Upload
kynan
View
256
Download
11
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH. Eko Handayanto & Nurul Muddarisna 9 Maret 2011. Pengajar. Eko Handayanto, Ir (UB), MSc (Adelaide), PhD (London), Prof. Nurul Muddarisna, Ir (UB), MP (UB), studi S3 UB. Landasan. TANAH adalah pondasi seluruh biosfer - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Eko Handayanto & Nurul Muddarisna9 Maret 2011
(1) Eko Handayanto, Ir (UB), MSc (Adelaide), PhD (London), Prof.
(2) Nurul Muddarisna, Ir (UB), MP (UB), studi S3 UB
LandasanTANAH adalah pondasi seluruh biosfer MATAHARI adalah dasar sebagian besar
kehidupan di bumi memasok energi radiasi untuk pemanasan biosfer dan konversi CO2 dan air secara fotosintetik oleh tanaman hijauan menjadi sumber makanan dan oksigen untuk konsumsi hewan dan organisme lain.
Sebagian besar organisme hidup menggunakan oksigen untuk memetabolis sumber makanan tersebut, menangkap energinya, dan mendaur panas, CO2 dan air ke lingkungan untuk memulai siklus hidup.
LandasanProses dekomposisi, yang di mediasi oleh
organisme tanah, berperan penting dalam siklus kehidupan, dalam ham mendaur ulang hara untuk tanaman dan C dalam bentuk CO2 ke atmosfer.
JADI, tanah yang melapisi kulit bumi merupakan interface utama antara pertanian dan lingkungan dan menyebabkan terjadinya perbedaan antara kelangsungan hidup (survival) dan kepunahan (extinction) sebanian besar kehidupan di daratan.
Hu
ma
n d
om
ina
nce
Tra
ditio
nal k
no
wle
dge
gre
en
revolu
tion
Early agriculture interventions
Flood plain intermediatecultivation technology rice
cultivation
mechanical tillage
slash-and- fertilizers burn agric.
Improved pesticidesfallows biotechnologies
hillsidecultivation residue minimum tillage
management
conventional commercialagriculture
Saline irrigation
Traditional conventional sustainable ??open natural
AGRICULTURAL DEVELOPMENT
Inte
rgra
tion
of r
eso
urc
es
Agricultural Development
Tanah vs AgroekosistemTanah sbg salah satu komponen penting
Agroekosistem, karena merupakan salah satu rantai ekosistem
Masalah Global: Prediksi FAO, tanah yang tersedia pada th 2020 mungkin tidak akan dapat lagi menyediakan kebutuhan pangan penduduk dunia yang pada th 2020 akan melebih 7,5 milyar!!!
Tanah Sebagai Komponen Tanah Sebagai Komponen EkosistemEkosistem
CO2
Atmosfer
ProdusenPrimer
(tanaman)
Sisa Organik(tanaman,
hewan, TANAH)
OrganismePerombak
(mikro-organisme,Herbivora,Karnivora)
• Tanah merupakan bagian dari Ekosistem, tetapi tanah juga merupakan suatu Ekosistem
Fungsi Tanah Manfaat untuk ManusiaDi dalam lokasi Di luar lokasi
Siklus Hara Menghantar hara untuk tanaman
Memperbaiki kualitas tanah dan air
Cadangan karbon untuk memperbaiki variasi fungsi tanah
Cadangan N dan C dapat mengurangi emisi gas rumah kaca
Mempertahankan biodiversitas dan habitat
Menyangga pertumbuhan tanaman
Membantu mempertahankan diversitas genetik
Dapat meningkatkan resistensi dan resiliensi terhadap cekaman
Menyangga spesies liar dan mengurangi laju kepunahan
Mengurangi resistensi pestisida
Memperbaiki estetika lanskap
FUNGSI TANAH
Fungsi Tanah Manfaat bagi ManusiaDi dalam lokasi Di luar lokasi
Hubungan air Pengendalian erosi Pengendalian banjir dan sedimentasi
Pengisian air sungai dan embung setempat
Pengisian air tanah
Menjadikan air tersedia bagi tanaman dan hewan
Penyaringan (filltering) dan Penyanggaan (buffering)
Dapat mempertahankan kandungan garam, logam dan hara mikro dalam kisaran yang dapat ditolerasi oleh tanaman dan hewan
