(final revised) bahan kuliah dtpt - ilmu tanah 2015

Dasar-Dasar Teknologi Produksi Tanaman: Teknologi Penyiapan dan

Pengolahan Lahan Pertanian

Staff Pengajar DTPT Departemen Ilmu Tanah Fakultas Pertanian

Universitas Padjadjaran 2015

JADWAL PERTEMUAN

Pertemuan I (Senin/9-3-2015/07.40-11.30) Kelas A, B, C, D, E/Materi Pembelajaran:

Overview Teknologi Penyiapan dan Pengolahan Lahan oleh Dosen (tanah sawah, lahan kering) Penjelasan materi praktikum

Kelas F, G, H, I, J/Materi Praktikum: Tanah sawah (Pengolahan tanah sawah s/d siap tanam)

Pertemuan II (Kamis/12-3-2015/07.40-11.30) Kelas A, B, C, D, E/Materi Praktikum:

Tanah sawah (Pengolahan tanah sawah s/d siap tanam)

Kelas F, G, H, I, J/Materi Pembelajaran: Overview Teknologi Penyiapan dan Pengolahan Lahan oleh Dosen (tanah sawah, lahan kering) Penjelasan materi praktikum

Pertemuan III (Senin/16-3-2015/07.40-11.30) Kelas A, B, C, D, E/Materi Pembelajaran:

Presentasi mahasiswa (Lahan Basah Lahan Kering) Penjelasan materi praktikum

Kelas F, G, H, I, J/Materi Praktikum: Lahan kering (Pengolahan tanah s/d siap tanam) (jagung manis, kacang tanah, kangkung darat, ubi

jalar)

Pertemuan IV (Kamis/19-3-2015/07.40-11.30) Kelas A, B, C, D, E/Materi Praktikum:

Lahan kering (Pengolahan tanah s/d siap tanam) (jagung manis, kacang tanah, kangkung darat, ubi jalar)

Kelas F, G, H, I, J/Materi Pembelajaran: Presentasi mahasiswa (Lahan Basah Lahan Kering) Penjelasan materi praktikum

Materi:

Teknologi Penyiapan dan Pengolahan Lahan Basah (Sawah) Gogo Rancah

Tadah Hujan

Irigasi (Low Land)

Pasang Surut

Teknologi Penyiapan dan Pengolahan Lahan Kering (Dry Land) Pangan (Padi gogo, jagung, kedelai)

Sayuran (Tomat, cabai, pak coy)

Perkebunan (Cokelat, karet, kopi)

Tanaman buah-buahan (Nangka, pepaya)

TOR:

Mahasiswa dibagi menjadi 4 kelompok.

Masing-masing kelompok membuat 1 makalah yang berisi 8 tema di atas.

Masing-masing kelompok mempresentasikan pemahaman lahan siap tanam dan teknologi penyiapan dan pengolahan lahan (tradisional dan modern) berdasarkan makalah yang dibuat.

MATERI PRESENTASI MAHASISWA

Materi:

Lahan basah (Pengolahan tanah sawah s/d siap tanam)

Lahan kering (Pengolahan tanah s/d siap tanam) (jagung manis, kacang tanah, kangkung darat, ubi jalar)

Alat dan Bahan (1 kelas terdiri dari 4 kelompok)

MATERI PRAKTIKUM

TEKNOLOGI PENYIAPAN DAN PENGOLAHAN TANAH SAWAH

I

Cara tradisional, yaitu pengolahan tanah sawah yang dilakukan dengan alat-alat sederhana seperti sabit, cangkul, bajak dan garu yang semuanya dikerjakan oleh manusia atau dibantu oleh binatang misalnya kerbau atau sapi.

Cara modern, yaitu pengolahan tanah sawah yang dilakukan dengan mesin pengolah tanah seperti traktor.

Dasar-Dasar Teknologi Produksi Tanaman DEPARTEMEN ILMU TANAH, FAKULTAS PERTANIAN, UNIVERSITAS PADJADJARAN

PENGOLAHAN TANAH SAWAH

Jenis Pengolahan Tanah Sawah

1. Penggenangan tanah sawah sampai tanah jenuh air.

2. Membajak sebagai awal pemecahan bongkah dan membalik tanah.

3. Menggaru untuk menghancurkan dan melumpurkan tanah.

Ketiga fase pengolahan tanah tersebut memerlukan 1/3 kebutuhan air dari total kebutuhan air selama pertumbuhan tanaman.



