Karbohidrat Dalam Tanaman

 

Siklus Nutrisi, Bahan Organik Tanah, Fiksasi Nitrogen dalam agroforestry

Hubungan tanah-tanaman-hara-air; bagian paling dinamis

Definisi siklus hara: perpindahan hara yang kontinu dari tanah ke tanaman dan kembali ke tanah (melibatkan pelapukan mineral tanah, aktifitas biota, dan transformasi lain)

3 kelompok unsur hara:

1.       Hara primer        :N, P, K

2.       Hara sekunder  :kalsium, magnesium, dan sulfur

3.       Mikro hara          :Boron, Chlorin, Cobalt, Copper, Iron, Mangan, Molibedenum, Zinc

Gambar sederhana siklus hara dalam ekosistem hutan alam (Nair, h.278)

Perbandingan siklus hara pada ekosistem hutan, sitem pertanian dan sitem agroforestry

(Nair, p284)

(Young, p.119)

Pengaruh sistem AF terhadap siklus hara

·         Peningkatan daya tangkap hara (Nutrient pumping)

·         Peningkatan fiksasi N (chapter 17)

·         Pengurangan kehilangan unsur hara melalui konservasi tanah (chapter 18)

·         Penembahan jumlah hara melalui mineralisasi bahan organik

BOT

Apasih bot itu?

Seluruh material organik yang ada di dalam tanah

1.       Material yang telah terdekomposisi penuh, humus (menyatu menjadi koloid tanah)

2.       Tanaman/jasad renik dalam berbagai tahapan dekomposisi (serasah)

Peran BOT

1.       Memelihara kondisi fisik tanah termasuk kapasitas pengikatan air

2.       Dalam sistem low input; BOT menyediakan suplay hara agar seimbang, mencegah leaching,

3.       Dalam sistem medium-high input: BOT meningkatkan penggunaan pupuk secara efisien melalui pengikatan hara,

Peran pohon dalam sistem AF terhadap BOT

1.       Penyedia suplai biomasa (serasah, pangkasan, residu akar)

2.       Mengurangi laju dekomposisi

3.       Mengurangi kehilangan BOT

Kajian BO identik dengan kajian bahan organik karbon

·         Selama proses konversi serasah-humus, terjadi kehilangan karbon

·         Jumlah kehilangan karbon:

80-90% untuk bagian atas tanaman

50-80% untuk bagian akar

·         Kajian BOT didasarkan pada oksidasi bahan organik karbon

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    

 

Serasah dan dekomposisi

·         “litter quality” : kandungan hara dan laju dekomposisi

·         “high quality”:

o   Serasah dengan kandungan hara (terutama N) tinggi,

o   Mudah terdekomposisi

o   C/N ratio rendah

·         “low quality”:

o   Serasah dengan kandungan hara rendah,

o   Sulit terdekomposisi

o   Contohnya bagian kayu berlignin

o   C/N ratio tinggi

Dekomposisi daun

Jenis tanaman	Nilai waktu paruh (hari)	Persistency value terhadap leucaena
Leucaena leucocephala	31	1
Gliricidia sepium	22	0,7
Flemingia macrophylla	53	1,7

Sumber Yulian fendi

Model kurva dekomposisi baru (Jama-Adam (1993))

·         Hubungan karbon tersisa terhadap waktu merupakan garis lurus

·         Memiliki dua bagian berbeda (fase I-slope tinggi, dan fase II-slope rendah)

·         Fase I pendek+ waktu paruh pendek

 

 

 

 

                            Proses pemulsaan dengan hasil pruning tanaman MPTS memberikan kontribusi unsur hara sbb:

pohon dan Produksi biomassa

4 komponen yang dihitung dalam biomassa (daun, bagian reproduksi (buah dan bunga), Kayu, akar

Rata-rata produksi biomasa

·         Evergreen rainforest      :rata-rata 20.000 kg/ha.th (10.000-40.000 kg/ha.th)

