Pertanian Tanpa Pupuk Kimia: Fermentasi Bahan Organik Seperti Humus, Sebagai Penyedia Hara Tanaman

Kimia Tanah

90% tanah mineral terdiri dari Oksigen (O), Silikon (Si) dan Alumunium (Al) unsur-unsur tersebut dianggap tidak penting untuk nutrisi tanaman. Walaupun sangat berguna untuk beberapa tanaman akan tetapi bukan tergolong hara essensial bagi tanaman. Hanya sebagian kecil hara essensial bagi tanaman yang terkandung dari total masa tanah. Yang disebut hara essensial tanaman adalah hara mineral (N,P,K,Ca,Mg,S,Fe,Zn,Mo,B,Cu dan Cl).

Di dalam tanah, unsur-unsur hara mineral berada dalam beragam bentuk dan tidak semuanya dapat diserap atau dimanfaatkan oleh tanaman. Unsur-unsur di dalam kisi-kisi kristal mineral liat silikat, debu, pasir dan partikel kerikil tidak dapat dipergunakan oleh tanaman. "Oleh karena itu konsentrasi total hara yang terkandung yang tertera yang menunjukan hara yang tinggi tidak dapat dikatakan tanah tersebut subur dan mempunyai pasokan nutrisi yang besar bagi tanaman. Yang bermakna bagi tanaman adalah jumlah yang tersedia dalam bentuk ion selama pertumbuhan tanaman.

Unsur hara yang berasal dari tanah, penambahan pupuk atau dari sumber lain mengalami proses kimia-fisika dan transformasi biologis dalam tanah. Yang menentukan mudah atau tidaknya unsur tersebut dijelaskan singkat dibawah ini.

Contoh tanah organik

Penjerapan dan Pertukaran Ion

Partikel padat tanah, inorganik maupun organik, dalam bentuk koloida mempunyai muatan, sehingga tanah dapat mengikat unsur hara yang berada dalam bentuk ion. Muatan tersebut dapat bersifat permanen negatif dan dapat berubah-ubah (negatif atau positif) tergantung kepada lingkungannya, terutam dipengaruhi pH tanah.

Muatan negatif permanen bersumber dari subsitusi isomorfis (isomorphic substitution) dalm struktur mineral, yaitu penggantian suatu ion oleh ion lain yang mempunyai jenis muatan dan ukuran yang sama. Sebagai contoh, penggantian ion Si4+ oleh ion Al3+ pada lapisan oktahedral mineral liat silikat, berakibat terjadinya kelebihan 1 muatan negatif (-) sehingga menghasilkan partikel mineral liat yang bermuatan negatif, sehingga menghasilkan partikel mineral liat yang bermuatan negatif. Dengan demikian tanah dapat mengikat atau menjerap ion-ion yang bermuatan positif (kation), seperti Ca, Mg, K dan unsur-unsur hara logam lainnya. Kemampuan tanah menjerap kation ini biasa disebut dengan istilah Kapasitas Tukar Kation(KTK).

Kapasitas Tukar Kation, antara Humus dan Tanah Liat

Kapasitas tukar kation lebih besar 15 cmol(+) memiliki kapasitas memegang kation hara Ca,Mg,NH4, Cu,Fe dan Mn. Tanah dengan kandungan liat tinggi memiliki KTK lebih tinggi daripada tanah berpasir, besarnya tergantung kepada tipe tanah liat.

Disamping menjadi pemasok hara ke tanaman melalui dekomposisi dan mineralisasi, koloid organik (humus) yang dihasilkan mempunyai KTK yang tinggi, sehingga bahan organik dapat memegang dan memasik hara ke tanaman. Nilai KTK koloid organik tanah dapat mencapai setinggi 215 me 100 g-1 atau lebih tinggi daripada koloid liat silikat. Namun demikian, KTK koloid dapat berubah-ubah, sesuai dengan kandungan bahan organik tanah. Muatan berubah-ubah tergantung kepada pH (pH dependent charge).

Pada umumnya, reaksi pertukaran kation itu berlangsung cepat dapat balik. stokiometris dan patuh pada hukum kekekalan massa. Semakin besar konsentrasi suatu kation dan semakin kuat kation tersebut, diikat oleh permukaan jerapan, kation cenderung akan melepaskan kation pesaing (kompetitor).