3 Fase Pengolahan Tanah Sawah

1. Penggenangan Tanah Sawah. 2. Membajak Tanah Sawah.

3 FASE PENGOLAHAN TANAH SAWAH

3. Menggaru Tanah Sawah.

1. Pengolahan tanah pertama/awal (primary tillage). Tanah dipotong kemudian diangkat terus dibalik agar sisa-sisa

tanaman yang ada dipermukaan tanah dapat terbenam ke dalam tanah. Kedalaman pemotongan dan pembalikan > 15 cm. Hasil pengolahan tanah masih berupa bongkahan tanah yang cukup besar.

2. Pengolahan tanah kedua (secondary tillage). Pengolahan tanah kedua dilakukan setelah pembajakan. Hasil

pengolahan tanah menjadi gembur dan rata, tata air diperbaiki, sisa-sisa tanaman dan tumbuhan pengganggu dihancurkan dan dicampur dengan lapisan tanah atas dan dibuat guludan atau alur untuk pertanaman.



Tahapan Kegiatan Pengolahan Tanah Sawah

Alat dan Mesin Pengolah Tanah Primary Tillage

Alat pengolah tanah pertama berupa bajak (plow):

Bajak singkal (mold board plow)

Bajak piringan (disk plow)

Bajak rotari atau bajak putar (rotary plow)

Bajak pahat (chisel plow)

Bajak tanah bawah (sub soil plow)



Bajak Singkal Bajak Piringan

Berbagai Type Bajak Rotari

Bajak Pahat Bajak Tanah Bawah

ALAT DAN MESIN PENGOLAH TANAH PRIMER

Alat pengolah tanah kedua yang menggunakan daya traktor antara lain:

Garu (harrow): Garu Piring, Garu Paku, Garu Pegas, Garu Rotari, Garu Khusus

Perata dan penggembur (land roller dan pulverizer)



Alat dan Mesin Pengolah Tanah Secondary Tillage

Garu Piring Aksi Tunggal Garu Piring Aksi Ganda Garu Paku

Garu Pegas

Garu Rotari Cangkul Rotary Hoe Harrow

Garu Rotari Silang Rotary Cross Harrow

ALAT DAN MESIN PENGOLAH TANAH SEKUNDER

Tanah terolah sampai berlumpur

Air tidak lagi banyak merembes ke dalam tanah

Permukaan tanah rata

Bersih dari gulma dan sisa-sisa tanaman



Tanah Sawah yang Siap Tanam

Gambar 1. Tanah Sawah Siap Tanam. Sumber:http://2.bp.blogspot.com/99D5TQR3dL8/T8TH84g__kI/AAAAAAAAAJg/w2M4oJPB0hs/s1600/DSC03248.JPG

Pelumpuran yang terus menerus menghasilkan lapisan kedap air (tapak bajak = plowpan) beberapa cm di bawah permukaan tanah (kedalaman 20 cm).

Fungsi lapisan tapak bajak: menahan perkolasi dan memfasilitasi penggenangan petakan pertanaman padi.

Pelumpuran memerlukan air cukup banyak ( 145 275 mm atau setara dengan 1.450 2.750 m3 per hektar).



Pelumpuran

Gambar 2. Pelumpuran Tanah Sawah: Sifat-sifat tanah mengalami perubahan setelah pelumpuran. Sumber: http://www.portalkbr.com/nusantara/nusatenggara/__icsFiles/afieldfile/2014/11/18/sawah.jpg

Pakai Traktor lebih Praktis dan efisien

Gambar 3. Profil Tanah Sawah Menurut Koenigs (1950), serta Moormann dan van Breemen (1978). Pada tanah kering dengan air tanah dalam yang disawahkan akan terbentuk horizon sbb: (i) Lapisan olah yang tereduksi dan tercuci (eluviasi) (Ap), (ii) Lapisan tapak bajak (Adg), (iii) Horizon iluviasi Fe (Bir) di atas horizon iluviasi Mn (Bmn) yang sebagian besar teroksidasi, (iv) Horizon tanah asal yang tidak terpengaruh persawahan (Bw, Bt). Bila air tanah agak dangkal maka di bawah horizon tersebut kemudian ditemukan: (v) Horizon iluviasi (penimbunan) Mn (Bmn) di atas horizon iluviasi Fe (Bir), (vi) horizon tereduksi permanen (Cg).

