Pertanyaannya sekarang: Bagaimana oksida besi itu memicu terbentuknya etilen dalam tanah? Bentuk zat besi ini bereaksi dengan suatu ‘prekursor’ dari etilen yang sudah terdapat di dalam tanah. Dalam hal ini terjadi suatu reaksi yang kemudian menghasilkan terlepaskannya etilen. Penelitian kami membuktikan bahwa prekursor ini berasal dari tanaman itu sendiri; dan yang lebih penting adalah bahwa prekursor ini hanya (mampu) berakumulasi sampai ke suatu jumlah yang banyak [melulu] pada daun-daun yang telah jadi tua dari tanaman tersebut. Ketika daun-daun tua ini jatuh ke tanah dan membusuk, jumlah prekursor itu di dalam tanah jadi meningkat. Kemudian, jika keadaannya cocok untuk terjadinya mobilisasi oksida besi, etilen kemudian diproduksi atau dihasilkan.
Kami juga telah membuktikan bahwa berbagai spesies tanaman memiliki kuantitas yang berbeda dalam banyaknya jumlah prekursor yang kemudian terakumulasi ketika daun-daunnya menua. Hal ini penting diketahui supaya kita bisa memilih jenis spesies tanaman yang tepat digunakan sebagai tanaman-tanaman penutup tanah untuk meningkatkan kemampu tanah-tanah pertanian memproduksi etilen. Beberapa spesies tanaman yang menghasilkan konsentrasi tinggi untuk jumlah prekursornya adalah padi, phalaris, bunga krisan, avokat, bullrush, pinus radiata. Yang rendah hasil prekursornya adalah Dolichos, paspalum, lucerne dan bracken fern (pakis).
Jika kita lihat lagi, tidaklah terlalu mengherankan bahwa prekursor etilen hanya dapat berakumulasi pada daun-daun tua yang mati. Dalam dunia alamiah dari tanaman, daun-daun tua yang mati itu adalah, jika dikumpulkan, berupa gundukan daun kering yang berasal dan jatuh dari pohon ke atas tanah. Begitu pula kita tahu bahwa dalam kebiasaan pertanian kebanyakan daun-daun tua itu dirontokkan dan disingkirkan dari lahan ketika panen atau dengan cara memangkas atau dengan cara membakar sisa-sisa panen. Itulah sebabnya mengapa kemudian tanah-tanah pertanian biasanya jadi miskin dengan prekursor ini.
Benang merahnya, sekarang kita bisa mengidenfikasi bagaimana caranya agar keadaan tanah memenuhi persyaratan agar dapat memproduksi etilen, yaitu (1) pertama-tama harus ada kegiatan mikrobial aerobik yang intensif, setidak-tidaknya pada bagian perakaran, untuk mamastikan terbentuknya suatu bentuk mikrositus anaerobik yang tidak ada zat-asamnya; (2) keadaan pada bagian mikrositus haruslah cukup tereduksi [kekurangan zat-asam] agar dapat memobilisir oksida besi yang akan memicu produksi etilen; (3) konsentrasi nitrogen-nitrat dalam tanah harus dijaga agar hanya sejumlah sedikit, agar kandung zat besi ferrous dapat diangkut; (4) harus terdapat suatu cadangan prekursor etilene yang jumlah yang memadai.
BERSAMBUNG
2009-06-10
Produksi etilen di dalam tanah (2)
2009-06-06
Diagram Siklus Zat Asam dan Etilen
 |
| From Pertanian Alami - Natural Farming |
Mohon di-klik gambar di atas ini untuk dapat membaca keterangan-keterangannya secara lebih jelas ..
Sumber:
Paul W. Syltie, How Soils Work, hlm.99
2009-06-05
Produksi etilen di dalam tanah (1)
Penelitian kami memperlihatkan bahwa etilen (ethylene), suatu senyawa sederhana berbentuk gas, dihasilkan di 'daerah' mikrositus anaerobik tersebut. Lebih dari itu, etilen ini berfungsi mengatur kegiatan mikro-organisme tanah, dan sedemikian rupa mempengaruhi rasio kecepatan pembusukan bahan-bahan organik, daur nutrisi tanaman dan timbulnya penyakit tanaman. Konsentrasi etilen dalam atmosfer tanah jarang dapat mencapai satu sampai dua bagian per satu juta satuan. Etilen tidak bertindak dengan cara membunuh mikroorganisme tanah, tetapi dengan cara menidakaktifkannya secara sementara – ketika konsentrasi etilen menurun dalam satuan gelungnya. Mikroba-mikroba kemudian mulai aktif bergiat.
