Karbon sebagai Nutrisi Makro pada Tanaman

Karbon merupakan unsur primer dari semua kehidupan organik yang terbentuk di bumi. Karbon juga tersebar pada material geologi, laut dan atmosfer. Pembentukan karbon dioksida yang sangat cepat di atmosfer – yang meningkat lebih dari 3 milyar ton per tahun. Karbon dioksida merupakan suatu gas yang menyerap panas, sehingga menyebabkan efek rumah kaca (greenhouse effect).
Perkembangan keilmuan, terutama ilmu tanah, menempatkan karbon sebagai sesuatu yang atraktif, misalnya mengikat karbon. Kita dapat mengelola pertumbuhan tanaman untuk meningkatkan kapasitasnya menangkap karbon dioksida. Pertumbuhan tanaman dapat diatur sehingga tanah dapat menyimpan karbon dalam jangka waktu yang panjang.

Kebutuhan Tanaman dan Tanah akan Karbon

Penyerapan karbon pada tanah terjadi melalui produksi tanaman. Tanaman mengubah karbon dioksida menjadi jaringan melalui fotosintesa. Setelah tanaman mati, komponennya mengalami dekomposisi oleh mikroorganisme, dan sebagian karbon pada komponen tanaman akan dilepaskan melalui respirasi (pernapasan) ke dalam atmosfer sebagai karbon dioksida.
Iklim berpengaruh terhadap penyerapan karbon pada tanah dalam dua cara. Pertama adalah produksi material organik memasuki tanah. Iklim yang panas dan basah umumnya mempunyai produktivitas tanaman yang tinggi. Iklim yang lebih dingin membatasi produksi tanaman. Iklim yang panas barangkali membatasi produksi, karena ketersediaan air yang terbatas, menyebabkan air sebagai faktor pembatas. Iklim juga mempengaruhi kecepatan dekomposisi mikrobial dari materi tanaman dan material organik tanah.
Kehadiran material lempung pada tanah akan menstabilkan karbon organik melalui dua proses. Pertama, karbon organik secara kimia terikat pada permukaan lempung. Lempung yang mempunyai kapasitas adsorpsi tinggi, seperti montmorilonit dapat menyimpan molekul organik. Kedua, tanah yang mempunyai kandungan lempung tinggi berpotensi tinggi untuk membentuk agregat, yang menangkap karbon organik dan secara fisik dapat melindunginya dari degradasi mikrobial.

Siklus Karbon

Terminologi “siklus karbon” mempunyai makna bermacam-macam bagi banyak orang. Bagi pemerhati tentang perkembangan CO2 di atmosfer, karena pembakaran/penembangan hutan dan pembakaran bahan bakar fosil. Pada kasus ini, siklus karbon memuat sumber dan masukan yang mempertukarkan
karbon pada atmosfer selama rentang waktu manusia. Ini termasuk biosfer, laut, dan tanah.
Siklus Karbon
Gambar : Siklus Karbon Jangka Panjang
Proses yang berpengaruh terhadap CO2 dapat dibagi menjadi dua sub siklus. Pertama, subsiklus silikat-–karbonat, yang termasuk di dalamnya pengambilan CO2 atmosfer (diproses sebagian besar oleh fotosintesa dan respirasi untuk membentuk CO2 tanah dan asam organik) selama pelapukan mineral silikat kaya Ca dan Mg. Selanjutnya, pelapukan anortite (feldspar Ca) dipercepat oleh kehadiran karbondioksida, yang laju pelarutannya tergantung kepada pH dan PCO2. Suatu reaksi umum yang representative untuk Ca adalah:
(1) 2CO2+H2O+CaSiO3 → Ca2++2HCO3-+SiO2
Ca2+ dan HCO3- terlarut dibawa oleh sungai menuju samudera, dimana keduanya terpresipitasi sebagai CaCO3 dalam sedimen, melalui reaksi berikut ini:
(2) Ca2++2HCO3- → CaCO3+CO2+H2O
(Mg dibebaskan dari laut dengan terbentuknya dolomit (CaMg(CO2)2)
atau oleh pertukaran Ca dengan basalt, Ca akan terpresipitasi sebagai kalsit (CaCO3). Kedua reaksi di atas dapat disederhanakan menjadi:
(3) CO2+CaSiO3 → CaCO3+ SiO2
Dengan cara ini, CO2 dibebaskan dari atmosfer dan membentuk batugamping. Pelapukan karbonat Ca dan Mg, tidak menghasilkan CO2 dalam jumlah yang sama ketika terbentuknya batuan, hal ini dapat dilihat pembalikan persamaan reaksi 2. Untuk menggantikan CO2 yang hilang pada rekaman batuan, pelepasan gas terjadi sebagai suatu hasil dari penghancuran termal dari karbonat karena volkanisme, metamor sme, atau diagenesis dalam. Proses ini melengkapi subsiklus silikat-karbonat dan dapat direpresentasikan secara sederhana sebagai berikut:
(4) CaCO3+ SiO2 → CO2+ CaSiO3
yang merupakan pembalikan reaksi 3. Subsiklus karbon yang lain adalah untuk material organik. Subsiklus iniberpengaruh baik pada CO2 maupun O2. Tertimbunnya material organik dalam sedimen mewakili kelebihan fotosintesis daripada pernapasan dan dapat dinyatakan dengan reaksi yang biasanya diterapkan pada fotosintesa:
(5) CO2+H2O → CH2O+O2
Reaksi ini menjelaskan bagaimana material organik tertimbun bisa menghasilkan O2 atmosfer. Untuk melengkap subsiklus organik, O2 dikonsumsi dan CO2 dihasilkan dari oksidasi material organik pada sedimen tua yang tersingkap di permukaan:
(6) CH2O+O2 → CO2+H2O

Sumberdaya Geologi

Estimasi karbon yang tersimpan pada tanah dunia adalah sekitar 1.100 sampai 1.600 petagram (satu petagram sama dengan satu milyar ton), lebih dari dua kali karbon pada tumbuhan (560 petagram) atau di atmosfer (750 petagram). Sehingga, meskipun perubahan karbon tiap satuan luas pada tanah sangat kecil, ini akan memberikan dampak pada kesetimbangan karbon secara global.

Referensi
I Wayan Warmada dan Anastasia Dewi Titisari. Agromineral. Yogyakarta, 2004.

Advertisement
BERIKAN KOMENTAR ()