Sifat kimia tanah

Perubahan Eh dan pH, reaksi reduksi Fe, dinamika unsur N, P dan K.

Sifat fisika tanah

Tekstur, struktur, bobot isi, porositas.

Sifat biologi tanah

Kelompok mikroba perombak bahan organik, metanogen, metanotrof, nitrifikasi, denitrifikasi.



Pengaruh Pelumpuran

Perubahan potensial redoks (Eh)

Bila tanah digenangi, persediaan oksigen menurun sampai mencapai nol dalam waktu kurang dari sehari --- Laju difusi oksigen udara melalui lapisan air 10 ribu kali lebih lambat daripada melalui pori yang berisi udara.

Besarnya nilai Eh berpengaruh terhadap ketersediaan unsur hara: Eh rendah meningkatkan ketersediaan P, K, Fe, Mn, dan Si tetapi mengurangi ketersediaan S dan Zn.

Tanah yang tergenang tidak tereduksi secara keseluruhan --- Pada lapisan atas setebal 2-20 mm, tetap teroksidasi karena berada dalam keseimbangan dengan oksigen yang terlarut dalam lapisan air. Lapisan di bawahnya merupakan lapisan tereduksi kecuali daerah perakaran yang aktif, karena daerah ini teroksidasi akibat akar yang memperoleh oksigen dari bagian atas melalui aerenkhima.



Pengaruh Pelumpuran terhadap Sifat Kimia Tanah

Gambar 4. Pola distribusi oksigen pada tanah sawah dan bentuk-bentuk unsur utama mineral setelah stabilisasi. Sumber: Prasetyo BH et al. (2004). Mineralogi, Kimia, Fisika dan Biologi Tanah Sawah. Dalam Agus F et al. (2004). Tanah Sawah dan Teknologi Pengelolaannya. Pusat Penelitian dan pengembangan Tanah dan Agroklimat.

Perubahan pH Tanah

Penggenangan pada tanah mineral masam mengakibatkan nilai pH tanah akan meningkat dan pada tanah basa akan mengakibatkan nilai pH tanah menurun mendekati netral.

pH tanah di sekitar netral artinya meningkatkan ketersediaan P karena meningkatnya kelarutan P yang tadinya terikat oleh Al dan Fe.



Gambar 5. Dinamika pH enam jenis tanah sawah selama penggenangan. Sumber: Prasetyo BH et al. (2004). Mineralogi, Kimia, Fisika dan Biologi Tanah Sawah. Dalam Agus F et al. (2004). Tanah Sawah dan Teknologi Pengelolaannya. Pusat Penelitian dan pengembangan Tanah dan Agroklimat.

Perubahan Besi Tanah

Penggenangan mengakibatkan perubahan besi (III) menjadi besi (II) yang lebih mobil.

Reduksi besi dapat menaikkan pH dan ketersediaan P.

Adanya akumulasi besi yang berlebih dalam larutan tanah dapat menimbulkan keracunan bagi tanaman padi --- Batas kritis Fe larut air dalam larutan tanah untuk tanaman padi sekitar 50-100 ppm.



Perubahan Nitrogen Pada tanah tergenang N merupakan hara yang tidak stabil karena

adanya proses mineralisasi bahan organik (amonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi) oleh mikroba tanah tertentu.

Pada lapisan atas dimana oksigen masih cukup, proses mineralisasi akan menghasilkan nitrat (NO3

-).

Pada lapisan di bawahnya yang sifatnya reduktif maka asimilasi akan berhenti sampai amonifikasi yaitu terbentuknya NH4

+. Nitrat yang terbentuk di lapisan atas (lapisan oksidasi) sebagian akan berdifusi ke lapisan reduksi dan selanjutnya akan terjadi proses denitrifikasi, terbentuknya gas N2O atau N2 yang hilang ke udara.

Selain melalui proses denitrifikasi, kehilangan N juga terjadi pada lapisan air yang pH nya tinggi melalui proses volatilisasi NH3

+.