Memperbaiki kualitas air dan udara
FUNGSI TANAH
Fungsi Tanah Manfaat Bagi Manusia
Di dalam lokasi Di luar lokasi
Stablitas dan Penyangga Fisik
Sebagai media pertumbuhan tanaman
Menyimpan nilai arkeologi
Menyangga bangunan dan jalan
Menyimpan sampah
Fungsi Ganda Melestarikan produktivitas Mempertahankan atau memperbaiki kualitas udara dan/atau air
FUNGSI TANAH
Kualitas Tanah & Kesehatan TanahFungsi Tanah TIDAK BISA diamati secara
langsung diamati melalui INDIKATOR Kualitas Tanah atau Kesehatan Tanah
Kualitas Tanah (soil quality) didefinisikan sebagai kemampuan suatu tanah untuk memerankan fungsinya, di dalam batasan ekosistem alam maupuan buatan, untuk melestarikan produktitas tanaman dan hewan, memperbaiki atau meningkatkan qualitas air dan udara, dan menunjang kesehatan dan manusia dan habitatKualitas tanah bisa kualitatif (misal drainase cepat); bisa
juga kuantitatif (misal infiltrasi air 5cm/jam)
Kualitas Tanah & Kesehatan TanahKesehatan Tanah (soil health) difenisikan
sebagai kemampuan tanah memarankan fungsinya secara berkesinambungan sebagai sistem kehidupan utama, ditandai dengan kandungan unsur biologi yang merupakan kunci fungsi ekosistem di dalam batasan penggunaan lahan. Fungsi tersebut mampu melestarikan
produktivitas biologi tanah, mempertahankan kualitas lingkungan air dan udara disekitarnya, serta meningkatkan kesehatan manusia, tanaman dan hewan
Kualitas Tanah & Kesehatan TanahDua istilah tersebut sulit seringkali digunakan
bersama; walau sebenarnya dapat dibedakan bahwa, kualitas tanah terkait dengan fungsi tanah, kesehatan tanah menunjukkan tanah sebagai sumberdaya
kehidupan yang dinamisBanyak sekali alternatif penggunaan tanah sebagai
sumberdaya yang hidup (living resource) , pengertian istilah Kesehatan Tanah dan Kualitas Tanah bergantung pada tujuan penggunaan tanah, termasuk untuk pertanian dan non pertanian.
Istilah Kesehatan Tanah sebenarnya lebih tepat karena langsung mencakup interaksi antara input tanaman dan tanah untuk menhasilkan lingkungan yang sehat
Keberlanjutan AgroekosistemKesehatan Tanah (soil health)
menentukan keberlanjutan sistem pertanian dan kualitas lingkungan yang secara bersama-sama menentukan kesehatan tanaman, hewan dan manusia
Indikator BIOLOGIKesehatan Tanah sangat dipengaruhi oleh proses mikrobiologis
(siklus hara, kandungan hara, stabilitas agregat tanah). Indikator Biologi yang umumnya diamati meliputi:
Bahan organik tanah, respirasi, biomasa mikrobia (total bakteri dan fungi) dan nitrogen dapat dimineralisasi Bahan organik berperan penting sebagai KUNCI fungsi tanah,
menentukan kualitas tanah , kapasitas menahan air, kepekaan tanah terhadap degradasi.
Bahan organik juga berperan sebagai sumber (source) atau pengikat (sink) CO2 atmosfer dan meningkatkan kandungan C dalam tanah
Bahan organik juga sebagai cadangan utama unsur hara seperti N dalam tanah.
Indikator KIMIA (pH)Untuk memperoleh produksi tinggi, petani harus
memasok Unsur Hara ke dalam tanah; dapat dilakukan dengan penambahan pupuk anorganik, pembenaman sisa tanaman penutup tanah, dan menggunakan berbagai bahan organik dalam bentuk pupuk kandang dan kompos.
Hasil uji kima adalah indikator kualitas tanah yang memberikan informasi tentang kemampuan tanah menyediakan unsur hara untuk tanaman yang bergantung pada pH.
pH tanah adalah estimasi aktivitas ion H dalam larutan tanah.
pH juga sebagai indikator ketersediaan unsur hara tanaman.
