdegradasi tidak hanya dapat menambah unsur hara, tetapi dapat menghasilkan sekitar 7 ton per hektar jagung dan sekitar 6 ton per hektar dari jerami gandum. Percobaan di Ghana dan Niger telah menunjukkan bahwa dengan meningkatkan umur panjang dan produktivitas lahan pertanian yang cocok, aplikasi pupuk anorganik dan organik mengurangi kebutuhan untuk mengolah lahan-lahan marjinal.

14.2.3. Konservasi dan Serapan Hara Konservasi hara di dalam tanah adalah komponen penting lain dari PHT. Teknologi konservasi tanah mencegah hilangnya fisik tanah dan unsur hara melalui pencucian dan erosi dan termasuk dalam tiga kategori umum. Pertama, praktek-praktek seperti terasering, alley cropping, dan pengolahan tanah minimum mengubah lingkungan fisik tanah sehingga kehilangan tanah dan unsur hara dari gerusan air. Kedua, aplikasi mulsa, tanaman penutup, tumpangsari, dan penambatan nitrogen secara biologi berperan sebagai penghalang angin dan erosi air dan membantu untuk meningkatkan karakteristik tanah dan struktur tanah. Terakhir, pupuk organik seperti kotoran hewan dan pupuk hijau juga membantu konservasi tanah dengan memperbaiki struktur tanah dan mengisi kembali unsur hara sekunder dan unsur mikro. Peningkatan aplikasi pupuk anorganik dan organik tidak hanya menghemat unsur hara dalam tanah, tetapi membuat serapan hara lebih efisien. Kebanyakan tanaman tidak efisien dalam penggunaan nitrogen. Seringkali kurang dari 50 persen diterapkan nitrogen ditemukan kemballi dalam hasil panen tanaman. Malahan di Niger, hanya 20 persen nitrogen tetap diang diterapkan dapat ditemukan kembali dalam hasil panen. Volatilisasi amonia ke atmosfer meruakan penyumpang terbesar dari kehilangan nitrogen. Dalam padi tergenang, misalnya, volatilisasidapat menyebabkan 20 sampai 80 persen nitrogen hilang dari sumber pupuk. Namun demikian, kerusakan tersebut masih dapat dikurangi. Penempatan pupuk yang dalam dapat mencegah kehilangan pupuk dari volatilisati.

96 Penggunaan penghambat atau pelapis urea yang memperlambat konversi urea menjadi ammonium dapat mengurangi hilangnya unsur hara melalui pencucian, limpasan, dan penguapan. Dengan inovasi dtersebut, waktu aplikasi yang lebih baik, efisisi serapan hara dapat diharapkan untuk meningkatkan sebanyak 30 persen di negara maju dan 20 persen di negaranegara berkembang pada tahun 2020.

14.2.4. Sumber Hara Tidak Termanfaatkan Jika digunakan dengan tepat, daur ulang sampah organik dari perkotaan ke daerah pedesaan merupakan potensi sumber unsur hara bagi pertanian dan kebutuhan tanaman, terutama pada lahan pertanian di dekat pusat-pusat perkotaan. Sebagai contoh, air limbah yang tidak diinginkan lingkungan telah digunakan untuk mengairi ladang dan mengemabalikan unsur hara dan bahan organik ke tanah. Seperti pupuk organik, lumpur limbah perkotaan merupakan sumber unsur hara utama, meskipun relatif miskin dibandingkan dengan pupuk komersial. Lumpur dan limbah perkotaan biasanya mengandung sekitar 3,3 persen nitrogen, fosfor 2,3 persen, dan 0,3 persen kalium, meskipun mencapai setinggi 10 persen nitrogen dan fosfor 8 persen pada basis berat kering. Namun demikian, kandungan unsur hara sangat bervariasi dan tergantung pada sumber sampah. Limbah perkotaan juga memiliki sejumlah manfaat lain. Seperti pupuk organik yang lain, limbah perkotaan membantu memperbaiki struktur tanah dengan menambahkan bahan organik ke dan tanah. perkotaan juga juga merupakan sumber unsur hara sekunder unsurDapak hara mikro yang diperlukan dalam jumlah kecil untuk pertumbuhan. Limbah perkotaan harus diperlakukan dengan hati-hati karena mungkin mengandung logam berat, parasit, dan patogen lainnya yang jika berlebihan dapat mengurangi hasil panen dan berbahaya untuk untuk kesehatan manusias dan ternak. Untuk meminimalkan risiko tersebut, aplikasi terus menerus sampah perkotaan perlu dipantau untuk memastikan logam berat dan konsentrasi unsur hara secara keseluruhan tidak mencapai tingkat beracun dan tidak merusak lingkungan melalui pencucian dan eutrofikasi. Limbah perkotaan juga mengandung senyawa organik seperti pewarna, tinta, pestisida, dan pelarut yang sering ditemukan dalam lumpur komersial dan industri. Patogen ini telah terbukti menyebabkan kerusakan genetik, sementara yang lain, seperti bakteri, protozoa, dan virus dapat menyebabkan salmonellosis, disentri amuba, dan hepatitis menular. Sampah perkotaan yang tidak diperlakukan dapat menempatkan patogen dalam kontak dengan buah-buahan dan sayuran. Salah satu pilihan adalah mengkoposkan limbah tersebut. Proses pengkomposan dapat dapat mengkonsentrasikan unsur hara dan membunuh organisme penyebab penyakit, memperlambat pelepasan nitrogen yang mungkin meresap ke dalam tanah, dan menghilangkan bau.