Gambar 6. Proses-proses yang terjadi pada waktu konversi nitrogen organik menjadi nitrogen elemen di dalam tanah yang tergenang. Sumber: Prasetyo BH et al. (2004). Mineralogi, Kimia, Fisika dan Biologi Tanah Sawah. Dalam Agus F et al. (2004). Tanah Sawah dan Teknologi Pengelolaannya. Pusat Penelitian dan pengembangan Tanah dan Agroklimat.

Perubahan Fosfor

Ketersediaan P lebih besar pada kondisi tergenang dibandingkan dengan kondisi aerob --- disebabkan oleh perubahan redoks dalam tanah dan resultan perubahan status Fe dalam tanah.

Fosfor hanya dilepaskan dari ikatan Al-P, Fe-P apabila ferifosfat tereduksi menjadi ferofosfat yang lebih mudah larut.



Perubahan Kalium

Dalam tanah K yang terdapat dalam larutan tanah berada dalam bentuk keseimbangan dengan K yang diadsorpsi liat.

Penurunan Eh akibat penggenangan akan menghasilkan Fe2+ dan Mn2+ yang dalam jumlah besar dapat menggantikan K yang diadsorpsi liat sehingga K dilepaskan ke dalam larutan dan tersedia bagi tanaman.



Tekstur Tanah

Tanah yang bertekstur halus bila terdispersi akan mampu menutup pori di bawah lapisan olah.

Kondisi ini mempercepat terbentuknya lapisan tapak bajak (plowpan) yang berpermebilitas lambat.

Lapisan tapak bajak ini sangat penting terutama untuk sawah beririgasi, agar air irigasi tidak mudah hilang melalui perkolasi ke lapisan bawah sehingga penggunaan air irigasi menjadi efisien.


Pengaruh Pelumpuran terhadap Sifat Fisika Tanah


Struktur Tanah

Pengolahan tanah dengan cara pelumpuran menghancurkan agregat tanah.

Pada kondisi tergenang agregat tanah akan terdispersi dan penghancuran agregat akan semakin intensif pada saat tanah dibajak, digaru dan dilumpurkan.



Bobot Isi (Bulk Density) Tanah yang disawahkan bobot isi tanah pada lapisan

tapak bajak akan lebih padat dibandingkan dengan lapisan di atasnya.

Penutupan pori-pori tanah oleh butiran tanah yang terdispersi karena penggenangan serta tekanan dari alat pengolahan tanah seperti hewan penarik bajak dan traktor akan membentuk lapisan tapak bajak.

Keadaan ini akan menguntungkan untuk mengkonservasi air sehingga tidak hilang melalui proses perkolasi.



Porositas

Pengolahan dengan pelumpuran pada tanah sawah menurunkan total porositas tanah.

Tanah yang disawahkan akan menurun ruang pori totalnya dan relatif lebih rendah dibanding jika tanah tidak disawahkan.

Pelumpuran akan merubah struktur tanah dari struktur yang mantap ke struktur yang lebih kompak sehingga porositas tanah akan berkurang.




Pengaruh Pelumpuran terhadap Sifat Biologi Tanah


Mikroba perombak bahan organik Berperan pada perombakan bahan organik seperti jerami

yang dibenamkan, alga dan tanaman air yang sudah mati. Bila mikroba aerob setelah penggenangan sudah

menghabiskan oksigen tanah, bakteri anaerobik menjadi dominan.

Respirasi anaerobik merupakan reaksi oksidasi-reduksi yang menghasilkan energi secara biologis, dimana senyawa anorganik selain oksigen digunakan sebagai penerima elektron eksternal --- Bakteri anaerobik fakultatif mereduksi nitrat, oksida mangan, oksida besi, sulfat, karbonat, atau unsur-unsur oksida lain menjadi molekul nitrogen, senyawa mangan dan besi, sulfida, metan, atau produk-produk reduksi lain.

Mikroba metanogen Mikroba metanogen (misalnya Metanosarcina) merupakan penghasil

gas metan dari perombakan bahan organik secara anaerobik yang telah menjadi isu global.

Gas metan dianggap sebagai salah satu penyebab pemanasan bumi --- Lahan sawah merupakan satu sumber metan atmosfer yang signifikan.

Mikroba metanotrof Mikroba yang dapat mengoksidasi metan, misalnya: Methylomonas,

Methylobacter, Methylococcus.