Etilen tanah dihasilkan dalam bentuk yang kita sebut sebagai “SIKLUS ZAT ASAM DAN ETILEN' (oxigen-ethylene cycle). Pada awalnya, mikroorganisme tanah menjadi banyak dalam bentuk zat-zat yang dikeluarkan dari akar-akar tanaman dan kegiatan itu mengakibatkan berkurangnya kandungan zat asam dari dalam tanah pada bagian-bagian mikrositus. Etilen kemudian diproduksikan dalam mikrositus-mikrositus itu dan dikeluarkan, sambil menonaktifkan kegiatan tanpa membunuh mikroorganisme tanah. Ketika semua ini terjadi keperluan zat asam berkurang sehingga zat asam itu dihembuskan kembali ke bagian mikrositus. Hal ini menghentikan atau sangat menurunkan produksi etilen, yang memampukan mikroorganisme tanah memulai kegiatannya. Adalah sangat baik dan bermanfaat bagi tanaman jika produksi etilen ini dipastikan terjadi sehingga perlu ditemukan cara-cara agar siklus ini bisa terulang secara terus-menerus.
Dalam keadaan tanah yang tak terganggu —seperti karena pembajakan— selayaknya yang terjadi di tengah hutan dan di kawasan padang rumput, etilen dapat secara terus-menerus dideteksi keberadaannya di dalam atmosfer tanah. Ini adalah suatu tanda bahwa perputaran zatasam-etilen terus terjadi secara efisien. Sebaliknya, pada kebanyakan tanah pertanian, konsentrasi etilen sangat sangat rendah atau bahkan tidak ada sama sekali. 'Perputaran zatasam-etilen' ini hanya dapat berlangsung jika etilen memainkan peranan penting dalam mengatur kegiatan mikroba di dalam tanah. Sudah sangat kita fahami dan sudah menjadi pengetahuan umum bahwa di dalam suatu ekosistem yang tak terganggu di mana terjadi suatu proses pembusukan secara seimbang dan lambat, daur nutrisi tanaman yang efisien dan penyakit tanaman yang ada di dalam tanah menjadi tidak penting sama sekali untuk diperhatikan. Ketika ekosistem ini terganggu karena penggunaan hutan untuk pertanian, situasinya jadi sangat berubah. Terjadi suatu kemerosotan yang mencemaskan dalam jumlah bahan-bahan organik tanah, sehingga keadaan kurang pangan pada tanaman menjadi sangat biasa dan penyakit tanaman meningkat drastis. Kita kemudian mencoba mengatasi masalah-masalah ini dengan menambahkan pupuk-pupuk tak-organik dan penggunaan pestisida kimiawi, yang ternyata jadi sangat menaikkan biaya produksi. Bukankah pada umumnya yang terjadi dalam kenyataan adalah bahwa semakin lama kita membudayakan tanah, akan semakin banyak input yang diperlukan untuk mempertahankan hasil panen.
Kami berpendapat bahwa keadaan ini dapat dibalik atau dikembalikan ke keadaan semula, setidaknya sebagian, jika kita dapat menciptakan keadaan yang sesuai dan diperlukan untuk memproduksi etilen di dalam bentuk keadaan tanah yang tak terganggu. Kita sekarang tahu bahwa salah satu sebab utama mengapa tanah-tanah pertanian yang terus diganggu atau dibajak itu gagal memproduksi etilen adalah karena teknik-teknik yang kita kembangkan ternyata menimbulkan perubahan bentuk nitrogen di dalam tanah. Di dalam tanah-tanah yang tak diganggu, seperti di bawah hutan atau padang rumput, pada umumnya semua nitrogen yang ada berada dalam bentuk ammonium ditambah sedikit unsur mikro nitrogen-nitrat. Jika ekosistem ini diganggu karena kepentingan pertanian, pada akhirnya nitrogen tanah tampil dalam bentuk nitrat. Perubahan ini terjadi karena gangguan yang terkait dengan operasi pertanian itu merangsang kegiatan suatu kelompok tertentu dari bakteri yang mengubah nitrogen ammonium menjadi nitrogen-nitrat. Tanaman dan mikro-organisme dapat menggunakan kedua bentuk nitrogen itu, tetapi penelitian kami jelas membuktikan bahwa produksi etilen di dalam tanah jadi terhambat ketika jumlah bentuk nitrat itu melebihi suatu jumlah satuan mikro (trace amount). Nitrogen ammonium tidak memiliki suatu efek menghambat terhadap produksi etilen.
BERSAMBUNG
2009-06-03
Interaksi mikroba dalam tanah dan pertumbuhan tanaman yang sehat
Oleh Robyn Francis
Pendiri dari Djanbung Garden Permaculture Education
Interaksi mikroba dalam tanah memegang peranan kunci dalam mengendalikan penyakit tanaman secara biologis, pembusukan bahan-bahan organik, dan daur bahan-bahan makanan pokok untuk tanaman. Jika kita memahami mekanisme ini dengan baik, maka kita dapat menemukan suatu metode yang lebih efisien untuk menanam tanaman, baik tanaman pangan maupun tanaman kebun.