14.2.5. Sumber Hara Internal Meskipun sumber-sumber baru unsur hara dapat dikembangkan, rekayasa genetika menawarkan potensi tanaman sendiri untuk menghasilkan beberapa unsur hara yang mereka butuhkan melalui fiksasi nitrogen. Dalam proses ini,

97 bakteri rhizobium menginfeksi, dan menarik energi dari tanaman legum, dan sebagai imbalannya bakteri mengkonversi dan menyimpan nitrogen atmosfer dalam bentuk yang dapat digunakan untuk pertumbuhan tanaman. Selain membantu tanaman sendiri, tanaman serealia yang di rotasi dengan tanaman legum dapat menyerap nitrat yang dilepaskan dari akar dan nodul tanaman legum yang melapuk. Rotasi padi-legum dapat menurunkan 30 persen penggunaan pupuk kimia.

98

15 P 15.1.

ertanian Organik dan Biodinamik

Landasan Teknologi Revolusi Hijau yang melibatkan penggunaan bahan agrokimia sintetik yang sangat tinggi,sepetti pupuk dan pestidida dengan adopsi varietas tanaman produksi tinggi dan sangat respon terhadap pupuk telah meningkatkan produksi tanaman per hektar. Namun demikian, peningkatan produksi tersebut telah mulai melambat dan dalam beberapa hal ditengarai adanya penurunan pertumbuhan produksi dan produktivitas. Prioritas dalam penelitian pertanian secara perlahan menggerakkan kita dari suato fokus pada keragaan tanaman individual menjadi produktivitas sistem total akibat perhatian pada kualitas produksi dan keamanan lingkungan. Masalah-masalah lingkungan dan kesehatan yang terkait dengan pertanian semakin meningkat.

15.2.

Konsep Pertanian Organik Pertanian organik sebenarnya bukan hal yang baru bagi komunitas petani Indonesia. Berbagai bentuk pertanian organik sudah merupakan praktek yang berhasilpada berbagai kondisi iklim, terutama pada lahan kering. Sebagian besar hutan menghasilkan produk yang penting secara ekonomi seperti tanaman obat dlsb. Diantara berbagai sistem pertanian, pertanian organik mulai mendapatkan perhatian luas antar petani, wirausahawan, para pembuat kebijakan, dan pakar pertanian dengan alasan yang berragam, seperti meminimumkan ketergantungan pada masukan kimia (pupuk, perstisida, herbisida dan bahan-bahan agrokimia lainnya), jadi meningkatkan keamanan pangan atau kualiat lingkjungan. Sistem pertanian organik memerlukan banyak tenaga kerja dan memberikan peluang untuk peningkatan tenaga kerja pedesaan dan mencapai perbaikan jangka panjang pada kualitas berdasarkan sumberdaya lokal. Sistem pertanian organik didasarkan pada standar khusus yang secara tepat diformulasikan untuk produksi pangan dan bertujuan mencapai agroekosistem yang berkelanjutan secara ekologi dan sosial. Banyak definisi yang diajukan untuk pertanian organik dengan fokus utama pada prinsip-prinsip ekologi sebagai landasan produksi tanaman dan peternakan. Komisi Alimentarius Codex yang merupakan salah satu bagian dari FAO/WHO mendefenisikan “pertanian organik sebagai sistem manajemen produksi pangan yang holistik (menyeluruh) yang mengarah dan memacu kesehatan agroekosistem, termasuk biodiversitas, siklus biologi dan aktivitas biologi tanah. Pertanian organik menekankan penggunaan praktek pengelolaan dibandingkan masukan dari luar lahan dengan memperhatikan bahwa kondisi regional memerlukan sistem yang teradaptasi. Hal ini dipersyaratkan dengan menggunakan jika mungkin metode-metode agronomi, biologi dan mekanis, sebagai pengganti penggunaan bahan-bahan sintetik, untuk memenuhi fungsi-fungsi di dalam sistem”. Secara sederhana, pertanian organik dapat didefinisikan sebagai suatu jenis pertanian diversifikasi dimana tanaman dan ternak dikelola melalui penggunaan teknologi terpadu dengan pilihan pada ketergantungan ketersediaan sumberdaya lahan secara

