PERANAN BAHAN ORGANIK DALAM KESUBURAN TANAH DAN NUTRISI TANAMAN

Oleh : Friyandito, SP, MM (Alumnus Jurusan Tanah dan MMA IPB, Praktisi Perkebunan Kelapa Sawit).

KANDUNGAN BAHAN ORGANIK TANAH

Bahan organik adalah seluruh senyawa karbon yang berada didalam tanah, baik berasal dari tanaman, hewan maupun mikroorganisme yang telah mati.

Tanah mineral hanya sebesar 5% disusun oleh bahan organik, sebagian besar tanah (mencapai 90%) disusun oleh 3 unsur mineral, yaitu oksigen (O), silikon (Si) dan Aluminium (Al), dan sisanya disusun oleh air maupun udara.

Secara garis besar, bahan organik didalam tanah memiliki 2 peranan :

1. Sebagai penyimpan (memiliki kapasitas tukar kation yang tinggi) dan pemasok hara hara essensial bagi tanaman (melalui pelapukan biomassa).
2. Mampu memperbaiki sifat fisik (misal: membentuk struktur tanah) dan kimia tanah (misal: buffer pH).

Berdasarkan penelitian Brady (1990) dalam Munawar (2001), kandungan bahan organik ditanah mineral berkisar 2 – 10%.

Kandungan bahan organik tanah pada beberapa jenis tanah pada kedalaman 15 cm

Sumber : Brady, 1990 dalam Munawar, 2011.

PENAMBAHAN DAN KEHILANGAN BAHAN ORGANIK TANAH.

Penambahan bahan organik tanah disebabkan oleh biomassa tanaman dan hewan yang mati terurai menjadi senyawa karbon (C) seperti gula, pati, protein, selulosa, lemak, lignin dan senyawa karbon lainnya. Pengembalian biomassa ini meningkatkan kandungan senyawa karbon didalam tanah.

Beberapa sumber penambah bahan organik tanah adalah :

1. Residu tanaman.

Yaitu semua biomassa tanaman yang tertinggal dilapangan setelah tanaman dipanen, berupa akar didalam tanah maupun batang dan daun yang ditebar dipermukaan tanah.

2. Pupuk hijau.

Pupuk hijau adalah jenis – jenis tanaman yang ditanam karena kemampuannya memperbaiki tanah dan tanaman yang akan ditanam berikutnya.

Contohnya : tanaman kacang – kacangan yang berfungsi untuk menambat unsur Nitrogen dari udara, menambah kandungan bahan organik tanah, memiliki C/N rasio rendah sehingga mudah terdekomposisi.

Menurut Jutono 1982 dalam Rosmarkan 2001 dalam Munawar 2011, ada beberapa jenis pupuk hijau, yaitu :

• Crotalaria juncea, mempunyai produksi bahan 150 – 250 kw/ha dan kandungan N sebesar 2,84%.
• Crotalaria anagyroides, dengan produksi dahan dan tangkai 284 kw/ha dan kandungan N sebesar 2,31%.
• Crotalaria usaramensis, dengan produksi hijauan 350 kw/ha dan umur 4 – 5 bulan.
• Phaseolus tunatus dengan produksi 120 – 180 kw/ha dan kandungan N sebesar 3,85%.
• Mimosa invisa dengan produksi 300 kw/ha dan umur 6 – 8 bulan.
• Centrosema pubescens dengan produksi 400 kw/ha dan umur 10 bulan.
• Glycine soya
• Sesbania grandifloria
• Sesbania esculanta dengan produksi 120 kw/ha.
• Calopogonium mucunoides.
• Pueraria thumbergiana.
• Vigna sinensis.
• Tephrosia vogelii dan Tephrosia candida.

3. Pupuk kandang.

Kotoran hewan baik ayam, kambing, domba, sapi dan lainnya mengandung bahan organik dan miroorganisme penting bagi tanah.

Semua bahan organik pada dasarnya dapat diubah menjadi kompos. Diandingkan dengan pupuk kandang mentah, kompos tidak menyebabkan polusi air, tidak memiliki biji – biji gulma dan dapat memperbaiki kondisi tanah.