·         Semi deciduous forest   :rata-rata 20.000 kg/ha.th (di dataran tinggi lebih rendah)

·         Savanna                               :lembab 10.000 kg/ha.th-kering 5.000 kg/ha.th

·         Desert scrub area             :≤2.500 kg/ha.th

Data produksi biomasa dari berbagai tanaman MPTS dalam sistem AF

Peranan akar

Kandungan hara dalam akar (Koopmans and Andriesse (1982), Andriesse et. Al (1987) N             76 kg/ha              14,5% P             3,5 kg/ha             18,5% K             53 kg/ha              15,5% -> total hara tanaman

 Akar dan Produksi biomassa

 
               Tabel 16.7 Nair p.300

Mengindikasikan bahwa akar dalam sistem AF memberikan kontribusi lebih besar terhadap biomasa

Fiksasi nitrogen

Biological nitrogen fixation (BNF)

·         Major penelitian pertanian

·         Menawarkan kesempatan pemanfaatan N atmosfir yang mudah dan ramah lingkungan

·         Terjadi melalui simbiosis dan non simbiose

·         Sistem agroforestry menawarkan kesempatan yang unik untuk eksploitasi fiksasi nitrogen yang berkualitas dari tanaman serba guna

Fiksasi nitrogen

·         Proses reduksi N₂ menjadi NH₄⁺

·         Hanya dilakukan mikro organisme prokariot

o   Bakteri rhizobium dengan legum

o   Frankia (actinomicetes) dengan non legum

·         Karakteristik dari tanaman legum (90% mimosoides dan papilionoides, 34% caesalpinoides) dan pada sebagian kecil non legum

·         Crops, cover crops dan tanaman tahunan

40-200 kg N/Ha/Th

·        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tanaman Rhizobial

·         Akar legum tropis membentuk nodul dengan 2 tipe rhizobium

o   Fast growing (genus rhizobium);

§  Leuca leucacephala, Sesbania grandiflora

o   Slow growing (genus Bradyrhizobium):

§  Acacia mearnsii atau A. albida

·         Kombinasi keduanya: Acacia seyal

Acacia

Acacia albida dengan Bradyrhizobium

A. Senegal, A. nilotica, A. tortilis dengan Rhizobium

A. cauriculiformis dan A. mangium : pengikat nitrogen yang baik

A. Mearnsii dengan Bradyrhizobium :200 kg N/Ha/Th (pH tanah tidak , 4,5)

Albizia

·         Ada sekitar 100 spesies tersebar di Afrika, Asia dan Amerika tropis

·         2 spesies A. lebbeck dan A. falcataria (Paraserianthes falcataria) sebagai tanaman yang memperbaiki tanah karena nodulnya sangat melimpah

·         P. falcataria: nodulnya melimpah dengan kapasitas fiksasi N yang baik, bagaimanapun karena itu sangat menuntut banyak di dalam persyaratan tanah. Pada tanah yang tidak subur maka fiksasi N nya juga sedikit.

o   Calliandra calothyrsus

§  Erythrina : 60 kg N/Ha Th

o   Gliridia sepium : 13 kg N/Ha/Th

§  Inga jinicull

o   Leucaena leucephala: 100-500 kg N/Ha/Th

§  Mimosa scabrella

o   Sesbania grandiflora

Tanaman Actinorhizal

·         ± 200 Tanaman Non Legum : 19 genera dan 9 famili bersimbiose dengan Frankia

·         Terutama pada Alnus, Casuarina dan Allocasuarina

·         Tanaman lalin: Coriaria (192 kg N/Ha/Th)

Alnus acuminate (syn. A. jorullensis)

Casuarinaceae

                Casuarina:

·         Casuarina cunninghamiana, C. equissetifolia, C.junghuhniana (C.montana) C. glauca, C. obesa, C. oligodon

 

Allocasuarina:

·         A. decaisneana, A. fraseriana, A. littoralis, A. torulosa,A. strica (syn Casuarina veticillata)

Gymnostoma:

·         G. deplancheana, G. papuana, G. rumphiana

PENGUKURAN FIKSASI NITROGEN:

·         METODE SELISIH (NITROGEN DIFFERENCE)

·         METODE REDUKSI ACETYLENE (REDUCTION OF ACETYLENE)

·         METODE PENGAYAAN ¹⁵N (¹⁵N ENRICHMENT)

·         METODE KELIMPAHAN ¹⁵N ALAMI (NATURAL ¹⁵N ABUNDANCE)

·         ¹⁵N DEPLETED MATERIAL

·         ANALYSIS OF NITROPENGUKURAN GEN SOLUTE IN THE XYLEM SAP

Pengukuran Fiksasi Nitrogen dari beberapa Spesies Berkayu yang sesuai untuk sistem Agroforestry

spesies	Fiksasi N2 (kg/ha/th)	reference
Acacia mearnsii	200	Dommergues (1987)
Casuarina equisetifolia	60-100	Dommergues (1987)
Erythrina poeppigiana	60	Escalante et al. (1984)
Acacia albida	20	Nair (1984)
Gliricidia sepium	13	Roskoski et al. (1982) Szott et al. (1991)
Inga jinicuil	35-40	Roskoski et al. (1982)
Leucaena leucocephala	100-500	Hogberg and Kvarnstrom (1982); Sanginga et al. (1985)
Sesbania rostrata	83-109	Peoples and Herridge (1990)

 

TEKNOLOGI PEANFAATAN POHON PEMFIKSASI N DALAM AGROFORESTRY

Pemilihan Jenis dan Provenan dari Pohon Pemfiksasi N

1.       Jenis-jenis potensial dengan Fiksasi N yang tinggi (100-300 N kg/ha/th dan lebih):

Acacia mangium, Casuarina equisetifolia, Leucaena leucephala

a.       Intoleran             : L. leucephala, Calliandra calothyrsus

b.       Toleran                 : A. mangium

2.       Jenis-jenis potensi dengan fiksasi N rendah (, 20 kg N kg/ha/th):

Acacia albida, A. raddiana, dan A. senegal

 

Inokulasi dengan Rhizobium dan Frankia

·         Inokulasi tanama inang dengan tanah atau nodul yang dihancurkan

·         Resiko kontaminasi patogen tinggi:

Rhizoctonia sloani atau Pseudomonas solanacearum pada C. equisetifolia Nematoda pada Acacia

·         kultur murni Frankia

·         inokulasi Rhizobium untuk seedling: pada saat benih di semai atau benih dicampur langsung dengan inoculum

·         equivalent dengan pemberian pupuk urea 150 kg/ha

inokulasi dengan cendawan mikoriza

·         meningkatkan penyerapan P dan Zn, Cu, Mo dan K

·         selalu berasosiasi dengan tanaman pemfiksasi N

·         ektomikoriza dan endomikoriza

pemupukan

kontrol kemasaman tanah

·         berhubungan dengan faktor toksik AI dan atau Mn dan Defisien Ca & Mo

·         mempengaruhi tanaman inang dan simbiose mikroorganisme

·         pemberian kapur atau bahan organik

TREND DALAM PENELITIAN FIKSASI N₂ DI MASA DEPAN DALAM AGROFORESTRY

·         STRAIN RHIZOBIUM

·         STRAIN FRANKIA

·         TANAMAN INANG

·         GENETIK

·         STRESS LINGKUNGAN

 

CONCLUSION

1.       Pohon bukan merupakan satu-satunya sumber penambahan bahan organik atau biomass

2.       Ada komponen tanaman bawah/musim yang juga berperan secara signifikan

3.       pengelolaan/praktik Manajement dalam sitem agroforestry merupakan kunci dalam pemeliharaan bahan organik