Metanotrof merupakan kelompok bakteri metilotrof yang menggunakan metan sebagai sumber karbon dan energi mereka.



Kelompok bakteri nitrifikasi (Nitrosomonas dan Nitrobacter)

Berperan pada proses nitrifikasi-denitrifikasi, yang bertanggung jawab terhadap hilangnya N dari lahan sawah.

Nitrifikasi merupakan proses penting pada transformasi aerobik NH4

+ menjadi NO3- dengan bantuan bakteri

kemoautotrofik pada tanah kering maupun tanah sawah.

Denitrifikasi merupakan reduksi biokimia nitrat atau nitrit menjadi nitrogen gas, baik sebagai nitrogen molekul (N2) atau nitrogen oksida (N2O).



TEKNOLOGI PENYIAPAN DAN PENGOLAHAN LAHAN KERING

II

Pengolahan tanah: setiap manipulasi mekanik terhadap tanah yang diperlukan untuk menciptakan keadaan tanah yang baik bagi pertumbuhan tanaman.

Pengolahan tanah membuat tanah menjadi gembur dan lebih cepat menyerap air hujan sehingga mengurangi aliran permukaan, akan tetapi pengaruh ini bersifat sementara.

Namun, tanah yang telah diolah sehingga menjadi gembur lebih mudah tererosi.

Untuk mencapai tujuan pengolahan tanah dan bersamaan dengan itu menghindari erosi maka perlu dilakukan pengolahan tanah konservasi.


PENGOLAHAN LAHAN KERING

Pengolahan Tanah

Menciptakan konsistensi tanah yang dibutuhkan tanaman --- Tanah yang padat diolah sampai menjadi gembur sehingga memudahkan perkembangan akar.

Meningkatan kecepatan infiltrasi sehingga menurunkan aliran permukaan (run off) dan mengurangi bahaya erosi --- Mampu mengkonservasi air bagi tanaman.

Memperbaiki aerasi tanah --- Meningkatkan penyerapan O2.

Menghambat atau mematikan tumbuhan pengganggu --- Membenamkan gulma atau sampah-sampah organik yang ada di atas permukaan tanah ke lapisan dalam, sehingga menambah kesuburan tanah.



Tujuan Pengolahan Tanah

Untuk mengatasi pengaruh buruk pengolahan tanah dan dapat memperkecil terjadinya erosi.

Jenis pengolahan tanah konservasi: Tanpa olah tanah (TOT) (zero tillage)

Pengolahan tanah minimal (minimum tillage)

Pengolahan tanah menurut kontur (contour cultivation)

Pengolahan tanah intensif berdasarkan kondisi air tanah



Pengolahan Tanah Konservasi

Tanpa olah tanah (TOT)

Tanpa olah tanah adalah suatu sistem olah tanah untuk budidaya pertanian dimana solum tanah dibiarkan seperti semula tanpa disentuh alat olah tanah.

Tanah yang akan ditanami tidak diolah dan sisa-sisa tanaman sebelumnya dibiarkan tersebar di permukaan tanah yang akan melindungi tanah dari ancaman erosi.

Tanah dibiarkan tidak terganggu kecuali untuk sekedar membuat alur kecil atau lobang tegalan untuk menempatkan benih.

Penanaman dilakukan dengan cara ditugal dan gulma yang tumbuh diatasi dengan menggunakan herbisida.



Gambar 7. Tanpa Olah Tanah. Sumber:http://3.bp.blogspot.com/_RFQwVelQOFE/SrQC8sRuVfI/AAAAAAAAA1k/ThXrClG8Gec/s1600-h/sorgum+3.JPG

Pengolahan tanah minimal

Permukaan tanah tidak semua diolah, hanya barisan tanaman saja yang diolah dan sebagian sisa-sisa tanaman dibiarkan pada permukaan tanahnya.



Pengolahan tanah menurut kontur

Pengolahan tanah dilakukan memotong lereng sehingga terbentuk jalur-jalur tumpukan tanah dan alur yang menurut kontur atau melintang lereng.

Pengolahan tanah menurut kontur akan lebih efektif jika diikuti dengan penanaman menurut kontur yang memungkinkan penyerapan air dan menghindarkan pengangkutan tanah.