4. Limbah industri.

Limbah dari pabrik – pabrik pengolahan hasil pertanian, industri kayu, minuman dan lainnya menghasilkan limbah organik yang dapat digunakan.

• Pabrik kelapa sawit menghasilkan janjang kosong dan lumpur padat (solid).
• Parik pembuatan kertas menghasilkan kulit kayu (bark) dan lumpur kayu (sludge).

Limbah industri ini sangat potensial menjadi bahan pembenah tanah.

5. Limbah rumah tangga.

Sisa – sisa bahan olahan makanan dari dapur dapat digunakan sebagai sumber kompos rumahan.

Kehilangan bahan organik tanah disebabkan oleh senyawa karbon (C) diatas diurai (didekomposisi) oleh organisme tanah, unsur hara hasil dekomposisi diserap oleh tanaman dan kehilangan hara melalui pelindian dan erosi. Serapan unsur hara oleh tanaman menyebabkan kandungan senyawa karbon didalam tanah menjadi berkurang.

Menurut Bot dan Beniter (2005) dalam Munawar (2011) Ada beberapa faktor yang mempengaruhi jumlah penambahan dan kehilangan bahan organik tanah, yaitu :

• Pengelolaan tanah.
  • Pengelolaan tanah yang meningkatkan produksi biomassa à meningkatkan kandungan bahan organik tanah.
  • Pengelolaan tanah yang intensif, mempercepat proses dekomposisi bahan organik (kehilangan karbon), atau tidak mengembalikan biomassa ke tanah à menurunkan kandungan bahan organik tanah.

• Tekstur tanah.

Secara umum, makin halus tekstur tanah maka kemampuannya mengikat hara dan bahan organik akan semakin besar (liat > debu > pasir).

Tanah bertekstur pasir cenderung miskin bahan organik.

Didaerah dengan curah hujan tinggi, pada umumnya petumbuhan tanaman akan lebih cepat dibandingkan daerah dengan curah hujan rendah. Dimana kemungkinan akar tanaman dan biomassa yang dikembalikan ke tanah lebih banyak, sehingga kandungan bahan organiknya kemungkinan akan lebih banyak.

• Posisi Landsekap.

Landsekap erat kaitannya dengan kemungkinan pengikisan tanah (erosi). Daerah puncak menjadi areal pengikisan yang menjadi miskin bahan organik, sedangkan daerah lembah menjadi areal pengendapan material permukaan tanah yang subur dan kaya bahan organik.

• Tipe vegetasi.

Tipe vegetasi erat kaitannya dengan kuantitas biomassa tanaman yang dikembalikan ke tanah. Tanaman yang lebat berkemungkinan besar menyumbang lebih banyak bahan organik ke tanah dibandingkan tanaman yang gersang.

KECEPATAN PROSES DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK

Menurut Prasad dan power (1997) dalam Munawar (2011), organisme hidup tersusun oleh ribuan senyawa yang berbeda. Pada saat organisme tersebut mati, ribuan senyawa terombak (terdekomposisi) secara berangsur.

Kecepatan proses dekomposisi bahan organik terbagi atas beberapa tahap :

• Terdekomposisi cepat : gula, pati dan protein.

Senyawa karbon ini cepat dan mudah dirombak oleh jamur dan bakteri. Semut dan hewan – hewan kecil tanah sering membantu pemecahan bahan organik menjadi potongan potongan kecil, sehingga mudah dikolonisasi oleh bakteri dan jamur.

• Terdekomposisi lambat (perlu waktu beberapa tahun) : selulosa (sebagai karbohidrat tidak larut dalam tanaman), lignin (yang berstruktur komplek sebagai bagian dari kayu), lemak.

Fase ini melibatkan jasad renik yang dapat merombak senyawa – senyawa yang lebih kompleks dan memerlukan enzim – enzim khusus yang jarang dihasilkan oleh jasad renik tanah.

• Terdekomposisi sangat lambat (butuh waktu sampai 10 tahun) : senyawa lilin, fenol dan senyawa – senyawa yang terjerap dalam kompleks partikel tanah sehingga tidak dapat diakses oleh organisme tanah.

• Terdekomposisi sangat lambat sekali (butuh waktu puluhan bahkan ratusan tahun) : meliput bahan – bahan seperti humus.