99 lokal. Sistem pertanian organik menekankan pada mengoptimasi potensi hasil tanaman dan ternaak pada kondisi lahan tertentu, dibandingkan memaksimalisasi. Popularitas pertanian organik secara bertahap makin meningkatdan bahkan sekarang ini pertain organik dipraktekkan di hampir seluruh negara. Seperti yang dilaporkan oleh International Federation of Organik Agriculture Movements (IFOAM), saat ini jumlah wilayah pertanian organik di dunia telah mencapai 24 juta hektar yang tersebar di sekitar 130 negara. Walaupun produksi tanaman organik meningkat, tetapi penjualannya masih terkonsentrasi pada negara-negara industri. Masih banyak perdebatan tentang danorganik. sebagian masyarakat mempertanyakan validitas ilmiah danpertanian kelayakanorganik pertanian Masalah yang paling sering diperdebatkan pada pertanian organik adalah: 1. Bisakah pertanian organik menghasilkan cukup pangan untuk semua orang? 2. Apakah mungkin untuk memenuhi kebutuhan hara tanaman seluruhnya dari sumber organik? 3. Apakah ada manfaat lingkungan yang signifikan dari pertanian organik? 4. Apakah makanan yang diproduksi oleh pertanian organik unggul dalam kualitas? 5. Apakah pertanian organik ekonomis? 6. Apakah mungkin untuk mengelola hama dan penyakit dalam pertanian organik?

15.3.

Dampak Pertanian Organik Dalam sistem pertanian intensif, pertanian organik menurunkan hasil; kisaran penurunan tergantung pada intensitas penggunaan input eksternal sebelum dilakukan konversi ke pertanian organik. Di wilayah revolusi hijai (lagan beririgasi), konversi menjadi pertanian organik biasanya menghasilkan produksi yang hampir sama. Pada pertanian tadah hujan tradisional (dengan masukan eksternal yang rendah). Dalam sistem pertanian intensif, pertanian organik menurunkan hasil dengan kisaran perunan tergantung pada intensitas input eksternal digunakan sebelum konversi menjadi pertnian organik. Di daerah revolusi hijau (lahan irigasi dan daerah dengan pasoak air berlimpah), konversi menjadi pertanian organik biasanya meghasilkan produksi yang hampir sama. Pada tadah hujan tradisional (dengan input eksternal rendah), pertanian organik berpotensi meningkatkan hasil panen. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa dalam kondisi kekeringan, tanaman dalam sistem pertanian organik memberikan hasil yang signifikan dengan produksi yang lebih tinggi dibandingkan tanaman pertanian dibandingkan konvensional. Produksinya dapat 7-90 persen lebih tinggi. Beberapa penelitian lainnya menunjukkan bahwa sistem organik memiliki variabilitas hasil janga pendek.

15.4.

Pertanian Organik dan Keamanan Pangan Praktek pengelolaan tanaman seperti rotasi tanaman, pemupukan hijau, daur ulang residue tanaman, pengelolaan air, jenis tanaman yang efisien dlsb, telah diadopsi melalui kombinasi pilihan manajemen struktural dan taktis untuk memastikan produk pertanian dengan kuantitas dan kualitas yang memadai, baik untuk ternak maupun konsumsi manusia. Biasanya, rotasi tanaman yang melibatkan tanaman legum lebih

100 disukai daripada tanaman lain. Petani organik lebih menyukai menanam varietas lokal yang memiliki beberapa ciri-ciri kualitas untuk pasar premium. Pemahaman yang umum adalah bahwa konversi pertanian organik dalam skala besar menurunkan produksi untuk persediaan pangan dunia belum dibuktikan dalam studi pemodelan. Studi konversi menunjukkan bahwa konsumsi pangan domestik tidak akan kekurangan, ekspor akan bervariasi tergantung pada tanaman, tetapi struktur pertanian pasti akan berubah dengan diversifikasi pertanian. Konversi yang luas untuk pertanian organik akan meningkatkan hasil di atas rata-rata hasil saat ini sebagai akibat dari peningkatan investasi dalam penelitian dan penyuluhan. Petani organik menanam berbagai varietas tanaman dan memelihara ternak untuk mengoptimalkan penggunaan unsur hara dan ruang antara spesies. Hal ini dapat menjamin keuntungan ekonomi melalui produksi tanaman yang rendah atau kegagalan hasil karena faktor biotik dan abiotik yang secara bersamaan. Hal ini dapat berdampak penting pada ketahanan pangan lokal. Dalam sistem tadah hujan, pertanian organik lebih baik dibandingkan sistem pertanian dalam kondisi tercekam lingkungan. Dalam situasi yang tepat, pelung pasar yang besar dari pertanian organik berkontribusi untuk meningkatkan ketahanan pangan melalui peningkatan pendapatan keluarga.