Gambar 8. Pengolahan Tanah Menurut/Searah Garis Kontur. Sumber: 4.bp.blogspot.com/-roapDF_nC2U/Ttm8kxstOGI/AAAAAAAAAHY/UiiXW7Q1JJA/s1600/KTA3.jpg

Pengolahan tanah intensif

Waktu mengolah tanah secara intensif yang terbaik dilakukan pada kandungan air tanah yang tepat (pF 3 sampai 4)/sebelum musim hujan.

Tanah diolah dengan menggunakan bajak dan cangkul, sampai kedalaman 15-20 cm.

Setelah hujan turun satu sampai dua kali tanah segera dihaluskan dan kemudian diratakan.

Selanjutnya dibuat saluran pembuangan air setiap jarak 5 m atau menurut kebutuhan, memanjang sesuai dengan plot tanaman.



Melakukan pengolahan tanah konservasi.

Tanaman semusim pada lahan kering idealnya ditanam pada lahan dengan tanah bersolum sedang-dalam.

Lahan dengan lereng 15-40% penanaman tanaman semusim masih dapat dilakukan, namun harus dikombinasikan dengan tanaman tahunan --- Proporsi tanaman tahunan harus semakin besar dengan semakin tingginya kemiringan lahan.

Mencegah erosi (cara vegetatif); dilakukan penanaman tanaman penutup tanah yang ditujukan untuk mengendalikan erosi dan aliran permukaan.

Mencegah erosi (cara mekanik); pembuatan berbagai macam teras (bangku, gulud, kebun, individu), rorak, pembuatan berbagai macam saluran pembuangan air, dan saluran drainase lainnya.



Panduan Pengolahan Lahan Kering

Tanaman penutup tanah adalah tanaman yang khusus ditanam untuk melindungi tanah dari ancaman kerusakan oleh erosi dan atau untuk memperbaiki sifat kimia, fisik dan biologi tanah. Contoh: Calopogonium muconoides.

Fungsi tanaman penutup tanah: Menahan/mengurangi daya perusak butir-butir hujan yang jatuh di

atas permukaan tanah.

Mengurangi jumlah dan kecepatan aliran permukaan.

Memperbesar infiltrasi tanah.

Menambah bahan oragnik tanah melalui batang, ranting dan daun mati yang jatuh.



Tanaman Penutup Tanah

Gambar 9. Legume Cover Crops (LCC) untuk Mencegah Erosi secara Vegetatif. Sumber:http://4.bp.blogspot.com/-BbyTzMfW8yk/U1shM7Ug-hI/AAAAAAAAACA/SFTOmq6QcxQ/s1600/legume+cover+crops.jpg

Guludan adalah tumpukan tanah yang dibuat memanjang menurut arah garis kontur atau memotong arah lereng.

Tinggi tumpukan tanah dibuat 25-30 cm dengan lebar dasar sekitar 25-30 cm --- dapat diperkuat dengan rerumputan atau perdu.

Dapat diterapkan pada tanah dengan kemiringan lereng sampai dengan 6%.

Guludan bersaluran adalah guludan yang dilengkapi dengan saluran yang diterapkan pada lereng yang lebih curam/lebih peka terhadap erosi. Kedalaman saluran 25-30 cm dengan lebar permukaan 30 cm.



Guludan

Gambar 10. Guludan. Sumber: Arsyad S. 2000. Konservasi Tanah dan Air.

Teras berfungsi mengurangi panjang lereng dan menahan air sehingga mengurangi kecepatan dan jumlah aliran permukaan dan memungkinkan penyerapan air oleh tanah sehingga erosi berkurang.

Teras dibuat dengan jalan memotong lereng dan meratakan tanah di bagian bawah sehingga terjadi suatu deretan bentuk tangga atau bangku.

Dapat dibuat pada tanah dengan lereng mulai dari 2% hingga lebih.



Teras Bangku

Gambar 11. Teras Bangku. Sumber:http://pkm.openthinklabs.com/_/rsrc/1294344715383/home/topik/lingkungan-environment/water-air/z-referensi/kliping/artikel/petunjuk-teknis-teknologi-konservasi-tanah-dan-air/TerasBangku1.jpg

Selamat Belajar

(final revised) bahan kuliah dtpt - ilmu tanah 2015

Documents