PRODUK UTAMA HASIL DEKOMPOSISI BAHAN ORGANIK

Menurut Prasad dan power (1997) dalam Munawar (2011), produk utama hasil dekomposisi bahan organik adalah :

1. Karbon dioksida (CO2). Gas ini mudah diamati dan dapat digunakan untuk mengukur laju dekomposisi beragam sisa tanaman dan hewan.
2. Panas atau energi. Energi yang dibebaskan selama dekomposisi digunakan oleh jasad renik untuk berbagai kegiatan.
3. Air. Dihasilkan dari beberapa oksidasi enzimatik senyawa – senyawa organik.
4. Unsur hara. Terutama N, S, P, Ca, Mg, K sehingga bahan organik dapat digunakan untuk pemasok hara tanaman.
5. Humus tanah. Merupakan kombinasi sisa bahan organik dan jaringan jasad renik yang disintesis kembali, resisten terhadap serangan mikrobial. Bahan ini merupakan komponen tanah yang mempengaruhi sifat – sifat fisik dan kimia tanah.

MANFAAT BAHAN ORGANIK TANAH DALAM KESUBURAN TANAH DAN NUTRISI TANAMAN

1. Pemasok dan Pendaur Hara

• Ketika bahan organik didekomposisikan, salah satu hasil outputnya adalah unsur hara terutama N, S, P, Ca, Mg, K. Proses pelepasan unsur hara ini disebut mineralisasi, yaitu pelepasan unsur hara di bahan organik sehingga tersedia bagi tanaman.
• Hara N, P, dan S dihasilkan dari dekomposisi non-humat (karbohidrat, lemak dan asam amino) (Stevenson 1994 dalam Munawar 2011).
• Dekomposisi bahan organik lainnya secara sempurna menghasilkan HUMUS, sifatnya mantap dan tahan terhadap dekomposisi lebih lanjut.

Humus menyusun 40 – 60% bahan organik tanah, peranannya penting untuk perbaikan sifat fisik tanah.

Bahan humus digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu :

1. Asam fulvat, yang mempunyai berat molekul ringan, berwarna terang, larut didalam asam dan basa, paling mudah terombak oleh mikroba (15 – 50 tahun).
2. Asam humat, yang mempunyai berat molekul sedang, larut didalam basa tetapi tidak larut didalam asam, potensi degradasinya sedang (100 tahun atau lebih).
3. Asam humin, yang mempunyai berat molekul tinggi, berwarna gelap, tidak larut didalam asam maupun basa, paling tahan terhadap serangan mikroba.

Menurut Stevenson (1994), peranan asam fulvat dan asam humat didalam tanah :

1. Dapat memacu pertumbuhan tanaman secara langsung, karena dapat berfungsi sebagai hormon tanaman alami (seperti : auksin dan giberilin), sehingga dapat memperbaiki perkecambahan biji, pertumbuhan awal akar, penyerapan hara dan sebagai sumber N, P dan S.
2. Mempengaruhi pertumbuhan tanaman melalui perubahan sifat – sifat kimia, fisika dan biologi tanah.

Contohnya : asam fulvat dan asam humat bersifat koloidal dan menjadi sumber kapasitas tukar kation (KTK) tanah.

Tabel Kapasitas Tukar Kation (KTK) dari koloid organik dan inorganik (Griffin, 2008 dalam Munawar, 2011).

Tanah yang kaya bahan organik mampu mengikat dan menyimpan unsur – unsur hara lebih baik dibandingkan koloid lain, dan membebaskannya untuk pertumbuhan tanaman.

• Hara makro tanaman yang bermuatan positif seperti Ca, Mg dan K.
• Hara mikro yang bermuatan positif seperti Fe, Cu, Mn, Zn. –> membentuk komplek bahan organik – logam (khelat).
• Membentuk kompleks dengan oksida amort dari Fe dan Al, sehingga mencegah fiksasi fosfor (P) menjadi ikatan Fe-P atau Al-P yang sidatnya tidak dapat diserap tanaman.