15.5.

Pengelolaan Unsur Hara dalam Pertanian Organik Pertanian organik sering dipahami sebagai bentuk pertanian dengan hanya penggunaan inputkenyataannya, organik untukhal pasokan unsur hara serta adalah pengelolaan hama dan penyakit. Pada tersebut sebenarnya bentuk khusus diversifikasi pertanian, dimana masalah pertanian dikelola dengan menggunakan sumber daya lokal saja. Istilah pertanian organik tidak secara eksplisit berarti jenis input yang digunakan, melainkan mengacu pada konsep pertanian sebagai suatu organisme. Seringkali, pertanian organik telah dikritik dengan alasan hanya menggunakan input organik saja, produktivitas pertanian dan keuntungan mungkin tidak dapat diperbaiki karena ketersediaan sumber organik sangat terbatas. Ketersediaan sumber daya organik sebenarnya memang terbatas, tetapi dalam kondisi kendala tanah dan perubahan keanehan, penggunaan masukan organik telah terbukti lebih menguntungkan dibandingkan dengan bahan kimia pertanian. Ketersediaan N dari sumber organik sering membatasi potensi hasil tanaman sereal di dalam sistem produksi organik. Pada kondisi ketersediaan air yang terbatas atau pada daerah tadah hujan, perbedaan hasil panen antara produksi organik dan konvensional menyempit menjadi antara 10-15%. Pupuk kandang yang digunakan dalam percobaan biasanya berisi N, 0,5-0,8%, P, 0,2-0,4% dan K, 0.8-1.0% tanpa menyebutkan kualitas bahan organik / pupuk kandang atau metode alternatif untuk penggunaan yang efisien. Pupuk kandang yang kaya unsur hara membantu meningkatkan produktivitas tanaman bahkan pada tingkat aplikasi yang rendah (5-10 t/ha) dibandingkan dengan penggunaan 15-20 t / ha pupuk kandang dengan dan tanpa pupuk kimia. Selain itu, penggunaan pupuk kandang cair yang disiapkan melalui fermentasi bahan berdaun hijau, urin ternak dan sumber daya lainnya yang tersedia local umum dilakukan. Perbedaan kualitas pupuk kandanf yang digunakan mungkin merupakan penyebab terjadinya perbedaan yang besar antara produksi pertanian organik dan produksi pertanian konvensional. Memelihara ternak di ladang merupakan merupakan praktek lama. Ternak berperan peran utama dalam pertanian organik sebagai perantara antara pemanfaatan sisa

101 tanaman atau pakan ternak yang diproduksi di lahan dan pengembalian unsur hara sebagai pupuk kandang. Usaha ternak yang menghasilkan susu pada khususnya telah membantu sejumlah petani kecil dan marginal untuk meningkatkan pendapatan petani. Survei lapangan menunjukkan bahwa petani marjinal dan kecil telah terbantu meningkatkan keuntungan pertanian serta ketersediaan kotoran ternak dalam jumlah yang cukup. Sistem pertanian organik bergantung pada pengelolaan bahan organik tanah untuk memperbaiki sifat kimia, biologi dan fisik tanah. Salah satu prinsip dasar pengelolaan kesuburan tanah dalam sistem organik adalah bahwa unsur hara tanaman tergantung pada 'unsur hara yang dihasilkan secara biologis' daripada menggunakan unsur hara berbentuk mudah larut, bentuk unsure hara kurang tersedia seperti bahan organik. Hal ini memerlukan pelepasan unsur hara ke tanaman melalui aktivitas mikroba tanah dan hewan tanah. Peningkatan aktivitas biologis tanah juga diketahui sebagai peran kunci dalam menekan gulma, hama dan penyakit. Yang dibutuhkan sekarang adalah untuk menyelaraskan komponen dalam suatu system yang sinergi.

15.6.

