SOIL BIOLOGICAL FERTILITY :

1
SOIL BIOLOGICAL FERTILITY The capacity of
ORGANISMS LIVING IN SOIL (microorganisms, fauna
and roots) to contribute to the NUTRITIONAL
REQUIREMENTS of plants and foraging animals for
productivity, reproduction and quality while
maintaining biological processes that contribute
positively to the physical and chemical of soil.
2
Soil organisms are involved in nearly every
aspect of soil quality
Structure/Aggregation
Organic matter
Humification
Soil Community
Nitrate Leaching
Decomposition
Nutrient cycling
3
In order to understand how biology affects our
soils - we need to understand a little about the
organisms who live there
4
ORGANISME TANAH     FAUNA

FLORA  MAKRO
MIKRO
MIKRO  SERANGGA NEMATODA
BAKTERIRAYAP
ROFIFERA AKTINOMISETES
BEKICOT PROTOZOA
CENDAWAN CACING
GANGGANG/ALGAE
5
Soil is a habitat
Soil particles
Plant roots
Water
6
Soil is alive For example, in 1g of
soil gt100,000,000 bacterial cells gt11,000
species of bacteria Also fungi and larger
animals
7
POPULASI (M O) DALAM TANAH YANG SUBUR
Flora dan Fauna Mikro Juta/gram
Bakteri Aktinimesetes Cendawan Ganggang Protozoa (mikro fauna) 1 100 0,1 1 0,01 1 0,01 0,1 0,01 0.1
Fauna Tanah Juta/ha
Cacing tanah gastropoda Kaki Seribu (melipede) Kaki Seratus (centipede) Kutu (mite) 1,8 1,0 1,8 0,8 44,1
8
Whos there?
Macrofauna Soil Engineers
9
Soil Animals
10
Soil animals are important for

1. Decomposition (shredding residues)
2. Mixing soil (aeration)

Decomposition rate of blue grama (Bouteloua
gracilis)
11
Whos there?
Mesofauna Soil predators, pathogens, herbivores
12
Soil mesofauna
Nematodes
Mites
Protozoa
13
Soil mesofauna
Nematodes

• Soil mesofauna are important for
• Residue decomposition
• Predation
• Pathogenesis

Mites
Protozoa
14
Microorganisms Soil process controllers
15
Soil microorganisms
Fungi
Bacteria
Fungi
16
Fungi

• Filamentous growth

What are the advantages of filamentous habit?
17
Fungi

• Filamentous growth
• Functionally critical!

• -Wood degrading
• -Mycorrhizal association
• myco (fungus)
• rhiza (root)
• (Symbiotic structure
• formed by a fungus
• plus a plant)

18
Roots without mycorrhizae
Source Harrison et al 1999
19
Roots with mycorrhizae
Source Harrison et al 1999
20
Bacteria

• Small, single celled
• 2µm

What is the importance of small size?
21
(No Transcript)
22
Bacteria

• Small, single celled
• Abundant

Conventional tillage
Prairie
Bacteria
No-till
Fungi
Forest
23
Bacteria

• Small, single celled
• Abundant
• Diverse -
• taxonomically and functionally!

24
Diversity in soil is important for nitrogen
cycling.
25
Relationship to soil quality?
26
Diversity may be important in response to
management
27
Porosity and Permeability

• The availability of water in a soil is critical
  for agriculture. Without it, nothing grows.
• There are many ways to measure how soils interact
  with water.
• Porosity measures how much space there is between
  soil particles for water and air.
• Permeability measures how easily water flows
  downward through a soil to reach plant roots.
• Water holding capacity measures how much water is
  retained in soil after it drains.

28
PERANAN ORGANISME TANAH (Dalam tanah) 

• MIKRO FLORA
• A. BAKTERI
•  
• Paling banyak dijumpai dalam tanah, sifat
  Heterotrof atau autotrof, panjang 1 3 u m
  dengan diameter 0,5 1 u m.
• ). Heterotrop (contoh Arthrobakter)
• Menggunakan BO sebagai sumber energi
  (populasi meningkat dengan penambahan BO), ada
  yang aerob dan anaerob, suhu optimum 20 o C, pH 7
  (4 10), memerlukan hara anorganik.
• ). Autotropik (contoh Nitrosomonas,
  Nitrobakter)
• Menggunakan CO2 sebagai sumber energi dan
  mengoksidasi senyawa anorganik.
• Beberapa kelompok bakteri lain
• Streptomyces penghasil antibiotik
  (streptomycin), anti cendawan,
• anti virus
• Pseudomonas beberapa spesies , sebagai
  penyebab penyakit
• Bacillus Fiksasi N
• PERANAN
• Dekomposisi bahan organic (BO)
• Fiksasi N non-simbiotik (Azotobacter,
  Clostridium, Bacillus)
• Fiksasi N simbiotik (Rhizobium)
• Nitrifikasi (Nitrosomonas, Nitrobakter)
• Oksidasi Sulfur (Thiobacillus)

29
B. Actinomycetes Kebanyakan aerob, pH 5
atau lebih, sebagian besar psichrophiles,
kebutuhan N rendah.PERANAN Perombakan bahan
organik (ppk kandang, sisa tanaman)Pembentukan
humus, penghancur selulosa 