Indikator FISIKIndikator Tanah meliputi tekstur, berat isi
(pengamatan pemadatan), porositas, kapasitas menahan air. Keberadaan lapisan kedap menghambat
kedalaman perakaran tanaman. Kondisi ini dapat diperbaiki dengan penbambahan organik. Maka, kesesuaian tanah untuk kelestarian pertumbuhan tanaman dan aktivitas biologi merupakan fungsi dari sifat fisik tanah tersebut (porositas, kapasitas menahan air, struktgur, dan pengolahan tanah).
Ringkasan Indikator Kesehatan Tanah yang digunakan untuk mengamati Fungsi Tanah
Indikator Fungsi TanahBahan Organik Tanah (BOT) Struktur, stabilitas, retensi hara, erosiBiologi: biomasa mikrobia C dan N, potensi N yang dapat dimineralisasi
Potensi katalistik dan respirasi untuk C dan N; produktivitas tanah dan potensi penyediaan N
Kimia: pH, unsur hara dapat diekstrak, N-P-K dan kation basa Ca Mg & K
Aktivitas kimia dan biologi tanah; hara tersedia untuk tanaman dan potensi N dan P serta kehilangan Ca, Mg & K
Fisik: stabilitas agregat, infiltrasi dan berat isi
Retensi dan mobilitas air dan hara; habitat untuk makro dan mikrofauna
Aplikasi & Konsep: Minimum Data Set (MDS)
MDS dapat digunakan untuk mengamati kualitas tanah dan perubahannya akibat praktek manajemen, melalui pemilihan indikator kunci, seperti tesktur, bahan organik, pH unsur hara, berat isi, konduktivitas listrik, dan kedalaman perakaran
MDS membantu indentifikasi indikator tanah yang relevan dan mengevaluasi kaitan antara indikator terpilih dan sifat tanah dan tanaman yang menonjol
MDS adalah data minimum yang diperlukan untuk memperoleh pemahaman komprehensif terhadap sifat tanah yang dievaluasi (lihat Gambar berikut).
Indikator DiagnostikKarena sifat tanah yang sangat kompleks,
maka diperlukan Indikator Diagnostik kesehatan dan kualitas tanah agar dari MDS dapat dibuat suatu klasifikasi yang dapat membantu petani dan memberikan informasi untuk target solusi riset dan penyuluhan pada tingkat lahan usaha
MDS indikator fisik, kimia, biologi untuk mengukur kualitas tanah
Indikator Rasional pengukuranBIOLOGIBiomasa mikrobia C dan N Menunjukkan potensi katalistik dan
respirasi untuk C dan NMemberikan perinagatan dini tentang pengaruh manajemen terhadap bahan organik
Potensi N yang dapat dimineralisasi
Menggambarkan produktivitas tanah dan potensi penyediaan NitrogenInformasi estimasi biomasa
Respirasi Tanah Menentukan tingkatan aktivitas mikrobiaInformasi estimasi aktivitas biomasa
Indikator Rasional pengukuranKIMIABahan Organik Tanah Kunci kesuburan tanah dan
ketersediaan hara tanamanpH Informasi aktivitas kimia dan kimia
tanahKonduktivitas listrik Informasi aktivitas mikrobia dan
tanamanN, P dan K yang dapat diekstrak Menggambarkan ketersediaan hara
tanaman dan potensi kehilangan NMenunjukkan produktivitas dan kualitas lingkungan
Indikator Rasional pengukuran
FISIK
Tekstur Menunjukkan tingkatan kemampuan retensi dan pergerakan air dan senyawa kimiaEstimasi variabilitas dan erosi tanah
Kedalaman tanah dan perakaran Menggambarkan potensi produktivitas
Variabilitas dan stabilitas geografi dan lanskap
Infiltrasi dan berat isi tanah Menggambarkan potensi pelindian (leaching), produktivitgas dan erosi
Kapasitas menahan air Menggambarkan retensi, transpor dan erosi air
Air tersedia digunakan untuk perhitungan berat isi tanah dan bahan organik
Pendugaan Kesehatan Tanah di Lah Pertanian (contoh kasus)Pendugaan kualitas dan kesehatan tanah di
lahan (on-farm) disarankan untuk membantu petani mengevaluasi pengaruh praktek manajemen mereka terhadap produktivitas tanah
Kegiatan ini dapat menjalin interaksi yang erat antara peneliti, penyuluh, dan pembuat kebijakan dalam hal kesehatan tanah dan produksi pertanian.