Keamanan dan Kualitas Pangan Organik Memingkatkan permintaan produk pertanian organic terutama karena presepsi konsumen tentang kualitas dan keamanan pangan organic serta dampak linkgungan yang positif dari praktek pertanian organic. Tekah diketahui bahwa pangan hasil pertanian organic memiliki tingkat pestisida dan residu obat dan hormonalyang rendah, dan dalam banyak kasus kandungan nitrat yang lebih rendah. Nitrat adalah kontaminan pangan yang signifikan, umumnya terkait dengan penggunaan intensif pupuk N. Studi yang membandingkan kandungan nitrat produk organik dan konvensional ditemukan bahwa kandungan nitrat secara signifikan lebih tinggi dalam produk konvensional. Kualitas setelah penyimpanan telah dilaporkan lebih baik dalam hasil pertanian organik dibandingkan produk pertanian konvensional. “Organik” dalam pertanian organik adalah istilah label yang menunjukkan produk yang dihasilkan sesuai dengan parameter standar tertentu dan disertifikasi oleh lembaga sertifikasi atau pemerintah. Oleh karena itu, label organik adalah klaim proses daripada klaim produk. Standar organik tidak akan membebaskan produsen dan pengolah dari pemenuhan persyaratan keteraturan umum seperti peraturan keamanan pangan, pendaftaran pestisida, makanan umum dan aturan pelabelan gizi, dlb

15.7.

Pengelolaan Hama dan Penyakit dalam Pertanian Organik Pengendalian hama dalam pertanian organik dimulai dengan mengambil keputusan yang tepat pada waktu yang tepat, seperti nemanam tanaman yang secara alami tahan terhadap penyakit dan hama, atau memilih waktu tanam yang dapat mencegah peledakan hama dan penyakit. Pengelolaan yang hati-hati dalam hal waktu dan tempat penanaman tidak hanya mencegah hama, tetapi juga meningkatkan populasi predator alami yang memiliki kemampuan alami untuk mengendalikan serangga, penyakit dan gulma. Metode lain yang umumnya digunakan untuk pengelolaan hama dan penyakit adalah: budidaya bersih, meningkatkan kesehatan tanah untuk melawan patogen tanah dan mamacu pertumbuhan tanaman; rotasi tanaman; agen biologi mendorong pengendalian penyakit, serangga dan gulma secara alami; menggunakan penghambat fisik untuk perlindungan dari serangga, burung dan hewan; memodifikasi habitat untuk mendorong penyerbukan dan musuh alami hama; dan menggunakan bahan semikimia seperti atraktan feromon dan perangkap hama.

102 Petani organik telah lama menyatakan bahwa pupuk sintetis dan pestisida meningkatkan kerentanan tanaman terhadap hama. Tanaman organik telah terbukti lebih toleran serta tahan terhadap serangan serangga. Beras organik dilaporkan memiliki dinding sel lebih tebal dan menurunkan kadar asam amino bebas dibandingkan beras konvensional.

15.8.

Ekonomi Pertanian Organik Penggantian input eksternal dengan sumber daya pertanian dari lahan pertanian biasanya mengarah pada penurunan biaya input variabel pada pengelolaan organik. Pengeluaran untuk pupuk dan semprotan hama-penyakit secara substansial lebih rendah dibandingkan dengan sistem konvensional. Dalam beberapa hal, biaya input yang tinggi juga terjadi karena pembelian kompos dan pupuk organik lainnya. Berberapa penelitian menunjukkan bahwa kombinasi pertanian organik dengan input yang lebih rendah dan harga yang menguntungkan dapat mengimbangi berkurangnya hasil sehingga pertanian organik lebih menguntungkan daripada pertanian konvensional. Ketertarikan petani dalam pertanian organik di negara-negara berkembang semakin berkembang karena memanfaatkan sumber daya alam dan manusia yang tersedia, memerlukan masukan yang lebih sedikit dan menyediakan pangan yang aman sambil melestarikan lingkungan. Studi sampai saat ini tampaknya menunjukkan bahwa pertanian organik menawarkan keunggulan komparatif di daerah dengan curah hujan kurang dan tingkat kesuburan alam dan tanah yang relatif rendah. Mungkin, dampak terbesar dari pertanian organik adalah pada pola pikir orang. Pertanian organic menggunakan pengetahuan pertanian tradisional dan adat, sambil memperkenalkan teknologi modern untuk mengelola dan meningkatkan keragaman, untuk memasukkan prinsip-prinsip biologis dan sumber daya ke dalam sistem pertanian, dan secara ekologis mengintensifkan produksi pertanian. Dengan mengadopsi pertanian organik, petani ditantang untuk menggunakan pengetahuan dan perspektif baru, dan berinovasi. Hal ini menyebabkan peningkatan keterlibatan dalam pertanian yang dapat memicu peluang lebih besar untuk lapangan kerja di pedesaan dan kenaikan perekonomian. Organik sistem pertanian dapat memberikan manfaat agronomi dan lingkungan yang baik melalui perubahan struktur dan pengelolaan taktis sistem pertanian. Manfaat dari pertanian organik relevan untuk negara-negara maju (perlindungan lingkungan, peningkatan keanekaragaman hayati, mengurangi penggunaan energi dan emisi CO2) dan ke negara-negara berkembang seperti Indonesia (pemanfaatan sumberdaya secara berkelanjutan, meningkatkan hasil panen tanpa over-ketergantungan pada mahal input eksternal, lingkungan dan perlindungan keanekaragaman hayati, dll). Pemerintah, sektor swasta dan asosiasi produsen masing-masing memiliki peran penting dalam mempromosikan dan memfasilitasi pemasaran produk organik .