• C. Fungi
• Banyak didekat permukaan, Heterotrop,
  aerob, toleran terhadap genangan, toleran
  terhadap kemasaman/pH rendah.
• PERANAN Penghancur selulosa dan lignin
•  
• D. Algae
• Ada dipermukaan, mengandung khlorofil, Autotrop,
  toleran terhadap kemasaman dan genangan.
• PERANAN
• Penting dalam kolonisasi, membantu proses
  pembentukan tanah
• Penambat N2 pada padi sawah (contoh
  Nostoc, Anabaena)
• E. Kelompok GANGGANG tanah
• - G. hijau (Chlorophyta). Contoh Chlorella
• - G. hijau-biru (Cyanophyta dan Cyanobakteria)
• - Diatoms (Bacillariophyta)
• - G. hijau-kuning (Xanthophyta)
• PERANAN Urutan kepentingan peranannya dalam
  tanah
• G. hijau gt Diatomae gt G.
  hijau biru gt G. hijau kuning
•  

30
MAKRO FAUNA

• A. Oligochaete (Contoh Cacing tanah, hidup
  pada pH sekitar 7)
• PERANAN - Dekomposisi BO (melumatkan dan
  mencampur sisa tanaman), aerasi tanah, penetrasi
  tanah, agegasi tanah
• B. Molusca (contoh Siput, jumlahnya sangat
  kecil)
•  
• PERANAN Mempunyai enzim selulase (gtgtgt), merusak
  daun
•  
•  
• C. Nematoada (contoh Cacing tidak bersegmen,
  panjang /- 1 mm, diameter lt 50 u m), aerob
  oblogat, hidup pada tanah kasar dan lembab)
  Pemakan protoplasma tanaman, ganggang, dan
  mikrobia heterotrof.
• PERANAN Kurang penting dalam pembentukan
  humus.
•  
• D. Arthropoda (Kaki seribu/millipede dan kaki
  seratus/centipede)
• Saprofit (pemakan
  tanaman dan fauna yang mati), jumlahnya dalam
  tanah sedikit.
•  

31
DEKOMPOSISI/MINERALISASI

• Perubahan senyawa organik menjadi senyawa
  anorganik sederhana.
• Dekomposisi N Organik
• Aminisasi Perubahan protein menjadi amine
• Protein peptide
  asam amino.
• Mikrobia yang berperan Bakteri heterotrof.
•  
• Amonifikasi Perubahan as, amino dan amine
  menjadi amonium
• H
• R C COOH R
  COOH CO2 NH4
• NH2 H2O
• Mikrobia yang berperan Bakteri heterotrof.
•  
• Faktor2 yang mempengaruhi amonifikasi
• Suhu, populasi mikororganisme, BO, air, Aerasi,
  pH, pengolahan tanah.
• NH4 yang terbentuk, akan mengalami proses
• 1). Diserap tanaman, 2). Dimakan bakteri untuk
  dekomposisi,
• 3). Diubah menjadi nitrit dan nitrat, 4).Dijerap
  oleh mineral 2 1
•  
• Nitrifikasi Perubahan amonium menjadi nitrat.

32
Peranan lain dari mikro organisme.

• 1. Denitrifikasi Perubahan nitrat --? nitrogen
  oksida (N2O) --? N2 Pada tanah tergenang,
  proses anaerob.
•  
• 2. Fiksasi N
• a. Non simbiotik pengikatan bebas,
  organisme tanah memperoleh N dari udara dan
  menggunakan BO sebagai sumber energi.
• Azofikasi pengikatan N dari udara oleh
  Azotobacter.
•  
• b. Simbiotik simbiosis antara mikroorganisme
  dan legume
• Fiksasi N melalui bintil akar
  legum oleh bakteri Rhizobium
•  
• 3. Pelarut senyawa2 Fosfat yang tidak larut oleh
  Bakteri Pelarut Fosfat.
•  
• 4. Penhasil metabolit
• Zat pengatur tumbuh (ZPT) antar lain
  Gibberilin, Auxin.
• 5. Dekomposisi/Perombakan Bahan Organik
•  

33

• Tahap-tahap Mineralisasi
• Aminisasi
• Amonifikasi
• Nitrifikasi ? bakteri autotrop
• Energi lt oksidasi garam anorganik
• C lt CO2 atmosfer

Mikroirganisme heterotrop (perlu senyawa C organk)

• Aminisasi
• Fungsi dari aktif organik heterotrop
• Perubahan protein ? asam amino amine
• Mikroorganisme heterotrop (bakteri ? pH netral,
  fungi ? pH masam)
• Amonifikasi
• perubahan asam amino/amine ? amonium
• mikroorganisme heterotrop
• - bakteri, fungi, aktinomicetes
• - aerob, anaerob

34
Jenis-jenis bakteri ? fiksasi N
Mikrooganisme Sifat Penggunaan
Azotobacter Aerab, hidup bebas dalam tanah air, rhizosfer, permukaan daun Hormon pada akar pertumbuhan tanaman
Azospirillum Mikroaerob, bebas/asosiasi dengan akar rumput Hormon pada akar pertumbuhan tanaman, meningkatkan hasil rumput
Rhizobium Simbiosis legum Inokulasi dapat menguntungkan tanaman legum
Actinomicetes Simbiosis non legum Produksi kayu
Blue-green algae Hidup di air/daratan, mengandung klorofil Meningkatkan padi tanah sawah
Blue-green Algae ? Anabaena azolla simbiosis
Azolla
Pupuk hijau
Perlu air, cahaya, N2, CO2, garam dengan hara
mineral banyak pada padi sawah