Manajemen Agroekosistem : ASPEK TANAH

1. ManajemenAgroekosistem:ASPEK TANAH Eko Handayanto & Nurul Muddarisna 9 Maret 2011

2. Pengajar Eko Handayanto, Ir (UB), MSc (Adelaide), PhD (London), Prof. Nurul Muddarisna, Ir (UB), MP (UB), studi S3 UB

3. Landasan • TANAH adalahpondasiseluruhbiosfer • MATAHARI adalahdasarsebagianbesarkehidupandibumi memasokenergiradiasiuntukpemanasanbiosferdankonversi CO2 dan air secarafotosintetikolehtanamanhijauanmenjadisumbermakanandanoksigenuntukkonsumsihewandanorganisme lain. • Sebagianbesarorganismehidupmenggunakanoksigenuntukmemetabolissumbermakanantersebut, menangkapenerginya, danmendaurpanas, CO2 dan air kelingkunganuntukmemulaisiklushidup.

4. Landasan • Proses 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.

5. Agricultural Development

6. Tanah vs Agroekosistem Tanah 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!!!

7. Tanah Sebagai Komponen Ekosistem CO2 Atmosfer Organisme Perombak (mikro-organisme, Herbivora, Karnivora) Produsen Primer (tanaman) Sisa Organik (tanaman, hewan, TANAH) • Tanah merupakan bagian dari Ekosistem, tetapi tanah juga • merupakan suatu Ekosistem

8. FUNGSI TANAH

9. FUNGSI TANAH

10. FUNGSI TANAH

11. Kualitas Tanah & Kesehatan Tanah • Fungsi Tanah TIDAK BISA diamatisecaralangsung diamatimelalui INDIKATOR Kualitas Tanah atauKesehatan Tanah • Kualitas Tanah (soil quality) didefinisikansebagaikemampuansuatutanahuntukmemerankanfungsinya, didalambatasanekosistemalammaupuanbuatan, untukmelestarikanproduktitastanamandanhewan, memperbaikiataumeningkatkanqualitas air danudara, danmenunjangkesehatandanmanusiadan habitat • Kualitastanahbisakualitatif (misaldrainasecepat); bisajugakuantitatif (misalinfiltrasi air 5cm/jam)

12. Kualitas Tanah & Kesehatan Tanah • Kesehatan 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

13. Kualitas Tanah & Kesehatan Tanah • Dua 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 dinamis • Banyak 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

14. Keberlanjutan Agroekosistem • Kesehatan Tanah (soil health) menentukankeberlanjutansistempertaniandankualitaslingkungan yang secarabersama-samamenentukankesehatantanaman, hewandanmanusia

15. Indikator BIOLOGI • Kesehatan 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.

16. Indikator KIMIA (pH) • Untukmemperolehproduksitinggi, petaniharusmemasokUnsur Hara kedalamtanah; dapatdilakukandenganpenambahanpupukanorganik, pembenamansisatanamanpenutuptanah, danmenggunakanberbagaibahanorganikdalambentukpupukkandangdankompos. • Hasilujikimaadalahindikatorkualitastanah yang memberikaninformasitentangkemampuantanahmenyediakanunsurharauntuktanaman yang bergantungpadapH. • pH tanahadalahestimasiaktivitas ion H dalamlarutantanah. • pH jugasebagaiindikatorketersediaanunsurharatanaman.

17. Indikator FISIK • Indikator 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).

18. Ringkasan Indikator Kesehatan Tanah yang digunakan untuk mengamati Fungsi Tanah

19. Aplikasi & Konsep: Minimum Data Set (MDS) • MDS dapatdigunakanuntukmengamatikualitastanahdanperubahannyaakibatpraktekmanajemen, melaluipemilihanindikatorkunci, sepertitesktur, bahanorganik, pH unsurhara, beratisi, konduktivitaslistrik, dankedalamanperakaran • MDS membantuindentifikasiindikatortanah yang relevandanmengevaluasikaitanantaraindikatorterpilihdansifattanahdantanaman yang menonjol • MDS adalah data minimum yang diperlukanuntukmemperolehpemahamankomprehensifterhadapsifattanah yang dievaluasi (lihatGambarberikut).

21. Indikator Diagnostik • Karena 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

22. MDS indikator fisik, kimia, biologi untuk mengukur kualitas tanah

26. 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.

27. Contoh kerangka intreperetasi indikator kesehatan tanah pada lahan pertanian

29. TUTORIAL

30. Aspek Tanah (kualitastanah) dalamManajemenAgroekosistem • Pertimbangan 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?

31. Kualitas Tanah • Sifattanahberperanpentingdalampencapaiantujuanagroekosistem, misalnya, kandunganunsurharadalamtanahmempengaruhiproduksitanaman, pelindianhara, dankomposisitanaman • Perangandatanahmenurunkanberbagaidefinisitentangkualitastanah, berikutini.

32. Definisi • Acton & 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."

33. Kategorisasi Tujuan Umum Agroekosistem

34. *Variables also influenced by soil properties

35. Water Quality Goals • Water 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.

36. Crop Productivity Goals The four A’s of crop productivity (modified from Cook and Veseth 1991)

37. Crop Productivity Goals • The 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.

38. Crop Productivity Goals • The 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.

39. Air Quality Goals • Air 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

40. Gas Emission Goals • Kyoto 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

41. Natural Habitat/Biodiversity Goals • Loss 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

42. Food Quality Goals • There 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

43. Soil Quality & agroecosystem • Soil quality information contributes to the investigation of several key agroecosystem concerns: • the productivity and sustainability of agroecosystems, • the conservation of soil and water resources, • the accumulation of persistent toxic substances, and • the contribution of agricultural systems to the global carbon cycle.

44. 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).

45. What Types of Analyses are Doneon Soil Samples in the Laboratory? • Bulk density, water content, and coarse fragment (>2-mm) content • pH (water and 0.01 M CaCl 2 ) • Total carbon • Total organic carbon • Total inorganic carbon (carbonates) (pH>7.5 soils only) • Total nitrogen • Exchangeable 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)

46. PRAKTIKUM: pendugaan kualitas dan kesehatan tanah akibat manajemen agroekosistem • Memilih 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.