46
Eko Handayanto & Nurul Muddarisna 9 Maret 2011

Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

  • 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

Page 1: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

Eko Handayanto & Nurul Muddarisna9 Maret 2011

Page 2: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

(1) Eko Handayanto, Ir (UB), MSc (Adelaide), PhD (London), Prof.

(2) Nurul Muddarisna, Ir (UB), MP (UB), studi S3 UB

Page 3: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 4: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 5: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 6: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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!!!

Page 7: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 8: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 9: Manajemen Agroekosistem : ASPEK 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

Page 10: Manajemen Agroekosistem : ASPEK 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

Page 11: Manajemen Agroekosistem : ASPEK 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)

Page 12: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 13: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 14: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

Keberlanjutan AgroekosistemKesehatan Tanah (soil health)

menentukan keberlanjutan sistem pertanian dan kualitas lingkungan yang secara bersama-sama menentukan kesehatan tanaman, hewan dan manusia

Page 15: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 16: Manajemen Agroekosistem : ASPEK 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.

Page 17: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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).

Page 18: Manajemen Agroekosistem : ASPEK 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

Page 19: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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).

Page 20: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH
Page 21: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 22: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

MDS indikator fisik, kimia, biologi untuk mengukur kualitas tanah

Page 23: Manajemen Agroekosistem : ASPEK 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

Page 24: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 25: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 26: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 27: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

Contoh kerangka intreperetasi indikator kesehatan tanah pada lahan pertanian

Page 28: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 29: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH
Page 30: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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?

Page 31: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 32: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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."

Page 33: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH
Page 34: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 35: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 36: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

Crop Productivity Goals

The four A’s of crop productivity (modified from Cook and Veseth 1991)

Page 37: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 38: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 39: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 40: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 41: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 42: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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

Page 43: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.

Page 44: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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).

Page 45: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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)

Page 46: Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

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.