Contoh kerangka intreperetasi indikator kesehatan tanah pada lahan pertanian
Indikator RankingRendah Sedang Tinggi
Kandungan bahan organic total (% C organik x 1.7)
Struktur pori jelek, pengolahan sangat berat (<1.7%)
Remah, tetapi pengolahan tanah berat (1.7-2.6%)
Sangat remah dan mudah diolah (>2,6%)
Bahan organik fraksi ringan
Ada sedikit fragmen akar halus dan biji gulma
Campuran fragmen akar dan seresah daun
Didominasi oleh fragmen seresah daun besar
Bahan organic fraksi organon-mineral
Merah tua dengan partikel liat warna coklat muda
Merah tua dengan lempeng partikel liat warna coklat
Organik warna gelap dengan campuran lempeng mineral warna merah
pH tanah Sangat masam < 5.5 Agak masam sampai netral 5.5-7.0
Netral sampai basa 7.0-8.0
KTK tanah < 10 mmolc kg-1 10 - 20 mmolc kg-1 > 20 mmolc kg-1
Stabilitas agregat Agregasi stabil dalam air 50- 60% menunjukkan struktur lemah dan sangat dan mudah tererosi
Agregasi stabil dalam air 60- 80% menunjukkan struktur stabil tetapi masih peka terhadap erosin
Agregasi stabil dalam air >80% menunjukkan struktur sangat stabil / mantap dan kurang peka terhadap erosi
Aspek Tanah (kualitas tanah) dalam Manajemen AgroekosistemPertimbangan mengenai kualitas dan
kesehatan tanah bermula dari 3 isu utama dalam bidang pertanian: Apakah sumberdaya lahan yang diperlukan
untuk produksi pertanian yang berkelanjutan dapat dipertahankan kecukupannya?
Apakah lahan pertganian merusah lingkungan (kualitas air, kualitas udara, biodiversitas)?
Apakah produk pertanian aman dan bergizi?
Kualitas TanahSifat tanah berperan penting dalam pencapaian
tujuan agroekosistem, misalnya, kandungan unsur hara dalam tanah mempengaruhi produksi tanaman, pelindian hara, dan komposisi tanaman
Peran ganda tanah menurunkan berbagai definisi tentang kualitas tanah, berikut ini.
DefinisiActon & Gregorich (1995): defined soil quality as "the soil’s fitness to
support crop growth without resulting in soil degradation or otherwise harming the environment".
Larson and Pierce (1994) stated that "soil quality describes how effectively soils: 1) accept, hold, and release nutrients and other chemical constituents; 2) accept, hold, and release water to plants, streams and groundwater; 3) promote and sustain root growth; 4) maintain suitable biotic habitat; and 5) respond to management and resist degradation".
Karlen et al. (1997) defined soil quality as"the capacity of a specific kind of soil to function, within natural or managed ecosystem boundaries, to sustain plant and animal productivity, maintain or enhance water and air quality, and support human health and habitation."
Goal type General goal Key controlling variablesEconomic viability High productivity Genetic potential, weather, soil,
management, economics Low cost of production Yield potential*, input requirements*,
input costs Low production risk Market variation, production
variation*Stewardship Preservation of productive land Soil, climate, management
Healthy animals Feed quantity and quality*, disease High quality food and fiber Chemical or microbial
contamination*, composition*Social Viable local communities Population size, economic viability,
economic diversification Viable industry, institutions, and infrastructure
Profitability, size and resilience of industry
Environment Clean water Climate, soil, management Clean air Climate, soil, managementWildlife habitat Climate, soil, management
*Variables also influenced by soil properties
Water Quality GoalsWater quality is a measure of the fitness of water
for desired uses, such as drinking water or the health of aquatic ecosystems.
The main contaminants reducing water quality in runoff and drainage from agricultural lands are nutrients, suspended solids, fecal coliform bacteria, and pesticides.
Contaminant levels in water leaving agricultural soils depend on the ability of the soil to modify water flow and to either retain contaminants or support their removal by the crop.