Tetapi, sebelum kita membahas interaksi ini, pentinglah kita tegaskan kedudukan khas dari tanaman dalam ekosistem mana pun. Tanaman adalah satu-satu organisme hidup yang mampu secara langsung menggunakan tenaga matahari dan dalam proses ini tanaman mengubah tenaga matahari itu menjadi bentuk-bentuk (tenaga) lain yang bermanfaat untuk makhluk-makhluk hidup. Pigmen hijau atau klorofil yang terdapat pada daun tanaman menangkap tenaga cahaya matahari dan kemudian terjadi suatu interaksi di dalam daun dengan bantuan gas karbon dioksida yang terdapat dalam atmosfer yang menghasilkan senyawa-senyawa karbon yang dapat dimanfaatkan oleh makhluk-makhluk hidup yang lain, termasuk manusia, binatang, serangga dan jutaan mikro-organisme ketika makhluk-makhluk itu memakan tanaman atau sisa-sisa tanaman.
Meskipun tanaman memiliki kemampuan khas menangkap tenaga matahari dan mengubahnya menjadi tenaga kimiawi yang diperlukan untuk tumbuh, untuk bermetabolisme dan menghasilkan bunga serta buah, tanaman juga memerlukan materi-materi lain yang tidak dapat dihasilkan oleh tanaman itu sendiri. Misalnya, tanaman memerlukan berbagai anasir, termasuk nitrogen, fosfor, belerang, kalsium, magnesium, potassium dan anasir mikro lainnya. Tanah adalah ‘tempat penampungan’ dari semua anasir itu, tetapi untuk mendapatkan pasokan yang memadai, tanaman harus mengubah lingkungannya di sekitar perakarannya agar dapat memobilisirnya. Cara yang paling penting yang dilakukan oleh tanaman untuk mencapai kemampuannya ini adalah dengan merangsang kegiatan mikroorganisme di dalam tanah yang berada di sekitar akar-akar dan kemudian mikroba-mikroba itu meningkatkan pengangkutan sari-sari makanan. Tanaman merangsang kegiatan mikroba dalam tanah dengan memberikan tenaga kimiawi dalam bentuk cairan akar dan kotoran-kotoran yang dikeluarkan dari perakaran. Sayangnya, dalam banyak metode konvensional yang diterapkan dalam pertanian, hubungan-hubungan ini dirusak sehingga timbul masalah tak lancarnya pengangkutan sari-sari makanan ke dalam tubuh tanaman dan menimbulkan penyakit tanaman.
Penelitian muta’akhir menunjukkan bahwa selama suatu tanaman hidup dan berkembang sebanyak 25 persen tenaga kimia yang dihasilkan dari daun-daun dalam bentuk senyawa-senyawa karbon ternyata hilang masuk ke dalam tanah di sekitar perakaran. Materi ini hilang entah dalam bentuk cairan akar atau sel-sel tanaman yang layu lalu mati. Tanaman telah bersusah payah menangkap tenaga matahari dan mengubahnya menjadi tenaga kimiawi, tetapi kemudian seperempat tenaga itu hilang ke dalam tanah! Apakah bukan suatu kesia-siaan? Bagaimana memahami hal semacam ini? Salah satu pandangan menyatakan bahwa tak ada di dalam alam ini suatu ciptaan yang sepenuhnya sempurna, karenanya dapat dikatakan bahwa akar-akar tanaman itu bocor dan kebocoran itu tak terelakkan. Saya tak setuju dengan pemahaman ini. Sebab, jika suatu sistem makhluk hidup itu ternyata ‘bocor’ sampai memboroskan seperempat tenaga yang dihasilkan, maka masalahnya tentu terletak pada tingkat bagaimana tenaga itu dihasilkan atau diproduksikan. Tentunya ada suatu hal yang salah pada tingkat produksi. Padahal yang sesungguhnya terjadi tidaklah demikian. Konsekuensinya, tak dapat dikatakan lain bahwa tenaga (yang hilang) itu mestinya (telah) dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk-makhluk lain yang ada di sekitar perakaran, yaitu mikroorganisme. Jika tidak, mestinya evolusi sudah akan menghasilkan suatu seleksi tanaman menuju ke jenis-jenis tanaman yang lebih mampu bertahan dalam keadaan kekurangan tenaga.