15.10. Biodinamik Pertanian organik tidak akan bisa terlepas dari biodinamik, yaitu pendekatan terhadap ilmu tentang kehidupan (alam) yang mengacu kepada alam itu sendiri sebagai titk tolaknya. Di dalam biodinamik, alam didekati sedemikian rupa dengan memperhatikan semua fenomena alam, pertanda-pertanda alam, kemampuan-kemampuannya,

103 kekuatannya, kelemahannya dan segala hal yang bisa tumbuh, hilang dan hidup di alam. Wacana tentang Biodinamik pertama kali diluncurkan oleh Rudolf Steiner (1861 1925) dari Austria. Pada dasarnya pertanian biodinamik adalah sebuah konsep pertanian yang berorientasi pada alam sebagai subyeknya. Di dalam konsep ini dikembangkan sebuah wawasan berpikir tentang pertanian yang berkelanjutan dan menganggap bahwa tanah pertanian itu sendiri adalah sebuah kehidupan yang harus diperhatikan dan diakui keberadaannya. Tanah pertanian bukanlah melulu tempat eksploitasi atau dapat sekenanya dieksploitasi sedemikian rupa tanpa mempedulikan kondisinya. Di sini tanah pertanian harus sebagai subjek; bukan hanya sebagai obyek eksploitasi. Biodinamik mengarah kepada wawasan proses bertani yang sehat. Tanah Pertanian tidak hanya sekedar tanah usaha milik perorangan. Tetapi merupakan bagian dari lingkaran kehidupan besar yang bernama alam semesta. Apa yang dikerjakan manusia di lahan pertanian secara langsung merupakan bagian dari proses gerak hidup alam semesta dan juga sekaligus mempengaruhi gerak kehidupan alam semesta itu sendiri. Sebagai bagian dari alam semesta harus diperhatikan gejala-gejala yang terjadi di alam untuk menyelaraskan kehidupan manusia (apa dikerjakan di tanah pertanian) dan juga manusia harus peduli, bahwa sekecil apapun yang dikerjakannya pada lahan pertanian, sebenarnya adalah sesuatu yang mempunyai pengaruh pada alam semesta ini. Memang ini terlihat tidak berarti jika hanya dilihat pada satu per satu orang. Tapi masalahnya menjadi lain jika misalnya ada sepuluh juta orang yang memperlakukan hal sama pada saat yang bersamaan pada lahan pertaniannya.

Pupuk dan Panen Sasaran utama usaha pertanian adalah panen dari tanaman yang dibudidayakan di lahan pertanian. Tanaman akan hidup subur kalau lahan yang ditanami mengandung unsur-unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman secara cukup. Sumber unsur hara yang ada di tanah, jika diolah dan diambil terus hasilnya (panen), maka lama-kelamaan akan habis. Pada saat itulah diperlukan tambahan unsur hara yang diperlukan oleh tanaman pada lahan pertanian dengan cara memberikan pupuk. Dalam konsep biodinamik proses itu diperhatikan benar secara sungguh-sunguh. Harus diperhatikan apakah lahan pertanian kita masih punya daya dukung yang memadai untuk suatu budidaya pertanian. Apakah tanahnya masih subur ? Apakah air tanahnya masih tersedia dengan cukup ? Proses pertanian sekarang ini (yang berlaku di masyarakat pada umumnya) cenderung mengabaikan kepentingan- kepentingan dan daya dukung lahan pertanian itu sendiri. Dengan konsep intensifikasi, tanah pertanian dipaksa sedemikian rupa agar dapat menghasilkan panen sebanyak-banyaknya. Tanah tidak pernah diberi waktu untuk beristirahat. Ketika musim kering, tanah diberi pengairan, ketika tanah sudah kekurangan unsur hara, diberikan pupuk sebagai pengganti hilangnyaunsur hara yang terbawa bersama panenan (dalam dosis yang gila-gilaan). Itu semua diberikan dalam tempo yang panjang dan dosis yang tanah sendiri tidak dapat mendukungnya. Sebagai akibatnya tanah mengalami kejenuhan sehingga daya dukungnya terhadap pertumbuhan tanamanpun menurun drastis Banyak Petani yang tidak menyadari dan tidak mengetahui. Yang mereka tahu dan rasakan adalah bahwa dari hari ke hari jumlah pupuk yang dibutuhkan semakin meningkat untuk luasan lahan yang sama. Tanah menjadi keras dan tidak bisa menghasilkan panen yang baik kalau tidak diberi pupuk (dalam jumlah yang banyak).