These functions of soil depend on soil properties, soil position in the landscape, land management, weather, and interactions among these factors.
Crop Productivity Goals
The four A’s of crop productivity (modified from Cook and Veseth 1991)
Crop Productivity GoalsThe absolute yield is the yield possible with
no limiting factors except the genetic potential of the crop. This would be equivalent to at least the maximum yields ever recorded
The attainable yield is the highest yield possible in any given soil in any given year, i.e., yield is limited by factors that cannot be altered within the given year. These include factors such as water availability, growing-degree days, depth of topsoil, and total radiation.
Crop Productivity GoalsThe affordable yield is limited by factors that
cannot be ameliorated because management solutions are not affordable to the crop producer (value of potential yield gain is less than its cost) or to the larger society (ecological costs are too high).
The actual yield is the yield harvested in any given field and is limited by factors that were not ameliorated because they were unforeseen or effective solutions were not known or not implemented.
Air Quality GoalsAir quality is primarily a measure of the purity of
air.The main issues in air quality from agricultural
lands are particulates and pesticides. Contaminant levels in air leaving agricultural
soils depend on the ability of soil to retain soil particles and associated constituents.
This function of soil depends on soil characteristics, soil position in the landscape, land management, weather, and interactions among these factors
Gas Emission GoalsKyoto Protocol is to reduce its average
annual emissions of greenhouse gases (GHG) (nitrous oxide, methane and carbon dioxide) for the 2008-2012 period to a level 6% below its gas emissions in 1990.
Soil is a source and a sink of all of these gases
Natural Habitat/Biodiversity GoalsLoss of habitat is among the leading causes
of decline in the number and diversity of natural organisms.
In general, habitat quality is inversely related to the intensity of land management. For example, cropland generally provides
better habitat than developed land, but poorer habitat than native pastures
Food Quality GoalsThere are two sides to food quality.
One side is avoidance of harmful constituents in food, such as heavy metals or pathogenic microorganisms.
The other side is the achievement of constituents that promote human and animal health, such as desirable levels of micronutrients, protein and energy.
Many factors affect food quality. Soil has an impact on food quality through its
effects on the availability or mobility of undesirable constituents and through its effects on crop growth
Soil Quality & agroecosystemSoil quality information contributes to the
investigation of several key agroecosystem concerns: 1. the productivity and sustainability of
agroecosystems, 2. the conservation of soil and water resources, 3. the accumulation of persistent toxic
substances, and 4. the contribution of agricultural systems to the
global carbon cycle.
How are Soil Physical PropertiesMeasured in the Field? Field measurements and observations are
divided into the following three categories:Soil Sampling – samples of the soil surface
collected from each plot and submitted to a laboratory for chemical and physical analysis.
Soil Compaction – the percentage of the soil surface exhibiting evidence of soil compaction and the types of compaction observed.
Soil Erosion –factors related to the accelerated loss of soil due to water erosion (e.g., bare soil, soil surface thickness, slope, soil texture).
What Types of Analyses are Doneon Soil Samples in the Laboratory? Bulk density, water content, and coarse fragment
(>2-mm) contentpH (water and 0.01 M CaCl 2 )Total carbonTotal organic carbonTotal inorganic carbon (carbonates) (pH>7.5
soils only)Total nitrogenExchangeable cations (Na, K, Mg, Ca, Al, Mn)Extractable sulfur and trace metals (Sr, Ba, Mn,
Ni, Cu, Zn, Cd, Pb).Extractable phosphorus (Bray 1 method for pH <
6 soils, Olsen method for pH > 6 soils)
PRAKTIKUM: pendugaan kualitas dan kesehatan tanah akibat manajemen agroekosistemMemilih lahan pertanian: berbagai penggunaan
lahan (tanaman pangan, tanaman hortikultura)Mengambil sampel tanah, untuk analisis
beberapa indikator penting Biologi, Fisik, Kimia.
Beberapa indikator diamati di lapangan, dan indikator lainnya diamati di laboratorium (yang tidak bisa diamati di lapangan)
Berdasar hasil analisis (lapangan dan Lab), dilakukan evaluasi kualitas tanah, dan rekomendasi perbaikan manajemen.