Bagaimana masalah hilangnya tenaga kimiawi tanaman ini dapat difahami? Bagaimana tanaman ternyata masih dapat mendapatkan manfaat dari situasi kehilangan tenaga ini? Yang paling penting dipegang di sini adalah bahwa senyawa-senyawa itu menjadi sumber energi bagi mikroorganisme yang banyak terdapat di sekitar daerah perakaran (rhizosphere). Mikroorganisme ini berkembang biak secara cepat sehingga menghabiskan banyak zat asam di dalam tanah dalam ukuran yang sangat banyak yang berada di sekitar rhizosphere. Di situ terbentuklah suatu mikro-situs anaerobik yang tak lagi mengandung zat asam. Terbentuknya mikrositus anaerobik ini memegang peranan penting sehingga tanaman dapat menjadi sehat dan kuat.
2009-06-01
Pendapat Pakar Tanah Alan Smith
Teman-teman, sebelum sajian tulisan dari Robyn Francis tentang "Tanah yang Hidup", Jurnal Permakultur Internasional mengetengahkan pendapat quot unquot dari ilmuwan tanah bernama Alan Smith dari Universitas New South Wales, Australia. Ia menjabat sebagai ilmuwan peneliti utama di Fakultas Pertanian di univesitas tersebut.
Smith berangkat dari pertanyaan seseorang yang tak mengerti mengapa lahan pertanian tak perlu dibajak supaya tanaman jadi subur. Praktik tak membajak itu sendiri telah dilakukan oleh petani-peneliti lain sebelumnya seperti Fukuoka-san dari Jepang yang tersohor itu. Tapi Fukuoka-san kurang menjelaskannya dengan gamblang dari sisi ilmu tanah, sehingga masih banyak orang yang mempertanyakan, bagaimana mempertanggungjawabkan praktik tak membajak lahan tersebut ..
Saya mengerti mengapa Anda bingung ketika mencoba menafsirkan pendapat dan sanggahan terhadap pertanyaan ‘perlukah tanah di atas lahan setiap kali dibalik, dicangkul, atau dibajak agar udara masuk ke dalamnya.’ Saya bukanlah orang yang percaya pada pentingnya pengudaraan pada tanah, setidaknya untuk keadaan di Australia. Ada satu hal yang harus kita khawatirkan, yaitu apa yang biasanya kita lakukan pada permulaan sebelum menanam, seperti membalik, membajak tanah, memberi pupuk, dsb. yang memang memberikan apa yang kita inginkan sehingga tanaman tampak tumbuh tapi sesungguhnya perlakuan ini membawa berbagai masalah dalam jangka panjang. Selama ini kita percaya bahwa tanah perlu dibalik dan dibajak dan berbagai perlakuan lain untuk memberikan oksigen pada tanah tersebut.
Memang tak diragukan bahwa membajak tanah memberikan dampak pengudaraan pada tanah tersebut dan menghasilkan adanya kontak langsung antara tanah yang bermineral itu dengan berbagai residu organik yang terkandung di dalamnya. Perlakuan ini merangsang kegiatan mikroba dan nutrisi tanah yang selama itu tertahan di dalam kandungan organik kemudian dengan cepat dibebaskan dari dalam cengkeraman tanah. Namun, jika tanaman tidak segera ditanam di tanah itu dan karenanya bisa segera menyerap sari-sari nutrisi yang terbongkar, sari-sari nutrisi itu akan segera terlarut menyerupai lindi yang tak bisa lagi diserap oleh tanaman. Ketika dan setelah memberikan udara pada tanah tentunya dan biasanya membuat tanaman-tanaman yang ada pada tanah itu terbongkar, terbalik, terbenam, sehingga tidak ada lagi tanaman-tanaman. Padahal justru persis saat itulah sesungguhnya nutrisi itu selayaknya diserap oleh tanaman. Nutrisi itu tersia-siakan.
Jika praktik ini terjadi dari satu musim ke musim yang lain secara terus-menerus, maka jelaslah ada yang sesungguhnya terjadi: hilangnya dan tersia-siakannya nutrisi tanah untuk tanaman. ‘Teori pengudaraan tanah’ ini sungguh-sungguh terjadi dan berkembang di belahan bumi bagian utara. Di sana musim dingin yang panjang tak memungkinkan terjadinya pembusukan residu-residu organik di dalam tanah. Selama musim semi memang dapat diperoleh manfaat dengan merangsang rasio proses pembusukan sehingga tanaman dapat memperolah nutrisi selama masa pertumbuhan yang relatif sangat singkat. Di Australia, keadaannya pada umumnya mendukung apa yang dibutuhkan tanaman selama musim dingin setidaknya untuk proses pembusukan bahan organik. Jadi, keadaan kami memang berbeda. Perlu pula dipertimbangkan apa masalah-masalah yang muncul ketika ‘pengudaraan’ itu dilakukan di lahan-lahan di daerah tropis, di mana keadaan cuaca jauh lebih mendukung proses pembusukan bahan organik. Ya, kita semua menyadari bahwa keadaan-keadaan semacam mendukung timbulnya bencana.