104 Sebetulnya pemupukan terhadap lahan pertanian, adalah suatu konsep yang benar dalam dunia pertanian. Tetapi yang umumnya tidak disadari oleh petani adalah bahwa konsep pemupukan itu harus benar. Harus disadari bahwa pupuk yang umumnya diberikan saat ini adalah pupuk-pupuk kimia yang disintesa dari unsur-unsur kimia murni yang peluruhannya di lahan pertanian tidak bisa berlangsung 100 %. Dan lagi, dosis pemupukannyapun terkadang berlebihan. Harus disadari juga bahwa lahan pertanian sebenarnya adalah kumpulan organisme hidup (dalam bentuk jasad renik) yang melakukan proses gerak kehidupan. Sebagai organisme hidup mereka butuh makan, dan untuk sumber makanannya juga adalah organisme hidup atau sisa organisme hidup atau sisa pembuangan organisme hidup yang lain. Yang terjadi pada dunia pertanian dewasa ini. Organisme hidup yang biasanya mendapat makanan dari sisa organisme hidup (misalnya kotoran ternak), tidak lagi memperolehnya. Mereka makan dengan cara mendegradasi kotoran ternak tersebut menjadi senyawa-senyawa organik yang lebih sederhana yang akhirnya bisa diserap akar tumbuhan sebagai makanan dan di kotoran ternak itulah juga organisme hidup yang ada di lahan pertanian hidup (bertempat tinggal). Harus dijadikan perhatian yang sungguh-sunguh, bahwa organisme hidup yang ada di tanah bersama- sama tanah dan lingkungan sekitarnya membentuk sebuah sinergi kehidupan yang menentukan daya dukung lahan pertanian terhadap tanaman. Tanpa adanya organisme hidup di tanah, daya dukung kehidupan lahan pertanian akan menjadi sangat buruk kalau tidak boleh dikatakan menjadi 0. Organisme hidup tersebut yang menjadi sumber utama vitamin, enzim dan penyelaras kehidupan mikro di dalam tanah. Dari proses metabolisme mereka, dihasilkan sejumlah enzim dan vitamin yang sangat diperlukan oleh tanaman dalam proses fotosintesis, metabolisme dan proses kehidupan yang lain. Banyak penyakit tanaman yang dapat ditekan karena keberadaan jasad renik yang ada di tanah.