2. Memperbaiki sifat fisik tanah dan dinamika air tanah.

• Bahan organik mentah yang jatuh dipermukaan tanah dapat menahan air hujan sehingga meningkatkan infiltrasi air kedalam tanah dan pengurangi aliran permukaan (run-off).
• Dekomposisi bahan organik mengeluarkan energi untuk makro fauna tanah seperti cacing yang menciptakan lorong – lorong didalam tanah, berpengaruh terhadap porositas tanah.

Kotoran cacing (kascing) menjadi sumer energi bagi mikro organisme tanah.

• Bahan organik dapat memperbaiki struktur tanah melalui sifat – sifat adhesi seperti bahan sisa bakteri, gel organik, hifa jamur dan sekresi cacing mampu mengikat partikel – partikel tanah bersama – sama membentuk agregat / bongkahan tanah.
• Bahan organik dapat menurunkan erosivitas tanah karena bahan organik tanah (BOT) dapat mengikat lebih banyak air (mencapai 20% bobotnya) dan memacu granulasi dan menjaga pori – pori makro yang memungkinkan air meresap bawah.

Menurut Stevenson 1994 dalam Munawar 2011, dengan menggunakan rumus “universal soil loss equation (USLE), peningkatan bahan organik dari 1% menjadi 3% mampu menurunkan erosi sebesar 20 – 33%, karena meningkatnya infiltrasi air dan terbentuknya agregat tanah yang mantap.

3. Sebagai penyangga (buffer) terhadap perubahan pH tanah.

• Ketika asam dan basa (seperti : pupuk urea, TSP, KCl) diberikan kedalam tanah, bahan organik tanah akan menyangga pH tanah tetap stabil dikisaran 6 – 7.
• Menurut Bastaman 2016, bahan organik mempunyai senyawa buffer dalam bentuk garam ammonium asetat .

Illustrasi:

Pemberian KCl menyebabkan pH turun (keasaman tanah naik) atau kelebihan H+ menurut reaksi sebagai berikut :

(1) KCl   ———–>   K⁺ + Cl^– ; lalu Cl^– + H₂O  ———–>  2HCl + O₂^–

K⁺ diambil tanaman                           HCl adalah asam kuat/sangat asam

(2) 2HCl  ———–>  2H⁺  +  2Cl^–

konsentrasi [H⁺] yang membuat pH tanah turun (keasaman naik)

Maka dengan adanya senyawa buffer (NH₄COOH) dari bahan organik, pH akan di”adjust” melalui cara sbb:

(3) HCl + NH₄COOH ————> HCOOH + NH₄Cl(p)

HCl hasil reaksi (1) + senyawa buffer

(4) HCOOH ————-> H⁺ + COOH^–

Asam asetat hasil reaksi (3) terurai , ion H⁺ (hasil reaksi 4) + O₂^– (hasil reaksi 1)

membentuk molekul air/H₂O), dan ion asetat/ COOH^– (hasil reaksi 4) menjadi

larutan buffer lagi (NH₄⁺ + COOH^–  ———-> NH₄COOH).

Senyawa ammonium (NH₄⁺) diperoleh dari hasil Jamur penambat nitrogen (mikroorganisme tanah yang memperoleh energi dari dekomposisi bahan organik).

DAFTAR PUSTAKA

Bastaman S. 2016. Pabrik pupuk alami didalam tanah. Seminar Best Planter Indonesia 2 – 3 September 2016. Bogor.

Brady NC. 1990. The Nature and Properties of Soils. 10th Ed. New York: Masmillan Publishing Co.

Bot A, Benites J. 2005. The Importance of Soil Organic Matter, key to drought-resistant soil and sustained food production. FAO Soil Bulletin 80.

Griffin T. 2008. Soil Organic Matter. http://extension.umaine.edu/publications/2288e/[15juni2010]

Munawar, Ali. 2011. Kesuburan Tanah dan Nutrisi Tanaman. IPB Press.

Prasad R, Power JF. 1997. Soil fertility Management for Sustainbale Agriculture. New York : CRC Lesi Publisher.

Rosmarkam A. 2001. Ilmu Kesuburan Tanah. Yogyakarta : Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian UGM.

Stevenson FJ. 1994. Humus Chemistry. Genesis, Composition, Reactions. 2nd Edition. New York, USA : Wiley Interscience.