KTK merupakan kuantitas maksimal dari kation total, kelas apa saja, yang tanah dapat menahan, pada nilai pH yang ada, dapat menukar dengan larutan pada larutan tanah. KTK digunakan untuk mengukur kesuburan, kapasitas penyerapan nutrisim kapasitas dalam melindungi air tanah dari kontaminasi kation. Dijelaskan sebagai hidrogen miliekuivalen per 100 g dari tanah kering.

Tanah liat dan humus mempunyai daya permukaan elektrostatik yang menarik larutan ion-ion, dan menahannya. Secara umum pembentukan humus atau penambahan Pupuk Organik yang difermentasikan menjadi humus meningkatkan KTK, semakin tinggi KTK semakin tinggi kesuburan tanah tersebut.

KTK merupakan angka muatan positif yang tanah dapat menampung hara. Ini biasanya dijelaskan sebagai jumlah ekivalen-ekivalen yang diperlukan untuk mengisi kapasitas tanah. Dalam ilmu tanah ini sebuah keseimbangan didefinisikan oleh jumlah muatan yang istilah angka yang diberikan untuk ion hidrogen. Seperti kita ketahui Hidrogen mempunyai satu muatan positif (H⁺), persamaan dari Al³⁺dari 1/3 dari banyak ion pada satu pemuatan dan Ca²⁺1/2 dari itu.

Humus

Humus merupakan bahan organik yang sudah mencapai tahap stabil, apabila tidak terjadi sesuatu yang merubahnya seperti penyerapan hara, kemungkinan bahan tersebut tidak akan berubah sampai ribuan tahun lamanya. Para ahli mengatakan apabila bahan organik tersebut berubah berarti bahan tersebut bukan humus.

Humus mempunyai karakteristik
berwarna hitam atau coklat
yang merupakan akumulasi organik karbon.

Humifikasi dapat terjadi di tanah, atau dalam fermentasi bahan organik. Keutamaan stabilitas kimia dari humus adalah oleh kesuburannya baik secara fisik atau kimia seperti yang dijelaskan diatas, dan memberikan fokus pada fitur lain seperti kemampuan dalam menekan penyakit tanaman. Humus menggemburkan tanah yang memungkinkan penambahan suplai oksigen, menahan kelembaban tanah dan meningkatkan formasi struktur tanah yang baik.Penggabungan oksigen ke organik molekul yang besar menimbulkan banyak muatan negatif yang aktif yang menempel pada ion positif (kation) nutrisi tanaman. Disamping itu humus dapat memberikan organisme tanah untuk makan dan berkembang biak yang disebut kehidupan dalam tanah, yang dapat meningkatkan kandungan hara pada tanah seperti penambatan Nitrogen udara, pelapukan unsur P dan K sehingga dapat lebih diserap oleh tanaman.

Humus harus dibedakan dengan bahan organik yang terdekomposisi yang struktur tanaman yang masih terlihat, masih terlihat kasar dan tidak seragam. Sebaliknya humus merupakan bahan yang telah terlihat seragam berwarna coklat kehitaman yang tidak larut dan mengambang dalam air.

Fermentasi Pupuk Organik

Fermentasi bahan organik adalah penguraian bahan organik oleh sejumlah besar mikroba, dalam lingkungan yang hangat, basah berudara yang menghasilkan humus. Sifat seperti humus ini adalah dikarenakan sifat bahan yang telah difermentasikan berbentuk koloid yang yang bermuatan negatif.

Fermentasi mengubah bahan organik seperti humus dalam tahapan-tahapan suhu dari suhu kamar, kamar, dan berubah menjadi lebih tinggi. sampai akhirnya suhu fermentasi itu menurun sampai kembali pada suhu kamar.

Faktor-Faktor keberhasilan dalam pembuatan Pupuk Organik seperti Humus.

Fermentasi Aerobik, peningkatan density bahan, menyebabkan penerimaan oksigen pada tumpukan menjadi berkurang.
Kelembaban bahan, bahan yang ditumpuk dengan kandungan air yang tinggi atau air yang masuk pada tumpukan dapat menyebabkan fermentasi terhambat, kemungkinan terbentuknya humus menjadi lebih lama.
Mikroba, mikroba yang tepat dalam fermentasi mempercepat proses fermentasi, pemanasan pada tumpukan.
Tumpukan yang ditutup plastik hitam rapat, plastik hitam selain membantu pemanasan dan menyerap panas juga untuk menghalangi gas keluar dari tumpukan, sampai bahan organik yang berubah menjadi humus dapat menjerap dengan sempurna hara yang berupa gas tersebut