105

Daftar Pustaka Anonymous. 1995. Yayasan Bumi Lestari (Sustainable Earth Foundation) Cambardella, C.A. and Elliot, E.T. 1994. Carbon and nitrogen dynamics of soil organik fractions from cultivated grassland soils.Soil Science Society of AmericaJournal 58: 123-130. Costa, F. J. A., Bouldin, D. R. and Suhet, A. R. 1990. Evaluation of N recovery from mucuna placed on the surface or incorporated in a Brazilian oxisol. Plant and Soil 124, 91-96. Fox, T.R., N.B. Comeford, and W.W. McFee. 1990. Kinetics phosphorus release from spodosols. Effects of oxalate and formate. Soil Science Society American Journal 54: 1441-1447. Hairiah, K., Utomo, W.H and van der Heide, J. 1992. Biomass production and performance of leguminous cover crops on an Ultisol in Lampung. Agrivita 15: 39-44. Handayanto, E. 1994. Nitrogen Mineralization From Legum Tree Prunings of Different Quality. PhD thesis, University of London 230 p. Handayanto, E. 1995. Pengaruh pencucian dan ekstraksi air terhadap konsentrasi polifenol dan mineralisasi N pangkasan pohon leguminosa . Agrivita 18: 62-66 Handayanto, E. Cadisch, G and Giller, K.E. 1997. Regulating N Mineralization from Plant Residues by Manipulation of Quality. In: Driven by Nature: Plant Litter Quality and Decomposition. K.E. Giller and G. Cadisch eds. CAB International, Walingford, Oxon, UK. pp 175-185 Handayanto, E., Cadisch, G. and Giller, K.E. 1994. N release from legum hedgerow tree prunings in relation to their quality and incubation method. Plant and Soil 160: 238-247 Handayanto, E., Cadisch, G. and Giller, K.E. 1995. Manipulation of quality and mineralization of tropical legum tree prunings by varying nitrogen supply. Plant and Soil 176: 149-160. Haslam, E. 1989 . Plant Polyphenols: Vegetable Tannins Revisited. Cambridge University Press, Cambridge. 230 p. Hassink, J. 1995. Density fractions of soil macroorganik matter and microbial biomass as predictors of C and N mineralization. Soil Biolology and Biochemistry 27:1099-1108. Janzen, H. H. and Kucey, R. M. N. 1988. C, N and S Mineralization of Crop Residues as Influenced by Crop Species and Nutrient Regime. Plant and Soil 106 : 35-41. Jenkinson, D.S., Ladd, J.N., 1981. Microbial biomass in soil: measurement and turnover. In: Paul, E.A., Ladd, J.N. Eds., Soil Biochemistry, vol. 5. Marcel Dekker, New York, pp. 415±471. Komariah, S., T. Prihatini dan E. Sanitise. 1994. Pengaruh mikroba perombak gambut untuk mempercepat dekomposisi. Laporan Akhir Reklamasi pengelolaan lahan gambut. P4SL. Badan Litbang Pertanian Puslittanak Bogor. Matus, F. J. 1994. The distribution of soil organik matter of various aggregate size classes in arable soils.. Doctoral Thesis. The Netherlands. Agricultural University of Wageningen. Müller-Sämann, K.M.1994. and [CTA: Kotchi,GTZ] J. Sustaining growth:Weikersheim, soil fertility management in tropical smallholders. Margraf Verlag, Germany. ISBN 3-82361226-3. Mulongoy, K., Ibewiro, E. B., Eseni, O., Kilumba, N., Opara-Nadi, A. O. and Osonubi, O. 1993. Effect of management practices on alley-cropped maize utilization of nitrogen derived from prunings on a degraded Alfisol in south-western Nigeria. In Soil Organik Matter Dynamics and Sustainability of Tropical Agriculture. Eds. K. Mulongoy and R. Merckx. pp. 223-230. John Wiley & Sons, Chichester, UK. Parton, W.J., Schimel, D.S., Cole, C.V. and Ojima, D.S. 1987. Analysis of factors controlling soil organik matter levels in Great Plains grasslands.Soil Science Scociety of AmericaJournal 51: 1173-1179 Paul E.A. dan Clark F.E., 1989. Soil Microbiology and Biochemistry Academic Press, Inc. New York USA.

106 Paul, E. A. and Voroney, R. P. 1984. Field interpretation of microbial biomass activity measurements. Pp. 509-514 in: Klug, M. J. and Reddy, C. A. (eds). Current Perspectives in Microbial Ecology. American Society of Microbiology, Washington, D.C. Carlson QR100.I57 1983 Post, W.M., T.H. Peng, W.R. Emanuel, A.W. King, V.H. Dale, and D.L. DeAngelis. 1990. The global carbon cycle. American Scientist 78:310-326. Prihatini, T. Kentjanasari\, A. and Sri Adiningsih, J. 1996. Meningkatkan kesuburan tanah melalui pemanfaatan biofertilizer dan bahan organik. Proseding Seminar Nasional Pengelolaan Kesuburan Tanah Masam secara Biologi. Universitas Brawijaya, 13 Juni 1996. Schubert, W. J. 1973 . Lignin. In Phytochemistry: Inorganik elements and special groups of chemicals. Eds. L. P. Miller. pp. 132?153. Van Nostrand Reindhold Company, New York. Stevenson, F. J. 1986 . Cycles of Soil Carbon, Nitrogen, Phosphorus, Sulphur, Micronutrients. John Wiley & Sons, New York. 380 p. Swift, M. J. and Sanchez, P. A. 1984 . Biological management of tropical soil fertility for sustained productivity. Nature and Resources 20: 2-10. Swift, M. J. Heal, O. W. And Anderson, J. M., 1979. Decomposition in Terrestrial Ecosistems. Studies in Ecology 5. Berkeley, California, USA : University of California Press. Tiessen, H. and Stewart, J. W. B. 1983. Particle-size fractions and their use in studies of soil organik matter: II. Cultivation effects on organik matter composition in size fractions. Soil Science Society of America Journal 47: 509-514. Van Noordwijk, M., Hairiah, K, Sitompul, S.M and Syekhfani, M.S. 1993. Rotational hedgerow intercropping Peltophorum pterocarpum. New hope for weed infested soils.Agroforestry Today 4: 4-6. Van Scholl, L. 1998. Soil Fertility Management. Agrodok 2. Wijewardene, R. and Waidyanatha. Conservation farming for small farmers in the tropics. 1984. Dept. of Agriculture, Colombo, Sri Lanka. Wilson, D. O. and Hargrove, W. L. 1986. Release of N from crimson clover residue under two tillage sistems. Soil Science Society of America Journal 50: 1251-1253.